1、第第1313章章 高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法Chapter 13 High Pressure Jet Grouting 13.1 13.1 概概 述述13.1 Introduction 用高壓水泥漿通過(guò)鉆桿由水平方向的噴嘴用高壓水泥漿通過(guò)鉆桿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌和噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌和形成水泥土加固體的地基處理方法。形成水泥土加固體的地基處理方法。 20 20 世紀(jì)世紀(jì)60 60 年代末期年代末期, , 日本日本NIT NIT 公司在日本大阪公司在日本大阪市地下鐵道建設(shè)凍結(jié)法施工中市地下鐵道建設(shè)凍結(jié)法施工中, , 由于冰凍融化由于冰凍融化,

2、 , 造成嚴(yán)重事故造成嚴(yán)重事故, , 后改為灌漿法施工。在灌漿過(guò)后改為灌漿法施工。在灌漿過(guò)程中程中, , 漿液沿著土層交界面溢走很多漿液沿著土層交界面溢走很多, , 不能完全不能完全達(dá)到加固地基和止水的目的。在這關(guān)鍵時(shí)刻達(dá)到加固地基和止水的目的。在這關(guān)鍵時(shí)刻, , 中西涉博士急中生智中西涉博士急中生智, , 大膽引用了水力采煤技大膽引用了水力采煤技術(shù)術(shù), , 將高壓水射流技術(shù)應(yīng)用到灌漿工程中將高壓水射流技術(shù)應(yīng)用到灌漿工程中, , 創(chuàng)造創(chuàng)造出一種全新的施工法出一種全新的施工法 高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法。高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法它是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的它是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆至土層

3、的預(yù)定位置后注漿管鉆至土層的預(yù)定位置后, , 用高壓設(shè)備使?jié){液用高壓設(shè)備使?jié){液或水以或水以20 MP a20 MP a左右的高壓流從噴嘴中噴射出來(lái)左右的高壓流從噴嘴中噴射出來(lái), , 沖擊破壞土體沖擊破壞土體, , 同時(shí)鉆桿以一定的速度漸漸向上提同時(shí)鉆桿以一定的速度漸漸向上提升升, , 將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合, , 漿液凝固后漿液凝固后, , 在土在土中形成一個(gè)均勻的固結(jié)體中形成一個(gè)均勻的固結(jié)體, , 其地基加固和防水止?jié)B其地基加固和防水止?jié)B效果良好。不但解決了大阪地下鐵道建設(shè)的難題效果良好。不但解決了大阪地下鐵道建設(shè)的難題, , 而且劃時(shí)代地創(chuàng)造出一種全新的施工法而且

4、劃時(shí)代地創(chuàng)造出一種全新的施工法高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法, , 當(dāng)時(shí)定名為當(dāng)時(shí)定名為CCP CCP 工法工法 19721972年鐵道部科學(xué)研究院率先開發(fā)高壓噴年鐵道部科學(xué)研究院率先開發(fā)高壓噴射注漿法。射注漿法。19751975年，我國(guó)冶金、水電、煤炭、年，我國(guó)冶金、水電、煤炭、建工等部門和部分高等院校，也相繼進(jìn)行了試建工等部門和部分高等院校，也相繼進(jìn)行了試驗(yàn)和施工。已成功應(yīng)用于已有建筑和新建工程驗(yàn)和施工。已成功應(yīng)用于已有建筑和新建工程的地基處理、深基坑地下工程的支擋和護(hù)底、的地基處理、深基坑地下工程的支擋和護(hù)底、構(gòu)造地下防水帷幕等。構(gòu)造地下防水帷幕等。 高壓噴射注漿高壓噴射注漿1 1、定義、

5、定義 高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法, , 就是利用鉆機(jī)將帶有噴嘴的就是利用鉆機(jī)將帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定深度后注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定深度后, , 以以202040 MP a40 MP a壓壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來(lái)力把漿液或水從噴嘴中噴射出來(lái), , 形成噴射流沖擊形成噴射流沖擊破壞土層。當(dāng)能量大、速度快、脈動(dòng)狀的射流動(dòng)破壞土層。當(dāng)能量大、速度快、脈動(dòng)狀的射流動(dòng)壓大于土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)壓大于土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí), , 土顆粒便從土層中剝落下土顆粒便從土層中剝落下來(lái)。一部分細(xì)顆粒隨漿液或水冒出地面來(lái)。一部分細(xì)顆粒隨漿液或水冒出地面, , 其余土粒其余土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等的作用下在射流的

6、沖擊力、離心力和重力等的作用下, , 與漿與漿液攪拌混合液攪拌混合, , 并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小, , 有有規(guī)律地重新排列。漿液凝固后規(guī)律地重新排列。漿液凝固后, , 便在土層中形成一便在土層中形成一個(gè)水泥土固結(jié)體。個(gè)水泥土固結(jié)體。13.2 13.2 定義及其種類定義及其種類13.2 Definition and Types高壓噴射注漿法所形成的固結(jié)體的形態(tài)與高壓高壓噴射注漿法所形成的固結(jié)體的形態(tài)與高壓噴射流的作用方向、移動(dòng)軌跡和持續(xù)噴射時(shí)間噴射流的作用方向、移動(dòng)軌跡和持續(xù)噴射時(shí)間有密切關(guān)系。按噴射流移動(dòng)軌跡分為有密切關(guān)系。按噴射流移動(dòng)軌跡分為旋噴、定旋噴、定

7、噴和擺噴噴和擺噴三種。三種。 旋噴法旋噴法施工時(shí)施工時(shí), , 噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)并提升噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)并提升, , 固結(jié)固結(jié)體呈圓柱狀。主要用于加固地基體呈圓柱狀。主要用于加固地基, , 提高土的抗剪強(qiáng)提高土的抗剪強(qiáng)度度, , 改善地基的變形性質(zhì)改善地基的變形性質(zhì), , 也可組成閉合的帷幕也可組成閉合的帷幕, , 用用于截阻地下水流和治理流砂。噴射法施工后于截阻地下水流和治理流砂。噴射法施工后, , 在地在地基中形成的圓柱體基中形成的圓柱體, , 稱為旋噴樁。稱為旋噴樁。定噴法定噴法施工時(shí)施工時(shí), , 噴嘴一面噴射一面提升噴嘴一面噴射一面提升, , 噴射的方向噴射的方向固定不變固定不變,

8、 , 固結(jié)體形如板狀或壁狀。固結(jié)體形如板狀或壁狀。擺噴法擺噴法施工時(shí)噴嘴一面噴射一面提升施工時(shí)噴嘴一面噴射一面提升, , 噴射的方向噴射的方向呈較小角度來(lái)回?cái)[動(dòng)呈較小角度來(lái)回?cái)[動(dòng), , 固結(jié)體形如較厚墻狀或扇狀固結(jié)體形如較厚墻狀或扇狀。定噴及擺噴兩種方法通常用于基坑防滲、改善地定噴及擺噴兩種方法通常用于基坑防滲、改善地基土的滲流性質(zhì)和穩(wěn)定邊坡等工程。基土的滲流性質(zhì)和穩(wěn)定邊坡等工程。2 2、工藝類型、工藝類型當(dāng)前當(dāng)前, , 高壓噴射注漿法的基本工藝類型有高壓噴射注漿法的基本工藝類型有: : 單管旋單管旋噴注漿法噴注漿法( ( 簡(jiǎn)稱單管法簡(jiǎn)稱單管法) ) 、雙管法、三管法和多管、雙管法、三管法和多

