高压旋喷和深层搅拌加固技术-乐鱼体育官网登录

作者:leyu乐鱼体育官网发布时间:2021-12-02 01:22

本文摘要:一、高压喷气灌浆技术高压喷气法就是利用工程钻机钻孔至设计处置的深度后,用高压泥浆泵,通过加装在钻杆(喷杆)杆端置放孔底的类似燃烧室,向周围土体高压喷气烧结浆液(一般用于水泥浆液),同时钻杆(喷杆)以一定的速度边转动边提高,高压射流使一定范围内的土体结构毁坏,并强迫与烧结浆液混合,凝结后之后在土体中构成具备一定性能和形状的溶体。溶体的形状和喷气东流的移动方向有关。一般分成转动喷气(全称复喷出),定向喷气(全称以定喷出)和转动喷气(全称摆喷)。

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一、高压喷气灌浆技术高压喷气法就是利用工程钻机钻孔至设计处置的深度后,用高压泥浆泵,通过加装在钻杆(喷杆)杆端置放孔底的类似燃烧室,向周围土体高压喷气烧结浆液(一般用于水泥浆液),同时钻杆(喷杆)以一定的速度边转动边提高,高压射流使一定范围内的土体结构毁坏,并强迫与烧结浆液混合,凝结后之后在土体中构成具备一定性能和形状的溶体。溶体的形状和喷气东流的移动方向有关。一般分成转动喷气(全称复喷出),定向喷气(全称以定喷出)和转动喷气(全称摆喷)。

复喷出桩主要用作修整地基,提升地基的抗剪强度,提高地基土的变形性能,使其在上部结构荷载起到下,不至毁坏或产生过大的变形。以定喷出溶体呈圆形壁状,摆喷构成厚度较小的扇状溶体。

定喷和摆喷一般来说用作地基防渗,提高地基土的水力条件及边坡平稳等工程。(一)修整机理低喷法如三管低喷法用压缩空气包覆高压喷气水流冲击毁坏摇动土体,同时用高压灌浆泵倒入浆液,浆液被高压水、气射流卷吸食带进,同时与被摇动土体混合构成溶体。

修整地基,构成桩、板、墙的机理能用五种起到来解释:1、高压喷气流切割成毁坏土体起到喷出流动压以脉冲形式冲击土体,使土体结构毁坏经常出现空洞。2、混合加热起到钻杆在转动和提高的过程中,在射流后面构成空隙,在喷气压力起到下,被迫土粒向与燃烧室移动忽略的方向(即阻力小的方向)移动,与浆液加热混合后构成溶体。3、移位起到三重管低喷法又称移位法,高速水射流切割成土体的同时,由于通入压缩空气而把一部分切割成下的土粒排泄灌浆孔,土粒排泄后所空下的体积由倒入的浆液处子。

4、填充、渗入溶起到高压浆液填充冲开的和原先的土体空隙,析水溶,还可渗透到一定厚度的砂层而构成溶体。5、压密起到 高压喷气东流在切割成碎裂土体的过程中,在碎裂带上边缘还有剩下压力,这种压力对土层可产生一定的压密起到,使高喷出桩体边缘部分的抗压强度低于中心部分。(二)基本种类按喷气介质及其管路多少可分成单管法、二管法、三管法等。1、单管复喷法通过单根管路,利用高压浆液(20~30MPa),喷气冲切毁坏土体,成桩直径为40~50cm。

其修整质量好,施工速度快和成本低,但溶体直径较小。2、二管复喷法在单管法的基础上又加以压缩空气,并用于双通道的二重灌浆管。

在管的底部侧面有一个同轴双重燃烧室,高压浆液以20MPa左右的压力从内燃烧室中高速涌出,在射流的外围加以0.7MPa左右的压缩空气涌出。在土体中构成直径明显增加的柱状溶体,约80~150cm。

3、三管旋喷法用于分别运送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和外围环绕着的气流同轴喷气冲切毁坏土体,在高压水射流的燃烧室周围再加圆筒状的空气射流,展开水、气同轴喷气,可以增加水射流与周围介质的摩擦,防止水射流过早雾化,强化水射流的切割成能力。

