公路工程职称论文高压喷射注浆技术施工与控制

时间：2013-07-26 作者：lyqkw 所属分类：未知 点击：119次

　　摘要：由于软土地基在我国分布较广，在工程建设中迫切需要找到处理软土地基的具有较好经济价值的先进技术与方法。经过许多专家、学者以及广大工程技术人员在这方面做出很大的贡献，一些新理论、新技术也得到推广应用。而高压喷射注浆法作为近四十年来广泛应用的地基处理技术之一，正处在不断推广、不断改进的时期。高压喷射注浆法是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插入到土层预定位置后，利用高压使浆液形成高压射流，对土体产生巨大的冲击和搅动作用，最终使得注入浆液和土体拌合凝固为新的固结体。高压喷射注浆法通过多年来在地铁深基坑中推广和应用、对淤泥土、粘性土、粉土、砂土等多类土层处理均取得了有很好的效果，在工程实践中，该工法即能起到加固地基的作用，因此在公路软土地基的处理中应用较为广泛。在高压喷射注浆法施工过程中，只有充分了解和掌握高压喷射注浆法在应用过程中的特点，才能更好的为确保工程质量、安全，提供有针对性的管理服务。

　　关键词：公路地基处理,高压喷射注浆技术,施工控制

　　前言

　　高压旋喷注浆法始创于日本，是从上世纪70年代我国从日本引进的技术，它是在化学注浆法的基础上，采用高压水射流切割技术而发展起来的。它具有加固强度高、加固体形状可以控制等特点，被国内工程界普遍接受的、多用的高效的地基处理方法。高压喷射注浆是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体与桩间土一起构成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。

　　一、高压喷射注浆的主要特征

　　1适用的范围较广

　　旋喷注浆法以高压喷射流直接破坏并加固土体，固结体的质量明显提高。它既可用于工程的新建之前，也可用于工程的修建之中，特别是用于工程落成之后，显示出不损坏建筑物的上部结构和不影响运营使用的长处。

　　2施工简便

　　旋喷施工时，只需在土层中钻一个孔径为50mm或300mm的小孔，便可在土中喷射成直径为0.4~4.0m的固结体，因而能贴近已有建筑物基础建设新建筑物。此外能灵活地成型，它既可在钻孔的全长成柱型固结体，也可仅作其中一段，如在钻孔的中间任何部位。

　　3固结体形状可以控制

　　为满足工程的需要，在旋喷过程中，可调整旋喷速度和提升速度，增减喷射压力，可更换喷嘴孔径改变流量，使用固结体成为设计所需要的形状。而高压喷射注浆法所形成的固结体形状与喷射流移动方向有关，一般分为三种形式：①旋喷法施工时，喷嘴一面喷射一面旋转并提升，固结体呈圆柱状。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质，也可组成闭合的帷幕，用于阻挡地下水流和治理流沙。旋喷法施工后，在地基中形成的圆柱体称为旋喷桩。②定喷法施工时，喷嘴一面喷射一面提升，喷射方向固定不变，固结体形如板状或壁状。③摆喷法施工时，喷嘴一面喷射一面提升，喷射的方向呈较小角度来回摆动，固结体形如较厚墙状。

　　定喷及摆喷两种方法通常用于基坑防渗，改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程。

　　4喷射角度可以根据不同的建设情况进行喷射

　　一般情况下，采用在地面进行垂直喷射注浆，而在隧道、矿山井巷工程、地下铁道等建设中，亦可采用倾斜和水平喷射注浆。

　　5有较好的耐久性

　　在一般的软弱地基加固中，能预期得到稳定的加固效果并有较好的耐久性能可用于永久性工程。

　　二、常见的高压喷射注浆技术施工工艺类型

　　目前常见的高压喷射注浆技术工艺类型主要包括：

　　1单管法

　　单管法是运用一根单管进行喷射，高压水泥浆液作为喷射流，形成桩的直径一般在300~1000mm。

　　2二重管法

　　主要是利用同轴双通道二重注浆管复合喷射高压水泥浆和压缩空气两种介质，用0.7Mpa左右的压力降喷射流的周围用压缩空气包围，成复合喷射流，成桩的直径一般在600~1500mm。

　　3三重管法

　　使用的是分别输送水、气、浆液三种介质的三重灌浆，是由高压水喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流，喷射冲切土体，使其形成较大的缝隙，然后在喷入浆液搅拌成桩，成桩直接一般在800~2000mm。