9、管法等四種方法。法等四種方法。單管法：?jiǎn)喂芊ǎ豪勉@機(jī)把安裝在注漿管（單管利用鉆機(jī)把安裝在注漿管（單管）底部側(cè)面的特殊噴嘴，置入土層預(yù)定深）底部側(cè)面的特殊噴嘴，置入土層預(yù)定深度后，用高壓泥漿泵等裝置，以度后，用高壓泥漿泵等裝置，以20MPa 20MPa 左左右的壓力，把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊右的壓力，把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞土體，使?jié){液與從土體上崩落下來(lái)的破壞土體，使?jié){液與從土體上崩落下來(lái)的土攪拌混合，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間凝固，便在土土攪拌混合，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間凝固，便在土中形成一定形狀的固結(jié)體，日本稱為中形成一定形狀的固結(jié)體，日本稱為CCPCCP工工法。法。單管法單管法二重管法二重管法: : 使

10、用雙通道的二重注漿管。當(dāng)二使用雙通道的二重注漿管。當(dāng)二重注漿管鉆進(jìn)到土層的預(yù)定深度后，通過(guò)在重注漿管鉆進(jìn)到土層的預(yù)定深度后，通過(guò)在管底部側(cè)面的一個(gè)同軸雙重噴嘴，同時(shí)噴射管底部側(cè)面的一個(gè)同軸雙重噴嘴，同時(shí)噴射出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì)的噴射流沖擊破出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì)的噴射流沖擊破壞土體。即以高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置噴壞土體。即以高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置噴射出射出20MPa 20MPa 左右壓力的漿液，從內(nèi)噴嘴中高左右壓力的漿液，從內(nèi)噴嘴中高速噴出，并用速噴出，并用0.7MPa 0.7MPa 左右壓力把壓縮空氣從左右壓力把壓縮空氣從外噴嘴中噴出。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣外噴嘴中噴出。在高壓漿液

11、和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，最后在土中形成較大的固結(jié)體。固結(jié)體的范最后在土中形成較大的固結(jié)體。固結(jié)體的范圍明顯增加，日本稱為圍明顯增加，日本稱為JSGJSG工法。工法。二重管法二重管法三重管法三重管法: : 使用分別輸送水、氣、漿三種介使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重注漿管。在以高壓泵等高壓發(fā)生裝置質(zhì)的三重注漿管。在以高壓泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生產(chǎn)生20-30MPa 20-30MPa 左右的高壓水噴射流的周圍，左右的高壓水噴射流的周圍，環(huán)繞一股環(huán)繞一股0.5-0.7MPa 0.5-0.7MPa 左右的圓筒狀氣流，進(jìn)行左右的圓筒狀

12、氣流，進(jìn)行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再另由泥漿泵注入壓力為較大的空隙，再另由泥漿泵注入壓力為0.5-0.5-3MPa 3MPa 的漿液填充，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，的漿液填充，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，最后便在土中凝固為較大的固結(jié)體最后便在土中凝固為較大的固結(jié)體. .日本稱日本稱CJP CJP 工法。工法。三重管法三重管法多重管法多重管法 : :這種方法首先需要在地面鉆這種方法首先需要在地面鉆個(gè)導(dǎo)個(gè)導(dǎo)孔，然后置入多重管，用逐漸向下運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)孔，然后置入多重管，用逐漸向下運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)超高壓力水射流超高壓力水射流( (壓力約壓力約40MPa

13、)40MPa)，切削破壞四周，切削破壞四周的土體，經(jīng)高壓水沖擊下來(lái)的土和石成為泥漿的土體，經(jīng)高壓水沖擊下來(lái)的土和石成為泥漿后，立即用真空泵從多重管中抽出。如此反復(fù)后，立即用真空泵從多重管中抽出。如此反復(fù)地沖和抽，便在地層中形成一個(gè)較大的空間。地沖和抽，便在地層中形成一個(gè)較大的空間。裝在噴嘴附近的超聲波傳感器及時(shí)測(cè)出空間的裝在噴嘴附近的超聲波傳感器及時(shí)測(cè)出空間的直徑和形狀，最后根據(jù)工程要求選用漿液、砂直徑和形狀，最后根據(jù)工程要求選用漿液、砂漿、礫石等材料進(jìn)行填充：于是在地層中形成漿、礫石等材料進(jìn)行填充：于是在地層中形成一個(gè)大直徑的柱狀固結(jié)體，在砂性土中最大可一個(gè)大直徑的柱狀固結(jié)體，在砂性土中最大

14、可達(dá)達(dá)4m4m，日本稱為，日本稱為SSS-MANSSS-MAN工法。工法。 多重管法多重管法1 1、高壓噴射注漿法的特點(diǎn)、高壓噴射注漿法的特點(diǎn)1. 1. 適用范圍廣，可以用于既有和新建工程適用范圍廣，可以用于既有和新建工程由于固結(jié)體的質(zhì)量明顯提高由于固結(jié)體的質(zhì)量明顯提高, , 它既可用于工程新建它既可用于工程新建之前之前, , 又可用于竣工后的托換工程又可用于竣工后的托換工程, , 可以不損壞建可以不損壞建( ( 構(gòu)構(gòu)) ) 筑物的上部結(jié)構(gòu)筑物的上部結(jié)構(gòu), , 且能使已有建且能使已有建( ( 構(gòu)構(gòu)) ) 筑物在施筑物在施工時(shí)不影響使用功能。工時(shí)不影響使用功能。2. 2. 施工簡(jiǎn)便施工簡(jiǎn)便施工時(shí)

15、只需在土層中鉆一個(gè)孔徑為施工時(shí)只需在土層中鉆一個(gè)孔徑為50 mm 50 mm 或或300 300 mm mm 的小孔的小孔, , 便可在土中噴射成直徑為便可在土中噴射成直徑為0. 40. 44. 0 m 4. 0 m 的固結(jié)體的固結(jié)體, , 因而施工時(shí)能貼近已有建因而施工時(shí)能貼近已有建( ( 構(gòu)構(gòu)) ) 筑物筑物, , 成成型靈活型靈活, , 既可在鉆孔的全長(zhǎng)范圍形成柱形固結(jié)體既可在鉆孔的全長(zhǎng)范圍形成柱形固結(jié)體, , 也可僅做其中一段。也可僅做其中一段。13.3 13.3 特點(diǎn)適用范圍特點(diǎn)適用范圍3. 3. 可控制固結(jié)體形狀可控制固結(jié)體形狀在施工中可調(diào)整旋噴速度和提升速度、增減噴射在施工中可調(diào)

