高壓旋噴法加固地基機理與方法

摘要：旋噴注漿法可在地層深處將水泥漿液等以高壓旋轉沖切土體，以達到加固地基，提高承載力和減少建筑物的沉降和不均勻沉降的目的。目前在我國建筑工程、公路橋梁、煤礦和鐵路路基等建設工程中應用極為廣泛。鑒于此，本文對高壓旋噴法加固地基機理與方法進行了探討。 關鍵詞：高壓旋噴法；地基加固；施工

一、前言

高壓噴射注漿法是以高壓噴射流為加固地基的主要作用，是以高壓噴射流直接沖擊破壞土體，漿液與土以半置換或全置換凝固為固結體。由于高壓噴射注漿法固結體的質量明顯提高，有強化地基的作用，它既可用于工程建設之前、工程建設之中，還可用于竣工后的托換工程，可以不損壞建筑物的上部結構，能在狹窄和較低矮的現場貼近建筑物施工，甚至可以不影響運營使用。高壓噴射注漿法除能強化地基之外，還有防水止滲的作用，可用于深基坑地下工程的支擋和護底、筑造地下防水帷幕、減振、防止砂土液化、增大土的摩擦力和粘聚力以及防比基礎沖刷等方面。而且高壓噴射注漿施工較為安全，這是因為各種高壓設備如高壓水泵、高壓水漿泵等均有安全閥門和超壓自動停機、自動泄壓裝置，即當壓力超過規定值時．閥門便白動開啟，泄漿降壓或自動停機，不會因堵孔升壓造成爆破事故。

二、高壓旋噴法加固地基機理分析

高壓旋噴法加固地基機理可以主要歸納為以TA類：1、流動壓一高壓射流沖擊土體時，由于能量高度集中地作用于一個很小的區域，這個區域內的土體結構受到很大的壓力作用，當這些外力超過土的臨界破壞壓力時，土體便發生破壞。2、噴射流的脈動負荷一當噴射流不停的脈動式沖擊土體時，土粒表面受到脈動負荷的影響，逐漸積累起殘余變形，使土粒失去平衡而發生破壞。3、水塊的沖擊力一由于噴射流繼續錘擊土體產生沖擊力，促進破壞的進一步發展。4、空穴現象一當土體沒有被射出孔洞時，噴射流沖擊土體以沖擊面大氣壓為基礎，產生壓力變動，在壓力差大的部位產生空洞，呈現出類似空穴的現象，在沖擊面上的

土體被氣泡的破壞力所腐蝕，使沖擊力破壞。5、水楔效應—當噴射流充滿土層，由于噴射流的反作用力，產生水楔，楔人士體裂隙或薄弱部分，這時噴射流的動壓變成靜壓，使土體發生剝落裂隙加寬。6、擠壓力一噴射流在終期區域能量衰減很大，不能直接破壞土體，但能對有效射程的邊界土產生擠壓力，對四周土有壓密作用，并使部分漿液進入土粒之間的空隙里，使固結體與四周緊密相依，不產生脫離現象。7、氣流攪動一空氣流具有將己被水或漿液的高壓噴射流破壞了的土體，從土的表面迅速吹散的作用，使噴射流的作用得以保持，能量消耗得以減少，因增大了高壓噴射流的破壞能力。

三、高壓旋噴法加固地基方法

1、施工程序

(1)鉆孔就位。旋噴注漿施工的第一道工序就是將使用的鉆機安置在設計孔位上，使鉆桿頭對準孔位的中心。同時為保證鉆孔達到設計要求的垂直度，在鉆機就位之后，必須作水平校正，以保證鉆桿軸線正對準鉆孔的中心位置。 (2)鉆孔。鉆孔的目的是為了將旋噴注漿噴嘴插入預定的地層中。施工方法很多，主要視地層中地質清況、加固深度、機具設備等條件而定。通常單管旋噴多使用70型或柄型旋轉震動鉆機，鉆進深度可達30m以上，適用于標準貫入度小于40的砂類土和粘性土層，當遇到比較堅硬的地層時宜用地質鉆機鉆孔。在二重管和三重管旋噴法施工中，一般多采用地質鉆機鉆孔。(3)插管。插管就是將旋噴注漿管插入地層預定的深度，插管與鉆孔兩道工序合二而一，鉆孔完畢，插管作業即完成。使用地質鉆機鉆孔完畢，必須拔出巖芯管，并換上旋噴管插入到預定的深度。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴口可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過IMPa。如壓力過高，容易將孔壁射塌。(4)旋噴作業。當旋噴管插入預定深度之后，立即按設計配合比攪拌漿液，指揮人員宣布旋噴開始時，即旋轉提升旋噴90值班技術人員必須時刻注意檢查注漿流量、風量、壓力、旋轉提升速度等參數是否符合設計要求，并且隨時做好記錄，繪制作業過程曲線。(5)沖洗。當旋噴提升到設計標高時。旋噴結束。施工完畢應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內機內不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管軟管內的漿液全部排出。(6)移動機具。把鉆機等機具設備移到新孔位上。

2、旋噴工藝

(1)旋噴深層長樁固結體。從當前施工情況來看，由于天然地基的地層土質情況隨深度變化較大，土質種類、密實程度、地下水狀態等都有明顯的差異。所以在旋噴深層長樁固結體時，如果只采用單一的固定旋噴參數，勢必形成直徑不勻的上部較粗下部較細的固結體，將嚴重影響旋噴固結體的承載或抗滲作用。因此對旋噴深層長樁，為獲得均勻密實的長固結體應按地質剖面圖及地下水等資料，在不同深度，針對不同地層土質情況，選用合適的旋噴參數。在一般情況下，對深層硬土，可采用增加壓力和流量或適當降低旋轉和提升速度等方法。(2)重復噴射。由旋噴機理可知，在不同的介質環境中有效噴射長度差別很大。對土體進行第一次旋噴時，噴射流沖擊對象為破壞的原狀結構士。若在原位進行第二次噴射(即重復唆射)，則噴射流沖擊破壞對象業己改變，成為漿土混合液體。沖擊破壞所遇到的阻力減小，因此在一般情況下，重復噴射有增加固結體直徑的效果，增大的數值隨土質密度變化而變化。松散土層的復噴效果往往不及比較密實的土層明顯。其主要原因是由于土質松軟，在第一次旋噴時就已經接近其最大破壞范圍，重復噴射時，介質環境改變不大，因此增徑率較低。一般的，重復噴射有增徑效果，由于增徑率難以控制和影響施工速度，因此在實際中不把它作為增徑的主要措施。通常在發現漿液噴不足影鄉固結質量時或工程要求較大的直徑時才進行重復噴射。(3)冒漿的處理。在旋噴過程中，往往有一定數量的土粒隨著一部分漿液沿著注漿管管壁冒出地面。通過對冒漿的觀察，可以及時了解土層狀況、旋噴的大致效果和旋噴參數的合理性等。根據經驗，冒漿(內有土粒、水及漿液)量小于注漿量20％者為正常現象，超過20％或完全不冒漿時，應查明原因并采取相應的措施。

參考文獻： 1、張愛軍，謝定義．復合地基理論研究的歷史與最新發展土工基礎，2007，18(6) 2、馮瑞玲謝永利柔性基礎下粉噴樁復合地基的承載力計算土木工程學報2007，38(5)