燃烧室边转动喷气,边提高,在地基中构成较小的负压区,装载同时压入的浆液填充空隙,就不会在地基中构成直径较小、强度较高的溶体,起着修整地基的起到。(三)浆液材料水泥是喷气灌浆的基本材料,水泥类浆液可分成以下几种类型。1、普通型浆液一般使用普通硅酸盐水泥,不特任何外加剂,水灰比一般为0.8:1~1.5:1,溶体的抗压强度(28d)仅次于平均1.0~20MPa,适应环境于无特殊要求的工程。

2、速凝-早于强型适合于地下水位较高或拒绝早期分担荷载的工程,需在水泥浆中重新加入氯化钙、三乙醇胺顺向凝早于强剂。含有2%氯化钙的水泥-土的溶体的抗压强度为1.6MPa,含有4%氯化钙后为2.4MPa。

3、高强型喷气溶体的平均值抗压强度在20MPa以上。可以自由选择高标号的水泥,或自由选择高效能的蔓延剂和无机盐构成的填充配方等。在水泥浆中含有2~4%的水玻璃,其抗渗性有明显提高。如工程以抗渗为目的,最差用于柔性材料。

可在水泥浆液中含有10~50%的膨润土(占到水泥重量的面分比)。此时不应用于矿渣水泥,如仅有抗渗拒绝而无抗冻要者,可用于火山灰水泥。

(四)高压喷气灌浆工艺喷气范围不应在现场通过试验确认。低喷出溶体的范围大小与土的种类和其密实程度有较紧密的关系,有所不同的喷气种类和喷气方式所构成的溶体大小也不完全相同。定喷的喷气能量集中于,喷气范围较小,参看表格5-6。

表格5-6高压喷气灌浆溶体的特性溶体特性喷灌方法单管法二管法三管法溶体有效地直径(m)粘性土01.20.21.40.32.00.3100.80.21.10.31.50.3200.60.20.80.31.00.3砂土01.00.21.60.32.50.3100.80.21.30.31.80.3200.60.21.00.31.20.3砾砂200.60.21.00.31.20.3单向以定喷出有效地长度(m)1.0~2.5单桩横向无限大荷载(kN)500~6001000~12002000单桩水平无限大荷载(kN)30~40仅次于抗压强度(MPa)砂土10~20,粘性土2~6,砾砂8~20平均值抗折强度/平均值抗压强度1/5~1/10干土容重(kN/m3)砂土16~20,粘性土14~15,黄土13~5渗透系数(cm/s)砂土、砂砾10-5~10-7,粘性土10-6~10-7粘聚力(MPa)砂土0.4~0.5,粘性土0.7~1.0内摩擦角(o)砂土30~40,粘性土20~30标准贯入锤击数N砂土30~50,粘性土20~30弹性波(km/s)P波砂土2~3,粘性土1.5~2.0S波砂土1.0~1.5,粘性土0.8~1.0复喷出粘性土溶强度为0.3~6.0MPa,无粘性土溶强度为4~15MPa。对于防渗工程多使用以定喷出、摆喷,地层不含的粒径较粗时多使用摆喷或复喷出。对处置深度小于20m的简单地层最差按双排或三化学键孔,使高喷桩构成堵水帷幕。

孔距有误1.73R(R为旋喷溶体半径),排距为1.5R时最经济。一般以定喷出、挂喷孔距为1.2~2.5m,复喷为0.8~1.2m。

低喷出防渗效果一般平均10-5~10-6cm/s。低喷出桩桩距应根据上部结构荷载、单桩承载力及土质情况而以定。一般取桩距为S=(3~4)d(d为复喷出桩直径),桩的布置方式可搭配矩形或梅花形布置。