16、整旋噴速度和提升速度、增減噴射壓力或更換噴嘴孔徑改變流量壓力或更換噴嘴孔徑改變流量, , 使固結(jié)體形成工程使固結(jié)體形成工程設(shè)計(jì)所需要的形狀。設(shè)計(jì)所需要的形狀。4. 4. 可垂直、傾斜和水平噴射可垂直、傾斜和水平噴射通常是在地面上進(jìn)行垂直噴射注漿通常是在地面上進(jìn)行垂直噴射注漿, , 但在隧道、礦但在隧道、礦山井巷工程、地下鐵道等建設(shè)中山井巷工程、地下鐵道等建設(shè)中, , 亦可采用傾斜和亦可采用傾斜和水平噴射注漿。處理深度已達(dá)水平噴射注漿。處理深度已達(dá)30 m 30 m 以上。以上。5. 5. 耐久性較好耐久性較好由于能得到穩(wěn)定的加固效果并有較好的耐久性由于能得到穩(wěn)定的加固效果并有較好的耐久性, ,

17、 所所以可用于永久性工程。以可用于永久性工程。6. 6. 料源廣闊料源廣闊漿液以水泥為主體。在地下水流速快或含有腐蝕漿液以水泥為主體。在地下水流速快或含有腐蝕性元素、土的含水量大或固結(jié)體強(qiáng)度要求高的情性元素、土的含水量大或固結(jié)體強(qiáng)度要求高的情況下況下, , 則可在水泥中摻入適量的外加劑則可在水泥中摻入適量的外加劑, , 以達(dá)到速以達(dá)到速凝、高強(qiáng)度、抗凍、耐蝕和漿液不沉淀等效果。凝、高強(qiáng)度、抗凍、耐蝕和漿液不沉淀等效果。7. 7. 設(shè)備簡(jiǎn)單設(shè)備簡(jiǎn)單高壓噴射注漿全套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動(dòng)高壓噴射注漿全套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、占地少性強(qiáng)、占地少, , 能在狹窄和低矮的空間施工。能在狹窄

18、和低矮的空間施工。2 2、高壓噴射注漿法的適用范圍、高壓噴射注漿法的適用范圍1. 1. 土質(zhì)條件適用范圍土質(zhì)條件適用范圍主要適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或主要適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。石土等地基。對(duì)土中含有較多的大粒徑塊石、植物根莖或過(guò)多對(duì)土中含有較多的大粒徑塊石、植物根莖或過(guò)多的有機(jī)質(zhì)時(shí)的有機(jī)質(zhì)時(shí), ,因噴射流可能受到阻擋或削弱，切削因噴射流可能受到阻擋或削弱，切削范圍小或影響處理效果，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其范圍小或影響處理效果，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用范圍。適用范圍。對(duì)地下水流速度

19、大、漿液無(wú)法凝固、永久凍土及對(duì)地下水流速度大、漿液無(wú)法凝固、永久凍土及對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕性的地基不宜采用。對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕性的地基不宜采用。2. 2. 工程適用范圍工程適用范圍可采用高壓噴射注漿法的工程如圖可采用高壓噴射注漿法的工程如圖13-2 13-2 所示。所示。已有建筑物和新建建筑的地基處理，提高地基強(qiáng)已有建筑物和新建建筑的地基處理，提高地基強(qiáng)度，減少建筑物的沉降和不均允沉降；度，減少建筑物的沉降和不均允沉降； 深基坑側(cè)壁擋土或擋水以保護(hù)鄰近建筑物及保護(hù)深基坑側(cè)壁擋土或擋水以保護(hù)鄰近建筑物及保護(hù)地下工程建設(shè)；地下工程建設(shè)；基坑底部加固、防止管涌與隆起；基坑底部加固、防止管涌與隆起； 壩體的

20、加固及防水帷幕；壩體的加固及防水帷幕；邊坡加固及隧道頂部加固邊坡加固及隧道頂部加固 。1. 1. 高壓水噴射流性質(zhì)高壓水噴射流性質(zhì) 高壓水噴射流是通過(guò)高壓發(fā)生設(shè)備使它獲得高壓水噴射流是通過(guò)高壓發(fā)生設(shè)備使它獲得巨大能量后巨大能量后, , 從一定形狀的噴嘴中從一定形狀的噴嘴中, , 用一種特定的用一種特定的流體運(yùn)動(dòng)方式以很高的速度連續(xù)噴射出來(lái)的、能流體運(yùn)動(dòng)方式以很高的速度連續(xù)噴射出來(lái)的、能量高度集中的一股液流。量高度集中的一股液流。13.3 13.3 加固地基的機(jī)理加固地基的機(jī)理13.3 Mechanism of Reinforcement2. 2. 高壓噴射流的種類高壓噴射流的種類高壓噴射注漿所

21、用的噴射流共有四種：高壓噴射注漿所用的噴射流共有四種：（1 1）單管噴射流為單一的高壓水泥漿噴射流；）單管噴射流為單一的高壓水泥漿噴射流；（2 2）二重管噴射流為高壓漿液噴射流與其外部環(huán)繞的）二重管噴射流為高壓漿液噴射流與其外部環(huán)繞的壓縮空氣，組成為復(fù)合式高壓噴射流：壓縮空氣，組成為復(fù)合式高壓噴射流：（3 3）三重管噴射流由高壓水噴射流與其外部環(huán)繞的壓）三重管噴射流由高壓水噴射流與其外部環(huán)繞的壓縮空氣噴射流組成，亦為復(fù)合式高壓噴射流：縮空氣噴射流組成，亦為復(fù)合式高壓噴射流：（4 4）多重管噴射流為高壓水噴射流。）多重管噴射流為高壓水噴射流。四種噴射流破壞土體的效果不同，但其構(gòu)造可劃分為四種噴射

22、流破壞土體的效果不同，但其構(gòu)造可劃分為單單液高壓噴射流和水（漿）、氣同軸噴射流二種類型。液高壓噴射流和水（漿）、氣同軸噴射流二種類型。一、高壓噴射流對(duì)土體的破壞作用一、高壓噴射流對(duì)土體的破壞作用二、水（漿）、氣同軸噴射流對(duì)土的破壞二、水（漿）、氣同軸噴射流對(duì)土的破壞 作用作用三、水泥與土的固結(jié)機(jī)理三、水泥與土的固結(jié)機(jī)理3. 3. 加固地基的機(jī)理加固地基的機(jī)理高壓噴射流由三個(gè)區(qū)域組成高壓噴射流由三個(gè)區(qū)域組成: :保持出口壓力保持出口壓力P P0 0的的初期區(qū)初期區(qū)域域A A、紊流發(fā)達(dá)的紊流發(fā)達(dá)的主要區(qū)域主要區(qū)域B B和噴射水變成不連續(xù)噴流和噴射水變成不連續(xù)噴流的的終期區(qū)域終期區(qū)域C C等三部分。

