三重管喷射注浆法地基加固

　　三重管喷射注浆工法(三重管旋喷桩)加固地基

　　三重管喷射注浆法(Jet Grouting),在我国又称为“三重管旋喷桩”，是70年代开发的一种新型地基加固技术，迄今已得到广泛应用。在地基加固方法中，有一种历史悠久的静压化学或水泥注浆法(Injection)，它是将不同性质的硬化剂(化学药品或水泥)，用压力注入地基中，用以改良土的性质。这种方法主要适用于砂类土，也可应用于粘性土。但是，在很多情况下，由于土层和土性的关系，其加固效果常不为人们所控制，尤其是在沉积的分层地基和夹层多的地基中，注入剂往往沿着层面流动；在细颗粒的土中，注入剂难以渗透到颗粒的孔隙中。因此，经常出现加固效果不明显或很不均匀的情况。

　　高压喷射注浆法克服了上述注入法的缺点，将注入剂形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削和混合，使硬化剂和土体混合，达到改良土质的目的。

　　化学注浆法、水泥注浆法主要适用于砂土、砂石，而喷射注浆法几乎适用于所有的土。

　　70年代初期，日本最先把高压喷射技术用于地基加固和防水帷幕，形成一种特殊的地基加固技术，即所谓CCP工法(Chemical Churning Pile)。此后，70年代中期又开发了同时喷射高压冰液和压缩空气的二重管法，最后形成喷射 高压清水，压缩空气和低压浆液的三重管法。这种方法比单管法、双重管法加固直径大，不需要采用高压泥浆泵，成为国内外应用最广的喷射注浆法。目前，在世界数百项工程中获得应用，使用的国家有日本、德国、美国、英国、意大利、瑞典、原苏联、新加坡等，使用的项目包括深基坑开挖中的挡土或隔水，盾沟工程起始和终端部位的土体加固，旧有房屋、桥梁地基补强或旧有建筑物临近工程的施工等。

　　冶金部建筑研究总院于1978年结合宝钢工程，研究并成功的将三重管喷射注浆法应用于深基坑的加固。1980年通过冶金部组织的鉴定会，并于同年被评为冶金部重大科技成果奖3等奖。

　　目前，我国在冶金、铁路、水利、城市建设各部门已分别在深基坑开挖、桥墩加固、水坝坝基防渗、旧有建筑物地基加固等方面广泛应用了这种办法。

　　一、特点与适用范围

　　三重管喷射注浆法是一种具有特殊功能的地基加固方法。在许多工程实例中，往往与包括桩基及其它地基处理方法相比，喷射注浆法是一种最优的选择，有些情况则是唯一选择。因此它是一种新的、具有很强生命力的地基加固技术。

　　喷射注浆法加固地基的主要优点如下：

　　(1)受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间的影响较小，可广泛适宜竽淤泥、软弱粘性土、砂土甚至砂卵石层等多种土质。

　　(2)可采用价格便宜的水泥作为主要硬化剂，加固体的强度较高，根据土质不同，加固体的强度可为500~1000kPa。

　　(3)可以有计划地在预定的范围内注入必要的浆液，形成一定间距的桩，或连成一片桩或薄的帷幕墙，加固深度可自由调节，连续或分段均可。

　　(4)采用相应的钻机，不仅可以形成垂直的桩，也可以形成倾斜的桩。

　　(5)可以作为施工中的临时措施，也可作为永久建筑物的地基加固，尤其是对已有建筑物地基补强和基坑开挖中需要对临近旧建筑物加以保护时，这种方法能发挥其特殊作用。

　　根据加固所起作用，喷射注浆法可以分为下列不同目的：

　　(1)止水，形成防水帷幕，隔断地下水的渗流。

　　(2)防止坑底部粘性土涌土或砂性土管涌或侧壁挡土。

　　(3)对相临构筑物或地下埋设物的保护。

　　(4)旧有构筑物地基的补强。

　　(5)桩基础的代用。

　　(6)地下盾构法等顶管施工始末端的加固。

　　二、加固原理与加固方法

　　由钻机操作特殊的三重喷射管，喷射管端部由三个喷嘴，分别喷射高压水，压缩空气和水泥浆。由高压水和压缩空气形成的喷射流用以切削土体，由另一喷嘴喷出之水泥浆与被切割的土混合，形成水泥、土混合体，达到加固土的目的。由于由钻机操作的喷射管边喷射，边旋转，边提升，从而形成具有较高强度的柱状水泥土加固体，称之为旋喷桩。如果边喷射边提升而不旋转，则在土层中片状的范围内实现水泥与土的混合。

　　三重管喷射注浆法加固地基分成两个阶段，第一阶段为成孔阶段，即采用普通的(或专用的)钻机，驱动密封良好的喷射 管和带有横向喷嘴的特制喷射头进行成孔。成孔时采用水冲的方法，使喷射头达到预定的深度(图1-(a))。

　　第二阶段为喷射加固阶段，即用高压水，水泥浆(或加入其它外掺剂)以及压缩空气，通过喷射管由喷射头上的横向喷嘴向土中喷射。与此同时，钻杆一边旋转，一边向上提升使水泥浆与土混合(图1-(b))。

　　有时，根据工程需要，也可形成“片状”加固体，例如隔水帷幕。此时，只要在喷射时，钻杆只提升，而不旋转，即所谓定向喷射。或者，只在一定的角度(如120°)内摆动，即所谓摆动喷射。

　　三重管喷射注浆法施工设备平面布置概括如图2所示。

　　当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射贯入，只是在必要时，才在地基中预先成孔(孔径为φ15cm)。，放入喷射管进行喷射加固。

　　由于喷射注浆法没有系统的专用机具，因此施工机具需因地制宜地加以选择。

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