一、高壓噴射注漿法概述
高壓噴射注漿法是在注漿法的基礎上,應用高壓噴射技術而發(fā)展起來的一項新的地基加固方法。此法于1970年始于日本,它是利用工程鉆機鉆孔作為導孔,將帶有特殊噴嘴的噴射管插入設計處理深度后,用高壓脈沖泵等高壓發(fā)生裝置,使?jié){液或水以20~40MPa的高壓流從噴嘴中噴出,沖擊切割土體。當能量大、速度快、呈脈動狀的噴射流的動壓超過土體結構強度時,土粒便從土體上剝落下來。一部分細小的土粒被噴射的漿液所置換,隨著液流被帶到土面上(俗稱冒漿)。其余的土粒與漿液攪拌混合,并按一定的漿土比例和質量大小有規(guī)律的重新排列。待漿液凝固后,便在土中形成一固結體,固結體的形狀與噴射流移動方向有關。
高壓旋噴注漿法適用于處理淤泥、淤泥質粘土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土等地基。當土中含有較多的大粒徑塊石、堅硬粘性土、大量植物根莖時,應根據現場試驗結果確定其適用與否。
1.旋噴樁加固技術的優(yōu)點:
由于將水泥土與原地基軟土就地攪拌混合,因而可最大限度利用原土;
對周圍原有建筑的影響較小;
可按照不同的地基土的性質及工程設計要求,合理選擇,設計比較靈活;
施工設備簡單,管理方便,施工時無振動,無污染,可在密集的建筑群中進行施工,而且料源廣闊,價格低廉;
土體加固后重度變化不大,粘性土固結體比原狀土輕約10%,但砂類土固結體可能比原狀土重10%左右,基本上輕于或接近原狀土的容量,較小的產生附加沉降;
透氣透水性差,固結體內雖有一定的孔隙,但這些孔隙并不貫通,為封密型,而且固結體有一層較致密的硬殼,其滲透系數相當高,具有一定的防滲功能;
固結強度高,單樁承載力較高;
與鋼筋混凝土樁基比,節(jié)省了大量的鋼材,降低了造價;
根據上部結構的需要,可靈活采取垂直噴射或傾斜噴射或水平噴射,使之形成柱狀、壁狀、塊狀等加固形式。
2.高壓旋噴樁成樁機理
由于高壓噴射流是高能高速集中和連續(xù)地作用于土體上,壓應力和沖蝕等多種因素總是同時密集在壓應力區(qū)域內發(fā)生效應,因此,噴射流具有沖擊切割破壞土體并使?jié){液與土攪拌混合的功能。單管噴射注漿使用漿液作為噴射流;一重管噴射注漿也以漿液作為噴射流,但在其外周裹著一圈空氣流形成復合噴射流;三重管噴射法注漿,以水氣為復合噴射流并注漿填空;多重管噴射注漿的高壓水射流把土沖空以漿液填充。以上幾種注漿法所使用的漿液都隨時間增長而逐漸凝固硬化。
3.旋噴注漿法的可靠性
高壓噴射注漿用高達20~40MPa的壓力,其沖擊破壞土體的能量十分巨大,對粘性土和砂土都能沖切破壞。凡是高壓水射流能沖動土粒的土,都能進行高壓噴射注漿加固,只要按照正確的順序施工,使用優(yōu)質水泥等注漿材料和采用恰當噴射技術參數以及合理的設計,即可獲得優(yōu)良的加固地基和防滲幃幕墻。
旋噴復合地基由多個不相連的旋噴樁組成。旋噴時其主體為有一定直徑和體形的旋噴樁,還有一部分連在旋噴樁外面的支體,支體是因土的裂縫造成,其數量、粗細(厚薄)和長短與土的裂隙狀況及噴射技術參數有關。也就是說,旋噴復合地基不但有旋噴樁,在樁之間的土中還有若干支體固結體,它們在一定程度上改善了樁間土的物理力學性能,從而加大了復合地基的承載力,減小了地基的沉降量。
二、高壓旋噴注漿法在地基處理中的應用
1. 工程概述
西安市西南郊某27層立體停車庫,根據工程地質資料及基礎埋置深度,地基持力層為②層黃土狀土,第一下臥層為③層中砂。②層黃土狀土土質不均,③層中砂分布不穩(wěn)定、不連續(xù)、厚度較小,厚度差較大。按照相關要求,擬建建筑物地基屬不均勻地基,應進行地基加固處理。
2. 方案的選擇
為了改善地基均勻性,并有效提高地基承載力且由于施工期較短,加上施工場地狹小,為了實現正常的交通運輸,并考慮到對周圍環(huán)境的影響,采用單管高壓旋噴注漿法對地基進行處理和加固。
3. 旋噴樁設計
1)確定樁徑
按照有關規(guī)定,旋噴樁最小直徑應為05.米,結合本工程具體要求,旋噴樁直徑按05.米來計算。
2)確定樁長
綜合考慮本工程的承載力特點、工程地質情況、旋噴樁施工的實際情況以及有關規(guī)定等,樁長L=6.0米,樁端進入持力層⑤層古土壤1.0米,是最佳選擇。
3)旋噴樁質量檢驗
a)對冒漿試樣的采集運用標準試模,每種其數量主要為6組地層,每組3件,供室內28d標準無側限抗壓強度的試驗。
b)采用標準貫入度進行試驗
c)進行載荷試驗:隨機選擇一處做成樁后齡期28d的現場單樁和復合地基進行載荷試驗,如果單樁承載力超過180KN,復合地基強度大于180KPa即滿足設計要求。
現此項目地下部分已施工完畢,實踐證明,利用旋噴樁對地基的處理是成功的,并取得了不錯的效果,取得了較好的經濟效益,節(jié)省了工程造價。
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