23、等三部分。初期區(qū)域：初期區(qū)域：噴嘴出口處速度分布均勻，軸向動(dòng)壓是常噴嘴出口處速度分布均勻，軸向動(dòng)壓是常數(shù)，保持速度均勻的部分向前面逐漸愈來(lái)愈小，達(dá)到數(shù)，保持速度均勻的部分向前面逐漸愈來(lái)愈小，達(dá)到某一位置后，斷面上的流速分布不再均勻。速度分布某一位置后，斷面上的流速分布不再均勻。速度分布保持均勻部分稱為噴射核（保持均勻部分稱為噴射核（E E區(qū)段區(qū)段），噴射核末端擴(kuò)），噴射核末端擴(kuò)散寬度稍有增加，軸向動(dòng)壓有所減小的過(guò)渡部分稱為散寬度稍有增加，軸向動(dòng)壓有所減小的過(guò)渡部分稱為遷移區(qū)（遷移區(qū)（D D 區(qū)段）區(qū)段）。初期區(qū)域的長(zhǎng)度是噴射流的一個(gè)。初期區(qū)域的長(zhǎng)度是噴射流的一個(gè)重要參數(shù)，可據(jù)此判斷破碎土體和攪

24、拌效果。重要參數(shù)，可據(jù)此判斷破碎土體和攪拌效果。一、一、 高壓噴射流對(duì)土體的破壞作用。高壓噴射流對(duì)土體的破壞作用。初期區(qū)域后為初期區(qū)域后為主要區(qū)域主要區(qū)域: :軸向動(dòng)壓陡然減弱，噴射擴(kuò)散軸向動(dòng)壓陡然減弱，噴射擴(kuò)散寬度和距離平方根成正比，擴(kuò)散率為常數(shù)，噴射流的寬度和距離平方根成正比，擴(kuò)散率為常數(shù)，噴射流的混合攪拌在這一部分內(nèi)進(jìn)行。混合攪拌在這一部分內(nèi)進(jìn)行。主要區(qū)域后為主要區(qū)域后為終了區(qū)域終了區(qū)域: :到此噴射流能量衰減很大，末到此噴射流能量衰減很大，末端呈霧化狀態(tài)，這一區(qū)域的噴射能量較小。端呈霧化狀態(tài)，這一區(qū)域的噴射能量較小。噴射加固的有效噴射長(zhǎng)度為初期區(qū)域長(zhǎng)度和主要區(qū)域噴射加固的有效噴射長(zhǎng)度為

25、初期區(qū)域長(zhǎng)度和主要區(qū)域長(zhǎng)度之和，長(zhǎng)度之和，若有效噴射長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，則攪拌土的范圍愈若有效噴射長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，則攪拌土的范圍愈大，噴射加固體的直徑也愈大。大，噴射加固體的直徑也愈大。二、水二、水( ( 漿漿) ) 、氣同軸噴射流對(duì)土的破壞作用。、氣同軸噴射流對(duì)土的破壞作用。 單射流雖然具有巨大的能量單射流雖然具有巨大的能量, , 但由于壓力在土中急但由于壓力在土中急劇衰減劇衰減, , 因此破壞土的有效射程較短因此破壞土的有效射程較短, ,致使旋噴固結(jié)體致使旋噴固結(jié)體的直徑較小。的直徑較小。 當(dāng)在噴嘴出口的高壓水噴射流的周圍加上圓筒狀當(dāng)在噴嘴出口的高壓水噴射流的周圍加上圓筒狀空氣射流空氣射流, , 進(jìn)行水、

26、氣同軸噴射時(shí)進(jìn)行水、氣同軸噴射時(shí), , 空氣流使水或漿的空氣流使水或漿的高壓噴射流從破壞的土體上將土粒迅速吹散高壓噴射流從破壞的土體上將土粒迅速吹散, , 使高壓使高壓噴射流的噴射破壞條件得到改善噴射流的噴射破壞條件得到改善, , 阻力大大減小阻力大大減小, , 能量能量消耗降低消耗降低, , 因而增大了高壓噴射流的破壞能力因而增大了高壓噴射流的破壞能力, , 形成的形成的旋噴固結(jié)體的直徑較大。旋噴固結(jié)體的直徑較大。 三管高噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊破三管高噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊破壞攪動(dòng)土體，同時(shí)用低壓灌漿泵灌入漿液，漿液被高壞攪動(dòng)土體，同時(shí)用低壓灌漿泵灌入漿液，漿液被高壓

27、水、氣射流卷吸帶入，同時(shí)與被攪動(dòng)土體混合形成壓水、氣射流卷吸帶入，同時(shí)與被攪動(dòng)土體混合形成固結(jié)體。加固地基，形成樁、板、墻的機(jī)理可用五種固結(jié)體。加固地基，形成樁、板、墻的機(jī)理可用五種作用來(lái)說(shuō)明。作用來(lái)說(shuō)明。 旋噴固結(jié)體橫斷面1 1）. .高壓噴射流切割破壞土體作用高壓噴射流切割破壞土體作用 噴流動(dòng)壓噴流動(dòng)壓以脈沖形式?jīng)_擊土體，使土體結(jié)構(gòu)破壞出現(xiàn)以脈沖形式?jīng)_擊土體，使土體結(jié)構(gòu)破壞出現(xiàn)空洞。空洞。2 2）. .混合攪拌作用混合攪拌作用 鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升的過(guò)程鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升的過(guò)程中，在射流后面形成空隙，在噴射壓力作用中，在射流后面形成空隙，在噴射壓力作用下，迫使土粒向與噴嘴移動(dòng)相反的方向下，迫使土

28、粒向與噴嘴移動(dòng)相反的方向( (即即阻力小的方向阻力小的方向) )移動(dòng)，與漿液攪拌混合后形移動(dòng)，與漿液攪拌混合后形成固結(jié)體。成固結(jié)體。3 3）. .置換作用置換作用 三重管高噴法又稱置換法，高速水三重管高噴法又稱置換法，高速水射流切割土體的同時(shí)，由于通入壓縮空氣而把一射流切割土體的同時(shí)，由于通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔，土粒排出后所空部分切割下的土粒排出灌漿孔，土粒排出后所空下的體積由灌入的漿液補(bǔ)入。下的體積由灌入的漿液補(bǔ)入。4 4）. .充填、滲透固結(jié)作用充填、滲透固結(jié)作用 高壓漿液充填沖開的和高壓漿液充填沖開的和原有的土體空隙，析水固結(jié)，還可滲入一定厚度原有的土體空隙，析水固

29、結(jié)，還可滲入一定厚度的砂層而形成固結(jié)體。的砂層而形成固結(jié)體。5 5）. .壓密作用壓密作用 高壓噴射流在切割破碎土體的過(guò)程高壓噴射流在切割破碎土體的過(guò)程中，在破碎帶邊緣還有剩余壓力，這種壓力對(duì)土中，在破碎帶邊緣還有剩余壓力，這種壓力對(duì)土層可產(chǎn)生一定的壓密作用，使高噴樁體邊緣部分層可產(chǎn)生一定的壓密作用，使高噴樁體邊緣部分的抗壓強(qiáng)度高于中心部分。的抗壓強(qiáng)度高于中心部分。 三、水泥與土的固結(jié)機(jī)理。三、水泥與土的固結(jié)機(jī)理。水泥和水拌合后水泥和水拌合后, , 首先產(chǎn)生鋁酸三鈣水化物和氫氧化鈣首先產(chǎn)生鋁酸三鈣水化物和氫氧化鈣, , 它它們可溶于水中們可溶于水中, , 但溶解度不高但溶解度不高, ,很快就達(dá)