低喷出灌浆施工钻孔的目的是将灌浆管放入预计的土层中,由下而上展开喷气作业。近来也简单振冲方式成孔必要展开喷气作业的方法。

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喷气时应留意以下事项:(1)灌浆深度大时,不易导致上细下粗的溶体,影响溶体的承载能力或抗渗起到,因而须要使用减小压力和流量或减少转动和提高速度等措施解决问题;(2)当找到喷浆量严重不足而影响工程质量时,可使用复喷技术;(3)当冒浆量小于灌浆量的20%时,可使用提升喷气压力、增大燃烧室直径、减缓提高速度和转动速度等措施,对喷出的浆液,可回收利用;(4)根据工程必须调节喷气压力和灌浆量,转变燃烧室移动方向和速度,掌控喷气溶体的形状,即圆盘状、圆柱状、大底状、糖糊芦状、大帽状和墙壁状。(5)喷灌后的浆液有析水现象,可导致溶体顶部经常出现凸穴,对地基修整及防渗有利。为此,可使用静压灌浆或浆液中加到收缩材料等措施防治。

高压泵是高压喷气灌浆中的关键设备,拒绝压力和流量能在一定的范围内调节。额定流量为85~150L/min;额定压力为20~50MPa。

表格5-7高压喷气灌浆参数一览表低喷出灌浆种类单管法二管法三管法限于土质砂土、粘性土、黄土、杂填土、小粒径砂砾浆液材料及配方以水泥居多材,重新加入有所不同的外加剂后具备速凝、早于强劲、抗腐蚀、防冻等特性,常用水灰比为1:1,也可用于化学材料。低喷出灌浆参数水压力(MPa)────20流量(L/min)────80~120燃烧室孔径(mm)及个数────2~3(1~2)空气压力(MPa)──0.70.7流量(m3/h)1~21~2燃烧室间隙(mm)及个数1~2(1~2)1~2(1~2)浆液压力(MPa)20200.2~3流量(L/min)80~12080~12080~150燃烧室孔径(mm)及个数2~3(2)2~3(1~2)10~2(1或2)灌浆管外径(mm)42或4542,50,7575或90提高速度(cm/min)20~2510~305~20转动速度(r/min)大约2010~305~20(五)低喷出溶体的质量检测1)开凿检验:待浆液凝固具备一定的强度后,才可开凿检查溶体垂直度、形状和质量;2)钻孔检查:从溶体中钻取岩芯,展开室内物理力学性能试验。在钻孔中做到压水或抽水机试验,测量其抗渗能力;3)标准贯入试验:在旋喷溶体的中部可展开标准贯入试验。

4)载荷试验:静载荷试验分横向和水安静载荷试验两种。试验时,需在受力部位吊装0.2~0.3m薄的混凝土层;5)围井试验:在板墙一侧减少喷孔,与板墙构成堵塞围井,在井中展开压水和抽水机两种试验,或观测井内外水位,多用作防渗效果检查。高压喷气灌浆修整地基技术主要限于于第四纪冲积层、残积层及人工碎石等。

对于砂类土、粘性土、黄土和淤泥等都能修整。但对砾石直径过大、含量过多及有大量纤维质的腐植土喷气质量稍差,有时甚至不如静压灌浆的效果。对地下水流速过大,喷气的浆液无法在灌浆管周围凝固,无填充物的岩溶地段,永冻土和对水泥有相当严重生锈的地基,皆不应使用高压喷气灌浆法。

(六)高压喷气灌浆的特点低喷法具备成本较低,施工速度较慢,溶体强度大,可靠性高等优点,与普通灌浆法比起又具备以下特点:低喷法是利用高速水流强制性地毁坏土体构成溶体,在覆盖层中一般不不存在可灌性问题;同时由于高速射流被容许在土体碎裂范围内,因此浆液容易萎缩,能确保预期的修整范围和掌控溶体的形状;能在钻孔中任何一段内施工,也可以在孔底或中部喷气,此外,也可以水平方向喷气和弯曲方向喷气施工;低喷法一般来说使用水泥浆液,会导致环境和地下水的污染,且耐久性较好;施工噪音较小,单管和二管法施工较简单。二、深层加热法技术(水泥土修整法)深层加热法是利用水泥作为固化剂,通过尤其的深层加热机械,在地基深处私自将软土和水泥(浆液或粉体)强迫加热后,水泥和软土将产生一系列物理化学反应,使软土硬结改性。改性后的软土强度大大高於天然强度,其压缩性,渗漏性比天然软土大大降低。(一)修整机理软土与水泥使用机械加热修整的基本原理,是基于水泥修整土的物理化学反应过程。

