浆液以水泥浆为主,压力在10~30MPa,对地层的作 浆液以水泥浆为主,压力在10~30MPa,对地层的作 用和机理有:
的冲击、切割和强烈扰动,使浆液扩散充填地层,并与 土石颗粒掺混搅和,硬化后形成凝结体,从而改变原地 层结构和组分,达到防渗加固的目的。
通过各孔凝结体的连接,形成板式或墙式的结 构,不但可以提高基础的承载力,而且成为一种有 效的防渗体。 高压喷射灌浆具有对地层条件适用性广、浆液 可控性好、施工便捷简单等优点,近年来在国内外都得 到了广泛应用。我国已运用该技术处理了近百项防 渗工程,所构筑的防渗板墙约百万平方米,在大颗 粒地层、动水、淤泥地层和堆石堤(坝)等 场合,应用高压喷射灌浆技术具有非常明显的技术经济 效益
二、高压喷射凝结体 (1)凝结体的型式 凝结体பைடு நூலகம்型式与高压喷射方式有关。常见 有三种: ① 喷嘴喷射时,边旋转边垂直提升,简称 旋喷,可形成圆柱形凝结体; ②喷嘴的喷射方向固定,则称定喷,可形 成板状凝结体; ③喷嘴喷射时,边提升边摆动,简称摆喷, 形成哑铃状或扇形凝结体。
为了保证高压喷射防渗板(墙)的连续 性与完整性,必须使各单孔凝结体在其有效 范围内相互可靠连接,这与设计的结构上的布局 型式及孔距有很大关系。 常用的结构上的布局型式: (a)定喷折线结构;(b)摆喷折线结构; )定喷折线结构;(b (c)摆喷对接结构;(d)柱定结构;(e) )摆喷对接结构;(d)柱定结构;(e 柱摆结构;(f)旋喷套接结构( 柱摆结构;(f)旋喷套接结构(单排、双排、 三排) 三排)
不仅对射流的能量有维持作用,而且造成孔内空气扬水 的效果,使冲击切割下来的地层细颗粒和碎屑升扬至孔 口,空余部分由浆液代替,起到了置换作用。
高压喷射流的强度随射流距离的增加而衰减,至末端虽 不能冲切地层,但对地层仍产生挤压作用;喷射后的静压浆 液对地层还产生渗透凝结层,有利于提高其抗渗性能。
二十世纪70年代初,日本将高压水射流 二十世纪70年代初,日本将高压水射流 技术应用于软弱地层的灌浆处理,成为一种新 的地基处理方法 ── 高压喷射灌浆法。 它是利用钻机造孔,然后将带有特制合金 喷嘴的灌浆管下到地层预定位置,以高压把浆 喷嘴的灌浆管下到地层预定位置,以高压把浆 液或水、气高速喷射到周围地层,对地层介质 液或水、气高速喷射到周围地层,对地层介质 产生冲切、搅拌和挤压等作用,同时被浆液 置换、充填和混合,待浆液凝固后,就在地层 中形成一定形状的凝结体。
(1)造孔 在软弱透水的地层进行造孔,应采用 泥浆固壁或跟管(套管法)的方法确保成孔。造孔 机具有回转式钻机、冲击式钻机等。 (2)下喷射管 用泥浆固壁的钻孔,可以将喷射 管直接下入孔内,直到孔底。将喷嘴对准设计的喷 射方向,不偏斜,是确保喷射灌浆成墙的关键。 (3)喷射灌浆 根据设计的喷射方法与技术方面的要求, 将水、气、浆送入喷射管,喷射1~3min;待注入的 将水、气、浆送入喷射管,喷射1~3min;待注入的 浆液冒出后,按预定的速度自上而下边喷射边转动、 摆动,逐渐提升到设计高度。 进行高压喷射灌浆的设备由造孔、供水、供气、 供浆和喷灌等五大系统组成。
高压喷射灌浆分单管法、二管法、三管法及多管 法等几种,它们各有特点,依据工程要求和地层 条件选用。 (1)单管法(CCP法) 采用高压灌浆泵以大 )单管法(CCP法) 于20MPa的高压将浆液从喷嘴喷出,冲击、切割 20MPa的高压将浆液从喷嘴喷出,冲击、切割 周围地层,并产生搅和、充填作用,硬化后形成 凝结体。该方法施工简易,但有效范围小。 (2)双管法(JSG法) 有两个管道,分别将浆 )双管法(JSG法) 液和压缩空气直接射入地层,浆压达45~50MPa, 气压1~1.5MPa。由于射浆有充足的射流强度 气压1~1.5MPa。由于射浆有充足的射流强度 和比能,易于将地层加压密实。其工效高,效果 好,适合处理地下水丰富、含大粒径块石及孔隙 率大的地层。
地层中的小块石,由于喷射能量大,升扬置换作用,浆 液可填满块石四周空隙,将其握裹;大块石或块石集中区, 如降低提升速度,提高喷射能量,可以使块石产生位移,浆 液便深入到空(孔)隙中去。
在高压喷射、挤压、余压渗透以及浆气升 在高压喷射、挤压、余压渗透以及浆气升 串的综合作用下,产生握裹凝结作用,从而 的综合作用下,产生握裹凝结作用,从而 形成连续和密实的凝结体 形成连续和密实的凝结体
(3)三管法(CJP法) 用水管、气管和浆管组成 )三管法(CJP法) 喷射杆,水、气的喷嘴在上,浆液的喷嘴在下。随 着喷射杆的旋转和提升,先有高压水和气的射流冲 击扰动地层,再以低压注入浓浆进行掺混搅拌。常 用参数为:水压38~40MPa,气压0.6~0.8MPa,浆 用参数为:水压38~40MPa,气压0.6~0.8MPa,浆 压0.3~0.5MPa。 0.3~0.5MPa。 (4)多管法(SSS-MAN法) 其喷管包含输送水、 )多管法(SSS-MAN法) 气、浆管、泥浆排出管和探头导向管。采用超高压 水射流(40MPa)切削地层,所形成的泥浆由管道 水射流(40MPa)切削地层,所形成的泥浆由管道 排出,用探头测出地层中形成的空间,最后由浆液、 砂浆、砾石等置换充填。多管法可在地层中形成直 径较大的柱状凝结体。