30、到飽和很快就達(dá)到飽和, , 這種化學(xué)這種化學(xué)反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行, , 就析出一種膠質(zhì)物。這種膠質(zhì)物有一就析出一種膠質(zhì)物。這種膠質(zhì)物有一部分混在水中懸浮部分混在水中懸浮, , 后來(lái)就包圍在水泥微粒的表面后來(lái)就包圍在水泥微粒的表面, , 形成一形成一層膠凝薄膜。所生成的硅酸二鈣水化物幾乎不溶于水層膠凝薄膜。所生成的硅酸二鈣水化物幾乎不溶于水, , 只能只能以無(wú)定形體的膠質(zhì)包圍在水泥微粒的表層以無(wú)定形體的膠質(zhì)包圍在水泥微粒的表層, , 另一部分滲入水另一部分滲入水中。由水泥各種成分所生成的膠凝膜中。由水泥各種成分所生成的膠凝膜, , 逐漸發(fā)展起來(lái)成為膠逐漸發(fā)展起來(lái)成為膠凝體凝體,

31、, 此時(shí)表現(xiàn)為水泥的初凝狀態(tài)此時(shí)表現(xiàn)為水泥的初凝狀態(tài), , 開始有膠粘的性質(zhì)。此開始有膠粘的性質(zhì)。此后后, , 水泥各成分在不缺水、不干涸的情況下水泥各成分在不缺水、不干涸的情況下, , 繼續(xù)不斷地按繼續(xù)不斷地按上述水化程序發(fā)展、增強(qiáng)和擴(kuò)大上述水化程序發(fā)展、增強(qiáng)和擴(kuò)大, , 從而產(chǎn)生下列現(xiàn)象從而產(chǎn)生下列現(xiàn)象: : 膠凝體增大并吸收水分膠凝體增大并吸收水分, , 使凝固加速使凝固加速, , 結(jié)合更密結(jié)合更密; ; 由于由于微晶微晶( ( 結(jié)核晶結(jié)核晶) ) 的產(chǎn)生進(jìn)而生出結(jié)晶體的產(chǎn)生進(jìn)而生出結(jié)晶體, , 結(jié)晶體與膠凝體相結(jié)晶體與膠凝體相互包圍滲透并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)互包圍滲透并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài),

32、, 這就是硬化的開始這就是硬化的開始; ; 水化作用繼續(xù)滲入到水泥微粒內(nèi)部水化作用繼續(xù)滲入到水泥微粒內(nèi)部, , 使未水化部分再參加以使未水化部分再參加以上的化學(xué)反應(yīng)上的化學(xué)反應(yīng), , 直到完全沒(méi)有水分以及膠質(zhì)凝固和結(jié)晶充盈直到完全沒(méi)有水分以及膠質(zhì)凝固和結(jié)晶充盈為止。但無(wú)論水化時(shí)間持續(xù)多久為止。但無(wú)論水化時(shí)間持續(xù)多久, , 很難將水泥微粒內(nèi)核全部很難將水泥微粒內(nèi)核全部水化完水化完, , 所以水化過(guò)程是一個(gè)長(zhǎng)久的過(guò)程。所以水化過(guò)程是一個(gè)長(zhǎng)久的過(guò)程。13.4 13.4 設(shè)計(jì)計(jì)算 (Design Procedure)(Design Procedure)（一）室內(nèi)配方與現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)（一）室內(nèi)配方與現(xiàn)場(chǎng)噴

33、射試驗(yàn)（二）旋噴直徑確定（二）旋噴直徑確定（三）承載力計(jì)算（三）承載力計(jì)算（四）地基變形計(jì)算（四）地基變形計(jì)算（五）孔位設(shè)計(jì)（五）孔位設(shè)計(jì)（六）漿量計(jì)算（六）漿量計(jì)算第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算（一）室內(nèi)配方與現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)（一）室內(nèi)配方與現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)為了解噴射注漿固結(jié)體的性質(zhì)和漿液的合理為了解噴射注漿固結(jié)體的性質(zhì)和漿液的合理配方，必須配方，必須取現(xiàn)場(chǎng)各層土樣，在室內(nèi)取現(xiàn)場(chǎng)各層土樣，在室內(nèi)按不同按不同的含水量和配合比的含水量和配合比進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)選出最合理，優(yōu)選出最合理的漿液配方。的漿液配方。對(duì)規(guī)模較大及性質(zhì)較重要的工程，設(shè)計(jì)完成對(duì)規(guī)模較大及性質(zhì)較重要的工程，設(shè)計(jì)完成之后，要在之后，要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)現(xiàn)

34、場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，查明噴射固結(jié)體，查明噴射固結(jié)體的直徑和強(qiáng)度，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可靠性和安全度。的直徑和強(qiáng)度，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可靠性和安全度。土質(zhì)改良目的地質(zhì)條件與環(huán)境高壓噴射注漿方法的選定 固結(jié)體尺寸的設(shè)定漿液類型與配方選定固體性能設(shè)定高壓噴射注漿技術(shù)參數(shù)的設(shè)定設(shè)備與機(jī)具的選擇固結(jié)體的布置漿液量計(jì)算漿液材料的計(jì)算 現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)開挖采樣或鉆孔采樣檢查室內(nèi)實(shí)驗(yàn)施工穩(wěn)定性分析設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)程序第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算（二）旋噴直徑確定（二）旋噴直徑確定1 1 固結(jié)體尺寸主要取決于下列因素：土的類固結(jié)體尺寸主要取決于下列因素：土的類別及其密實(shí)程度；高壓噴射注漿方法（注別及其密實(shí)程度；高壓噴射注漿方法（注漿管的類型）；噴射技術(shù)參數(shù)

35、（包括噴射漿管的類型）；噴射技術(shù)參數(shù)（包括噴射壓力與流量，噴嘴直徑與個(gè)數(shù)，壓縮空氣的壓力與流量，噴嘴直徑與個(gè)數(shù)，壓縮空氣的壓力、流量與噴嘴間隙，注漿管的提升速度壓力、流量與噴嘴間隙，注漿管的提升速度與旋轉(zhuǎn)速度）。與旋轉(zhuǎn)速度）。2 2 在無(wú)試驗(yàn)資料的情況下，對(duì)小型的或不太重在無(wú)試驗(yàn)資料的情況下，對(duì)小型的或不太重要的工程，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用要的工程，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用3 3 對(duì)于大型的或重要的工程，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)噴射對(duì)于大型的或重要的工程，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)后開挖或鉆孔采樣確定。試驗(yàn)后開挖或鉆孔采樣確定。第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算旋噴直徑確定旋噴直徑確定第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算旋噴直徑確定旋噴直徑確定對(duì)粘性土地基加固，單管旋噴

