2016年巖土工程師《專業(yè)知識(shí)》知識(shí)點(diǎn)解析(14)

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高壓噴射注漿法
    6.1.1 基本概念
    1 高壓噴射注漿法
    高壓噴射注漿法是利用高壓噴射化學(xué)漿液與土混合固化處理地基的一種方法。它是將帶 有特殊噴嘴的注漿管,置入預(yù)定的深度后,以高壓(20~40MPa)噴射沖擊破壞土體,并使?jié){液與土混合,經(jīng)過凝結(jié)固化形成固體。高壓噴射裝置注漿法處理深度可達(dá)8~12m
    
    3 單管法、雙管法與三管法
    根據(jù)工程需要和機(jī)具設(shè)備條件,高壓噴射注漿法可劃分為以下三種。  圖6.1-1
    (1) 單管法:?jiǎn)为?dú)噴射高壓水泥漿液一種介質(zhì)。
    (2)雙管法:同軸復(fù)合噴射高壓水泥漿和壓縮空氣兩種介質(zhì)。其中外噴嘴噴射壓力為 0.7MPa左右的壓縮空氣,內(nèi)噴嘴噴射壓力為20MPa左右的高壓漿液。高壓漿液流在和它外圍的環(huán)繞空氣流共同作用下,對(duì)土體的破壞能力加強(qiáng);
    【例題2】高壓噴射注漿雙管法,是指同軸復(fù)合噴射(      )。
    A、高壓水流; B、高壓水泥漿; C、壓縮空氣; D、水泥干粉;  答案:B、C
    (3)三管法:同軸復(fù)合噴射高壓水流、壓縮空氣和水泥漿液三種介質(zhì)。在以高壓泵等高 壓發(fā)生裝置產(chǎn)生的40MPa左右的高壓射水流周圍,環(huán)繞噴射壓力為0.7MPa左右的圓筒狀 壓縮空氣流,進(jìn)行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體,以形成較大的空隙,再另由泥漿 泵注入壓力為2MPa~5MPa的水泥漿液。
    高壓噴射注漿法加固體的直徑大小與土的類別、密實(shí)度及噴射方法有關(guān),當(dāng)采用旋噴形 成圓柱狀的樁體時(shí),單管法形成樁體直徑一般為0.3~0.8m;三管法形成樁體直徑一般為1.0~2.0m;雙管法形成樁體直徑介于兩者之間。
    【例題3】高壓噴射注漿三管法,是指同軸復(fù)合噴射(      )。
    A、高壓水流; B、高壓水泥漿; C、壓縮空氣; D、水泥干粉;  答案:A、B、C
    6.1.2 適用范圍
    高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、黃土、砂土、素填土和碎石土等地基。當(dāng)土中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或有過多的有 機(jī)質(zhì)以及地下水流速過大和已涌水的工程,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定其適用程度。高壓噴射注漿法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固處理,形成復(fù)合地基,或用于深基坑、地鐵等工程的土層加固或防水以及壩的加固與防水帷幕等工程。此外,還可采用定噴法形成壁狀加固體,以改善邊坡的穩(wěn)定性。
    在制定高壓噴射注漿方案時(shí),應(yīng)掌握?qǐng)龅氐墓こ痰刭|(zhì)、水文地質(zhì)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料 等。對(duì)既有建筑尚應(yīng)搜集竣工和現(xiàn)狀觀測(cè)資料、鄰近建筑和地下埋設(shè)物等資料。高壓噴射注 漿法方案確定后,應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、試驗(yàn)性施工或根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定施工參數(shù)及工藝。
    6.1.3 加固機(jī)理
    高壓噴射注漿法加固機(jī)理包括對(duì)天然地基土的加固硬化機(jī)理(微觀機(jī)理)和形成復(fù)合地 基以加固地基土、提高地基土強(qiáng)度、減少沉降量的機(jī)理(宏觀機(jī)理)。
    1 微觀加固機(jī)理
    高壓噴射注漿是靠其噴嘴以很高的壓力噴射出能量大、速度快的漿液,當(dāng)它連續(xù)和集中 地作用在土體上時(shí),壓應(yīng)力和沖蝕等多種因素便在很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng),對(duì)從粒徑很小的 細(xì)土粒到含有粒徑較大的卵石、碎石土,均有巨大的沖擊和攪動(dòng)作用,使注入的漿液和土拌 和凝固為新的固結(jié)體。
    2 旋噴樁復(fù)合地基工作機(jī)理
    通過專用的施工機(jī)械,在土中形成一定直徑的樁體,與樁間土形成復(fù)合地基承擔(dān)基礎(chǔ)傳 來的荷載,可提高地基承載力和改善地基變形特性。該法形成的樁體強(qiáng)度一般高于水泥土攪 拌樁,但仍屬于低黏結(jié)強(qiáng)度的半剛性樁。
    【例題4】高壓噴射注漿法的加固機(jī)理,包括(      )。
    A、 對(duì)天然地基土的微觀加固硬化機(jī)理;    B、置換作用機(jī)理;
    C、旋噴樁與樁間土形成復(fù)合地基加固機(jī)理;  D、擠密作用機(jī)理;  答案:A、C
    6.1.4 設(shè)計(jì)
    1 材料
    高壓噴射注漿的主要材料為水泥,對(duì)于無特殊要求的工程,宜采用32.5級(jí)及以上的普 通硅酸鹽水泥。根據(jù)需要可加入適量的早強(qiáng)、速凝、懸浮或防凍等外加劑及攙和料。所用外 加劑和攙和料的數(shù)量,應(yīng)通過試驗(yàn)確定。水泥漿液的水灰比應(yīng)按工程要求確定,可取0.8~1.5,常用1.0。水泥在使用前需做質(zhì)量鑒定。攪拌水泥漿所用的水,應(yīng)符合《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ63-89)的規(guī)定。
    【例題5】在高壓噴射注漿法及水泥土攪拌法中,所采用水泥宜為(      )。
    A、32.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥; B、325及以上的普通硅酸鹽水泥;
    C、32.5級(jí)及以上的礦渣硅酸鹽水泥; D、325及以上的礦渣硅酸鹽水泥;  答案:A
    2 樁徑
    旋噴樁的直徑應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。當(dāng)無現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)資料時(shí),亦可參照相似土質(zhì)條件下其 他旋噴工程的經(jīng)驗(yàn)。
    3 承載力
    旋噴樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。也可按下列計(jì)算或結(jié)當(dāng)?shù)厍闆r及與其土質(zhì)相似工程的經(jīng)驗(yàn)確定。
    豎向承載的攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)時(shí)也可按下式估算:
    