增加了软土中的含水率,减少了颗粒之间的粘结力,减少了水泥土的强度和充足的水稳定性。在水泥修整土中,由於水泥的掺量较小,一般占到被修整土重的10~15%。水泥的水化反应几乎是在具备一定活性的介质土的环绕下展开,所以硬化速度较快且起到简单。

(二)水泥土的主要特性1、物理性质水泥土的容重与天然土的容重相似,但水泥土的比重比天然土的比重略为大。2、无侧限抗压强度水泥土的无侧缩抗压强度一般为300~400kPa,比天然软土大几十倍至百倍,但影响水泥土无侧限抗压强度的因素很多,如水泥含有量、龄期、水泥标号、土样含水率和有机质含量以及外掺入剂等等。

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为了减少工程造价,可以使用掺加粉煤灰的措施。掺加粉煤灰的水泥土,其强度一般比不掺入粉煤灰的高。有所不同水泥含有比的水泥土,当含有与水泥等量的粉煤灰后,强度皆比不掺入粉煤灰的提升10%,因此使用深层加热法修整软土时含有粉煤灰,不仅可消耗工业废料,还可提升水泥土的强度。

(三)施工技术1、修整型式根据目前的深层加热法施工工艺,加热桩可布置成柱状、壁状和块状三种型式,在堤防上用作地基修整,主要使用桩式,而用作防渗修整,不应使用壁状式,壁状式是将邻接加热桩部分重合搭接即沦为壁状修整型式,构成水泥土挡墙,这种挡墙具备较高的抗渗性能,可以构成较好的隔水帷幕。2、施工工艺(1)湿法施工主要的施工机械为深层搅拌机。

深层加热法的施工主要可分成定位、预搅沉降、制取水泥浆、提高喷浆加热、反复上下加热、清除等几个步骤。(2)干法施工干法是使用水泥粉料,由空气运送,通过加热叶片转动产生的空隙部位涌出,并随着加热叶片的转动均匀分布在整个空隙轨道面内,进而和原位地基土加热并混合在一起。施工机械主要是钻机、粉体发送器、空气压缩机、加热钻头等。

施工工序主要为1)柱体对位2)下铁环3)钻入完结4)提高喷粉5)提高完结桩构成体等几个步骤。(四)适用范围深层加热法最适宜修整各种成因的饱和状态硬粘土,常用于淤泥、淤泥质土、粘土、亚粘土等地质的修整,成桩深度平均30m,使用多头小直径桩成墙深度平均18m。在堤防除险修整工程中,深层加热桩限于于处置硬基堤防上滑坡段的。

同时,还可以构成截渗墙,获得较好的防渗效果。(五)深层加热法主要优点1、修整效果好,修整方式灵活性,限于面广深层加热法可使用有所不同的修整型式、有所不同的桩长和移位率以符合有所不同土质条件和有所不同荷载拒绝的修整目的。对河道这种区域狭长、地质条件简单,对下陷拒绝较高的工程较为适合。使用加热桩挡土墙作为河岸边坡支护不仅需要确保边坡平稳,还具备防渗功能。

2、施工速度快一般来说,每台深层搅拌机修建加热桩拦渗墙的工效约13.2m2/台时。3、可充分利用原软土,无弃土问题深层加热法是一种原位修整技术,可充分利用原状土,无弃土问题。4、耗资较低每缩短(截面积0.71m3)的深层加热桩的耗资大约为100元左右,按成墙厚度0.22m计,每平方米成墙耗资为70余元,比使用横向铺塑截渗、混凝土墙截渗、低水柱泥土墙截渗的耗资较低。

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