36、注漿加固體直對(duì)粘性土地基加固，單管旋噴注漿加固體直徑一般為徑一般為0.3-0.8m0.3-0.8m：三重管旋噴注漿加固體直：三重管旋噴注漿加固體直徑可達(dá)徑可達(dá)0.7-1.8m0.7-1.8m；二重管旋噴注漿加固體直徑；二重管旋噴注漿加固體直徑介于以上二者之間。多重管旋噴直徑為介于以上二者之間。多重管旋噴直徑為2.0-2.0-4.0m4.0m。旋噴樁的設(shè)計(jì)直徑見(jiàn)前表。定噴和擺。旋噴樁的設(shè)計(jì)直徑見(jiàn)前表。定噴和擺噴的有效長(zhǎng)度約為旋噴樁直徑的噴的有效長(zhǎng)度約為旋噴樁直徑的1.0-1.5 1.0-1.5 倍。倍。第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算（三）承載力計(jì)算（三）承載力計(jì)算用旋噴樁處理的地基，應(yīng)用旋噴樁處理的地基，應(yīng)按

37、復(fù)合地基設(shè)計(jì)按復(fù)合地基設(shè)計(jì)。旋噴樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)通過(guò)旋噴樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定合地基載荷試驗(yàn)確定，也可按公式計(jì)算或結(jié)，也可按公式計(jì)算或結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r與其土質(zhì)相似工程的經(jīng)驗(yàn)確定。合當(dāng)?shù)厍闆r與其土質(zhì)相似工程的經(jīng)驗(yàn)確定。 初步設(shè)計(jì)時(shí)，可按下式估算：初步設(shè)計(jì)時(shí)，可按下式估算： 式中式中 ：為樁間土承載力折減系數(shù)，為樁間土承載力折減系數(shù)， 可取可取0 00.50.5，承載力較低時(shí)取低值。，承載力較低時(shí)取低值。skpaspkfmARmf)1( 單樁豎向承載力特征值可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁豎向承載力特征值可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁載荷試驗(yàn)確定。也可從下兩式中取單樁載荷試驗(yàn)確定。也可從下兩

38、式中取小值：小值： 式中：式中：為樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，可取為樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，可取0.330.33。pcuaAfRppniisipaAqlquR1第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算（四）地基變形計(jì)算（四）地基變形計(jì)算旋噴樁的沉降計(jì)算應(yīng)為旋噴樁的沉降計(jì)算應(yīng)為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)復(fù)合土層樁長(zhǎng)范圍內(nèi)復(fù)合土層以及下臥層地基變形值之和以及下臥層地基變形值之和，計(jì)算時(shí)應(yīng)按國(guó)，計(jì)算時(shí)應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。行計(jì)算。第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)合土層的壓縮模量可按下式確定：復(fù)合土層的壓縮模量可按下式確定：式中式中EspEsp旋噴樁復(fù)合土層壓縮模量旋噴樁復(fù)合土層壓縮模量kPakPaE

39、ES S樁間土的壓縮模量，可用天然地基土的樁間土的壓縮模量，可用天然地基土的壓縮模量代替壓縮模量代替kPa kPa ；E EP P樁體的壓縮模量，可采用測(cè)定混凝土割樁體的壓縮模量，可采用測(cè)定混凝土割線模量的方法確定線模量的方法確定kPa kPa epppesspAAEAAEE)-(第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算（五）孔位設(shè)計(jì)（五）孔位設(shè)計(jì)加固地基加固地基：正方形、矩形或梅花形布置，孔距：正方形、矩形或梅花形布置，孔距一般為旋噴樁徑的一般為旋噴樁徑的3-43-4倍。倍。防滲堵水工程防滲堵水工程 ：多采用定噴、擺噴，地層含的：多采用定噴、擺噴，地層含的粒徑較粗時(shí)多采用擺噴或旋噴。對(duì)處理深度大粒徑較粗時(shí)多采用擺噴

40、或旋噴。對(duì)處理深度大于于20m20m的復(fù)雜地層最好按雙排或三排布孔，使的復(fù)雜地層最好按雙排或三排布孔，使旋噴樁形成堵水帷幕。孔距應(yīng)為旋噴樁形成堵水帷幕。孔距應(yīng)為1.73R(R1.73R(R為旋噴為旋噴固結(jié)體半徑固結(jié)體半徑) )，排距，排距1.5R1.5R時(shí)最經(jīng)濟(jì)。一般定噴、時(shí)最經(jīng)濟(jì)。一般定噴、擺噴孔距為擺噴孔距為1.21.22.5m2.5m，旋噴為，旋噴為0.80.81.2m1.2m。防滲。防滲效果一般可達(dá)效果一般可達(dá)1010-5 -51010-6 -6cm/scm/s。 第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算孔位設(shè)計(jì)孔位設(shè)計(jì)第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算相鄰孔相鄰孔定噴連接形式定噴連接形式 (a)(a)單噴咀單墻首尾連掛；單噴

41、咀單墻首尾連掛；(b) (b) 雙噴咀單墻前后對(duì)雙噴咀單墻前后對(duì)接；接；(c)(c)雙噴咀單墻折線連接；雙噴咀單墻折線連接；(d)(d)雙噴咀雙墻折雙噴咀雙墻折線連接；線連接；(e)(e)雙噴咀夾角單墻連接；雙噴咀夾角單墻連接；(f)(f)單噴咀扇單噴咀扇形單墻首尾連接；形單墻首尾連接；(e)(e)雙噴咀扇形單墻前后對(duì)接；雙噴咀扇形單墻前后對(duì)接；(h)(h)雙噴咀扇形單墻折線連接。雙噴咀扇形單墻折線連接。第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算擺噴連接形式擺噴連接形式 第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算施工布置形式施工布置形式 第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算（六）漿量計(jì)算（六）漿量計(jì)算 體積法體積法噴量法噴量法取其大者作為設(shè)計(jì)噴射漿量。取其大者作為

42、設(shè)計(jì)噴射漿量。根據(jù)計(jì)算所需的噴漿量和設(shè)計(jì)的水灰比，即根據(jù)計(jì)算所需的噴漿量和設(shè)計(jì)的水灰比，即可確定水泥的使用數(shù)量。可確定水泥的使用數(shù)量。 第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算體積法體積法式中式中 Q Q 需要用的漿量，需要用的漿量，m m3 3； D De e旋噴管直徑，旋噴管直徑，m m3 3；D D0 0 注漿管直徑，注漿管直徑，m m3 3； k k1 1填充率填充率(0.75(0.750.9)0.9)； h h1 1旋噴長(zhǎng)度，旋噴長(zhǎng)度，m m； k k2 2未旋噴范圍土的填充率未旋噴范圍土的填充率(0.5(0.50.75)0.75)； h h2 2未旋噴長(zhǎng)度，未旋噴長(zhǎng)度，m m； 損失系數(shù)損失系數(shù)(0.1(