    豎向承載旋噴樁復(fù)合地基的變形包括樁長(zhǎng)范圍內(nèi)復(fù)合土層的平均壓縮變形和樁端以下未處理土層的壓縮變形;其中復(fù)合土層的壓縮模量可根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。樁端以下未處理土層的壓縮變形值可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)的有關(guān)規(guī)定確定。
    5 其他設(shè)計(jì)構(gòu)造要求
    (1)豎向承載時(shí)的獨(dú)立基礎(chǔ)下的旋噴樁數(shù)不應(yīng)少于4根。
    (2)豎向承載旋噴樁復(fù)合地基宜在基礎(chǔ)與樁頂之間設(shè)置褥墊層。褥墊層厚度可取200~300mm,其材料可選用中砂、粗砂、級(jí)配砂石等,其粒徑不宜超過30mm。
    (3)高壓噴射注漿法用于深基坑、地鐵等工程形成連續(xù)體時(shí),相鄰樁搭接不宜小于300mm,并應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。
    【例題6】在豎向承載時(shí)獨(dú)立基礎(chǔ)下布設(shè)的旋噴樁數(shù)和水泥土攪拌術(shù)樁數(shù)分別為()、()根。
    A、>2、>3;   B、>3、>2;   C、>4、>3;   D、<4、<5   答案:B
    6.1.5 施工
    1 施工工藝
    如圖6.1-2所示,以旋噴樁為例,高壓噴射注漿的施工工序如下
    
    計(jì)標(biāo)高時(shí),即可噴射注漿。
    高壓噴射注漿單管法及二重管法的高壓水泥漿液流和三重管法高壓水射流的壓力宜大于 20MPa,三重管法使用的低壓水泥漿液流壓力宜大于1MPa,氣流壓力宜取0.7MPa,低壓水泥漿的灌注壓力通常在1.0~2.0MPa左右,提升速度可取0.05-0.25m/min,旋轉(zhuǎn)速度可取10~20 r/min。
    (3)旋轉(zhuǎn)、提升
    在噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后,隨即分別按旋噴(定噴或擺噴)的工藝要求,提升注漿 管,由下而上噴射注漿。注漿管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于100mm。
    (4)拔管及沖洗
    完成一根旋噴樁施工后,應(yīng)迅速拔出噴射注漿管,進(jìn)行沖洗。為防止?jié){液凝固收縮影響 樁頂高程,必要時(shí)可在原孔位采用冒漿回灌或第二次注漿等措施。
    2 其他注意事項(xiàng)
    對(duì)需要擴(kuò)大加固范圍或提高強(qiáng)度的工程,可采取復(fù)噴措施,即先噴一遍清水再噴一遍或 兩遍水泥漿。在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或大量冒漿等異常情況時(shí),應(yīng)查明產(chǎn)生的原因并及時(shí)采取措施。當(dāng)處理既有建筑地基時(shí),應(yīng)采取速凝漿液或大間距隔孔旋噴和冒漿回灌等措施,以防旋噴過程中地基產(chǎn)生附加變形和地基與基礎(chǔ)間出現(xiàn)脫空現(xiàn)象,影響被加固建筑及鄰近建筑。同時(shí),應(yīng)對(duì)建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)。施工中應(yīng)如實(shí)記錄高壓噴射注漿的各項(xiàng)參數(shù)和出現(xiàn)的異?,F(xiàn)象。
    【例題7】當(dāng)利用噴射注漿法處理既有建筑地基時(shí),在水泥漿液中應(yīng)加(   )。
    A、減水劑; B、緩凝劑; C、速凝劑; D、脫模劑;          答案:C
    6.1.6 質(zhì)量檢驗(yàn)
    高壓噴射注漿施工質(zhì)量檢驗(yàn)可根據(jù)工程要求和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn),采用開挖檢查、鉆孔取芯、標(biāo) 準(zhǔn)貫人、載荷試驗(yàn)或圍井注水試驗(yàn)等方法進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量為施工注漿孔數(shù)的1%,并不應(yīng)少于3點(diǎn)。不合格者應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)噴。質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)在高壓噴射注漿結(jié)束28d后進(jìn)行。
    豎向承載的旋噴樁復(fù)合地基竣工驗(yàn)收時(shí),承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載 荷試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)必須在樁身強(qiáng)度滿足試驗(yàn)的條件時(shí),并宜在成樁28d后進(jìn)行。檢驗(yàn)數(shù)量為施工樁總數(shù)的0.5%-1%,且每項(xiàng)單體工程不得少于3點(diǎn)