　　4多管法

　　喷管除了包括了三重管法的水、气、浆液三种介质外，还包括了泥浆排出管和探头的导线管等，多管法是利用逐渐向上运动同时摆动压力大约在40Mpa的超高压水射流，切削周围的土体，经高压水冲击下来的土变成了泥浆，此时立即使用真空泵将泥浆通过排出管抽出地面，反复切削土体和抽取泥浆，便在地层中形成了一个较大的空间。而装在喷嘴附近的超声波探头及时探测出空间的直径和形状，然后根据工程要求选用浆液、砂浆等材料进行填充，凝结之后形成的是一个大直径的柱状固结体。

　　三、高压喷射注浆法施工流程

　　以高压旋喷为主要分析对象，施工工艺如下：钻机就位→钻孔→插管→喷射作业→冲洗→移动机具至新钻孔位置。

　　1钻机就位

　　将钻机移动到设计的钻孔位上，钻头对准钻孔并保持垂直，施工时允许的倾斜不得大于1.5%。

　　2开始钻孔

　　钻孔的目的是将注浆喷嘴插入预定的地层中，单管旋喷尝试用的是76型旋转振动钻机，钻进的深度可达到30m以上，适用于标准灌入度小于40的砂土和粘土层，当遇到比较坚硬的地层时适宜采用地质钻机钻孔。

　　3插管

　　是将喷管插入地层预定的深度，在插管过程中，为了防止泥沙堵塞喷嘴，可以采用边射水边插管的方式，水压力不能超过1Mpa，防止因为压力过高，导致将孔壁射塌。

　　4喷射作业

　　喷管插入到指定位置后，要严格按照施工要求，由上而下进行喷射，并且时刻注意浆液的初凝时间、注浆的流量、压力、旋转提升速度等参数，并做好记录，绘制作业过程曲线图。施工过程中尤其注意，当浆液初凝时间超过了20h后，应及时停止使用该水泥砂浆(若是正常的水灰比1:1，初凝时间应为15h左右)。

　　5冲洗和移机

　　施工完成之后要对机具进行冲洗工作，保证管内、机内不得残存泥浆。而后将移动机具，将钻头放置在新钻孔上。

　　四、高压喷射注浆法土体加固施工技术的控制要点

　　1对水泥材料的控制

　　因为高压喷射注浆法主要材料是水泥，但是由于水泥的生产、运输和保存等原因，往往导致水泥质量的波动较大，从而影响成桩质量。因此，事先做好每批次进场水泥取样送检工作，检测合格后再投入使用。同时水泥材料应正确存放和保管，防止水泥受潮结块。

　　2成桩孔位与垂直度控制

　　设计成桩孔位与施工实际的孔位偏差、单桩成桩垂直度是确保成桩质量的重要控制内容，应在规范允许偏差范围内，如果孔位放样偏差或成桩垂直度偏差过大，势必影响单桩之间有效的搭接长度，使得加固土体存在薄弱环节，从而影响加固效果。因此，成桩前要做好桩位放样工作，做好标记，避免偏位。在成桩过程中必须保持钻杆垂直度，经常校核。

　　3水灰比的控制

　　水泥浆液是由水泥和水拌制而成，理论上水灰比越小，成桩强度越高，但是水灰比过小，对浆液喷射也有困难。因此，首先应根据工程实践经验或试桩合理选择水灰比，根据工程需要必要时还可掺加适量的外加剂(如早强剂等)，改善水泥浆液性能。其次，要有必要计量措施保证水泥用量、水灰比的计量准确，施工期间加强检查和记录，确保水灰比控制在合理范围内。

　　4对喷射压力和提升速度的控制

　　喷射压力是高压喷射注浆的重要施工参数指标，喷射水泥浆液容易使得原土体积产生膨胀，引起地面隆起的情况，此外，在水泥浆液未硬化前，有效喷射范围内因为原土受到扰动而使得强度降低，容易引起地面沉降。可见，合理控制高压喷射注浆压力对确保周边环境的安全显得十分重要，在施工时应根据工程实际慎重选择、进行合理控制并加强监测，并对监测数据进行记录，以便于随时进行调整。

　　不同形式的高压喷射注浆，均是自下而上进行。在钻孔至设计标高后，注浆管边提升边喷浆，因此，控制提升速度，才能保障喷射的水泥浆液与原土充分搅和。在施工过程中，应加强对提升喷浆阶段的速度控制，按照拟定的提升速度控制喷浆过程的时间，做好检查记录。

　　结束语

　　目前我国在城市化以及交通业迅速发展的大背景下，公路交通建设处于迅猛发展阶段。各种自身、外来的施工技术都趋向成熟，这更加要求我们对目前正在使用的施工技术进行更加深层次的理解与挖掘，为公路安全施工提供可靠的依据。

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