43、0.1 0.2)0.2)。 22201124)1 (4hKDhKDQe第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算噴量法噴量法式中式中 Q Q 需要用的漿量，需要用的漿量，m m3 3； V V提升速度，提升速度，m mminmin； H H噴射長(zhǎng)度，噴射長(zhǎng)度，m m； q q單位時(shí)間噴漿量單位時(shí)間噴漿量m3m3minmin； 損失系數(shù)，損失系數(shù)，0.10.10.20.2。 )1 (qvHQ第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算防滲止水帷幕設(shè)計(jì)防滲止水帷幕設(shè)計(jì)防滲止水帷幕的形式防滲止水帷幕的形式1. 1.柱列型；柱列型；2. 2.柱墻型；柱墻型；3. 3.定噴防滲帷幕；定噴防滲帷幕；4. 4.擺噴防滲帷幕；擺噴防滲帷幕；5. 5.復(fù)合型防滲帷

44、幕。復(fù)合型防滲帷幕。第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算防滲止水帷幕注漿孔布置防滲止水帷幕注漿孔布置防滲堵水工程設(shè)計(jì)時(shí)防滲堵水工程設(shè)計(jì)時(shí), , 最好按雙排或三排布孔形成帷最好按雙排或三排布孔形成帷幕幕( ( 見(jiàn)圖見(jiàn)圖13-5) 13-5) 。孔距為。孔距為1. 73R0 ( R0 1. 73R0 ( R0 為旋噴樁設(shè)計(jì)半為旋噴樁設(shè)計(jì)半徑徑) , ) , 排距為排距為1. 5R0 1. 5R0 時(shí)最經(jīng)濟(jì)。時(shí)最經(jīng)濟(jì)。定噴和擺噴是一種常用的防滲堵水的方法定噴和擺噴是一種常用的防滲堵水的方法, , 由于噴射由于噴射出的板墻薄而長(zhǎng)出的板墻薄而長(zhǎng), , 不但成本較旋噴低不但成本較旋噴低, , 而且整體連續(xù)而且整體連續(xù)性也很好

45、。性也很好。第四節(jié)、設(shè)計(jì)計(jì)算防滲止水帷幕插入深度確定防滲止水帷幕插入深度確定 防滲帷幕達(dá)不透水層防滲帷幕達(dá)不透水層 防滲帷幕應(yīng)盡量插入不透水層，保證不發(fā)生防滲帷幕應(yīng)盡量插入不透水層，保證不發(fā)生管涌。管涌。 防滲帷幕在透水層中防滲帷幕在透水層中 一方面采取降水措施；一方面增加插入深度一方面采取降水措施；一方面增加插入深度漿液材料與配方漿液材料與配方根據(jù)噴射工藝要求根據(jù)噴射工藝要求, , 漿液應(yīng)具備以下特性。漿液應(yīng)具備以下特性。( 1) ( 1) 良好的可噴性。良好的可噴性。目前目前, , 國(guó)內(nèi)基本上采用以水泥國(guó)內(nèi)基本上采用以水泥漿為主劑漿為主劑, , 摻入少量外加劑的噴射方法。水灰比一摻入少量外

46、加劑的噴射方法。水灰比一般采用般采用1 11 1 到到1. 51. 5 1 1 就能保證較好的噴射效果。就能保證較好的噴射效果。( 2) ( 2) 足夠的穩(wěn)定性足夠的穩(wěn)定性。漿液的穩(wěn)定性好壞直接影響漿液的穩(wěn)定性好壞直接影響到固結(jié)體質(zhì)量。以水泥漿液為例到固結(jié)體質(zhì)量。以水泥漿液為例, , 其穩(wěn)定性好系指其穩(wěn)定性好系指漿液在初凝前析水率小、水泥的沉降速度慢、分漿液在初凝前析水率小、水泥的沉降速度慢、分散性好以及漿液混合后經(jīng)高壓噴射而不改變其物散性好以及漿液混合后經(jīng)高壓噴射而不改變其物理化學(xué)性質(zhì)。摻入少量外加劑能明顯地提高漿液理化學(xué)性質(zhì)。摻入少量外加劑能明顯地提高漿液的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性, , 常用的外加

47、劑有膨潤(rùn)土、純堿、三乙醇常用的外加劑有膨潤(rùn)土、純堿、三乙醇胺等。漿液的穩(wěn)定性可用漿液的析水率來(lái)評(píng)定。胺等。漿液的穩(wěn)定性可用漿液的析水率來(lái)評(píng)定。( 3) ( 3) 氣泡少。氣泡少。若漿液帶有大量的氣泡若漿液帶有大量的氣泡, , 則固結(jié)體硬化后就會(huì)有許則固結(jié)體硬化后就會(huì)有許多氣孔多氣孔, , 從而降低噴射固結(jié)體的密度從而降低噴射固結(jié)體的密度, ,導(dǎo)致固結(jié)體強(qiáng)導(dǎo)致固結(jié)體強(qiáng)度及抗?jié)B性能降低。度及抗?jié)B性能降低。為了盡量減少漿液氣泡為了盡量減少漿液氣泡, , 應(yīng)選擇非加氣型的外加劑應(yīng)選擇非加氣型的外加劑, , 不能采用起泡劑不能采用起泡劑, , 比較理想的外加劑是代號(hào)為比較理想的外加劑是代號(hào)為NNO NN

48、O 的外加劑。的外加劑。( 4) ( 4) 調(diào)劑漿液的膠凝時(shí)間。調(diào)劑漿液的膠凝時(shí)間。膠凝時(shí)間是指從漿液開始配置起膠凝時(shí)間是指從漿液開始配置起, , 到土體混合后逐到土體混合后逐漸失去其流動(dòng)性為止的這段時(shí)間。漸失去其流動(dòng)性為止的這段時(shí)間。膠凝時(shí)間由漿液的配方、外加劑的摻量、水灰比和膠凝時(shí)間由漿液的配方、外加劑的摻量、水灰比和外界溫度而定。一般從幾分鐘到幾小時(shí)外界溫度而定。一般從幾分鐘到幾小時(shí), ,可根據(jù)施工可根據(jù)施工工藝及注漿設(shè)備來(lái)選擇合適的膠凝時(shí)間。工藝及注漿設(shè)備來(lái)選擇合適的膠凝時(shí)間。( 5) ( 5) 良好的力學(xué)性能。良好的力學(xué)性能。漿材的品種、漿液的濃度、配比和外加劑等直接漿材的品種、漿液

49、的濃度、配比和外加劑等直接影響加固體的抗壓強(qiáng)度。因此影響加固體的抗壓強(qiáng)度。因此, , 應(yīng)選擇力學(xué)應(yīng)選擇力學(xué)性能優(yōu)良的漿材品種等。性能優(yōu)良的漿材品種等。( 6) ( 6) 無(wú)毒、無(wú)臭。無(wú)毒、無(wú)臭。漿液對(duì)環(huán)境不污染及對(duì)人體無(wú)害漿液對(duì)環(huán)境不污染及對(duì)人體無(wú)害, , 凝膠體為不溶和凝膠體為不溶和非易燃、易爆物。漿液對(duì)注漿設(shè)備、管路無(wú)腐蝕非易燃、易爆物。漿液對(duì)注漿設(shè)備、管路無(wú)腐蝕性并容易清洗。性并容易清洗。( 7) ( 7) 結(jié)石率高。結(jié)石率高。固化后的固結(jié)體有一定粘結(jié)性固化后的固結(jié)體有一定粘結(jié)性, , 能牢固地與土粒相能牢固地與土粒相粘結(jié)。要求固結(jié)體耐久性好粘結(jié)。要求固結(jié)體耐久性好, , 能長(zhǎng)期耐酸、堿

50、、鹽能長(zhǎng)期耐酸、堿、鹽及生物細(xì)菌等腐蝕及生物細(xì)菌等腐蝕, , 并且不受溫度、濕度的影響。并且不受溫度、濕度的影響。漿液類型漿液類型1 1、普通型、普通型2 2、速凝早強(qiáng)型、速凝早強(qiáng)型3 3、高強(qiáng)型、高強(qiáng)型4 4、抗?jié)B型、抗?jié)B型1 1、普通型、普通型一般采用一般采用325325號(hào)或號(hào)或425425號(hào)硅酸鹽水泥漿，不加任號(hào)硅酸鹽水泥漿，不加任何外加劑，水灰比為何外加劑，水灰比為1 1：1 11.51.5：1 1，固結(jié)體，固結(jié)體2828天的抗壓強(qiáng)度最大可達(dá)天的抗壓強(qiáng)度最大可達(dá)1.01.020MPa20MPa，對(duì)一般，對(duì)一般無(wú)特殊要求的工程宜采用普通型。無(wú)特殊要求的工程宜采用普通型。 2 2、速凝早強(qiáng)

51、型、速凝早強(qiáng)型對(duì)地下水發(fā)達(dá)的工程需要在水泥漿中摻入速凝對(duì)地下水發(fā)達(dá)的工程需要在水泥漿中摻入速凝早強(qiáng)劑，因純水泥漿的凝固時(shí)間太長(zhǎng)，漿液易早強(qiáng)劑，因純水泥漿的凝固時(shí)間太長(zhǎng)，漿液易被沖蝕而不固結(jié)。被沖蝕而不固結(jié)。常用的早強(qiáng)劑有氯化鈣、水玻璃和三乙醇胺等，常用的早強(qiáng)劑有氯化鈣、水玻璃和三乙醇胺等，用量為水泥用量的用量為水泥用量的2 24 4。以使用氯化鈣為。以使用氯化鈣為例，純水泥漿與土的固結(jié)體的一天抗壓強(qiáng)度為例，純水泥漿與土的固結(jié)體的一天抗壓強(qiáng)度為1MPa1MPa，而摻入，而摻入2 2氯化鈣的水泥土固結(jié)體抗壓氯化鈣的水泥土固結(jié)體抗壓強(qiáng)度為強(qiáng)度為1.6 MPa1.6 MPa，摻人，摻人4 4氯化鈣的水

52、泥土固結(jié)氯化鈣的水泥土固結(jié)體抗壓強(qiáng)度為體抗壓強(qiáng)度為2.4 MPa2.4 MPa。 3 3、高強(qiáng)型、高強(qiáng)型噴射固結(jié)體的平均抗壓強(qiáng)度在噴射固結(jié)體的平均抗壓強(qiáng)度在20 MPa20 MPa以上稱以上稱為高強(qiáng)型。提高固結(jié)體強(qiáng)度的方法有選擇標(biāo)為高強(qiáng)型。提高固結(jié)體強(qiáng)度的方法有選擇標(biāo)號(hào)水泥，或選擇高效的擴(kuò)散劑和無(wú)機(jī)鹽組成號(hào)水泥，或選擇高效的擴(kuò)散劑和無(wú)機(jī)鹽組成的復(fù)合配方。的復(fù)合配方。 4 4、抗?jié)B型、抗?jié)B型在水泥漿中摻人在水泥漿中摻人2 24 4的水玻璃，其抗?jié)B的水玻璃，其抗?jié)B性能就有明顯提高。性能就有明顯提高。純水泥漿與摻入水玻璃的水泥漿的滲透系數(shù)純水泥漿與摻入水玻璃的水泥漿的滲透系數(shù)土樣類別土樣類別水泥品種

53、水泥品種水泥含量水泥含量（%）水玻璃含水玻璃含量（量（%）28天滲透系天滲透系數(shù)（數(shù)（cm/s）細(xì)細(xì) 砂砂425號(hào)硅酸號(hào)硅酸鹽水泥鹽水泥4002.310-64028.510-8粗粗 砂砂425號(hào)硅酸號(hào)硅酸鹽水泥鹽水泥4001.410-64022.110-8如工程以抗?jié)B為目的者，則最好使用如工程以抗?jié)B為目的者，則最好使用“柔性柔性材料材料”。可在水泥漿液中摻入。可在水泥漿液中摻入10105050的的膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土( (占水泥量的百分比占水泥量的百分比) )。對(duì)有抗?jié)B要求時(shí)，。對(duì)有抗?jié)B要求時(shí)，不宜使用礦渣水泥。不宜使用礦渣水泥。 國(guó)內(nèi)較常用的添有外加劑的旋噴射漿液配方表序序 號(hào)號(hào)外加劑成分及百分比外

54、加劑成分及百分比漿漿 液液 特特 性性1 1氯化鈣氯化鈣2 24 4促凝、早強(qiáng)、可灌性好促凝、早強(qiáng)、可灌性好2 2鋁酸鈉鋁酸鈉2 2促凝、強(qiáng)度增長(zhǎng)慢，稠度大促凝、強(qiáng)度增長(zhǎng)慢，稠度大3 3水玻璃水玻璃2 2初凝快、終凝時(shí)間長(zhǎng)、成本初凝快、終凝時(shí)間長(zhǎng)、成本低低4 4三乙醇胺三乙醇胺0.030.030.05 0.05 食鹽食鹽1 1有早強(qiáng)作用有早強(qiáng)作用5 5三乙醇胺三乙醇胺0.030.030.05 0.05 食鹽食鹽1 1鈣鈣2 24 4促凝、早強(qiáng)、可噴性好促凝、早強(qiáng)、可噴性好6 6氯化鈉（或水玻璃）氯化鈉（或水玻璃）2 2 “NNONNO”0.5 0.5 促凝、早強(qiáng)、強(qiáng)度高、漿液促凝、早強(qiáng)、強(qiáng)度高、漿液穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好國(guó)內(nèi)較常用的添有外加劑的旋噴射漿液配方表序序 號(hào)號(hào)外加劑成分及百分比外加劑成分及百分比漿漿 液液 特特 性性7 7氯化鈉氯化鈉1 1亞硝酸鈉亞硝酸鈉0.50.5三乙三乙醇胺醇胺0.030.030.05 0.05 防腐蝕、早強(qiáng)、后期強(qiáng)防腐蝕、早強(qiáng)、后期強(qiáng)度高度高8 8粉煤灰粉煤灰2525調(diào)節(jié)強(qiáng)度、節(jié)約水泥調(diào)節(jié)強(qiáng)度、節(jié)約水泥9 9粉煤灰粉煤灰25 25 氯化鈣氯化鈣2 2促凝、節(jié)約