高压喷射注浆法
高压喷射注浆法
（1）桩径：桩直径大小应通过现场试验确定。
3.10 高压喷射注浆法
3.10.4 构造及材料
（2）材料：旋喷使用的水泥应采用新鲜无结 块32.5号或42.5号普通硅酸盐水泥。水泥浆 液的水灰比应按工程要求确定，一般可取1： l~1.5：l，常用1：1。根据需要可加入适量
的速凝、悬浮或防冻等外加剂及掺合料。
3.10.2 特点和适用范围
1.特点： （1）加固效果好。 （2）能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8~10倍 的大直径固结体。 （3）既可垂直喷射，也可倾斜或水平喷射。 （4）不扰动附近土体，施工噪音低，振动小。 （5）可用于任何软弱土层，易控制加固范围。 （6）设备简单、轻便，机械化程度高。 （7）施工简便，操作容易，速度快，效率高， 用途广泛，成本低。
高压喷射注浆法
1 分类及形式
1.分类： (1)单管法：用一根单管喷射高压水泥浆液 作为喷射流。 喷射流衰减大，射程较短，成桩直径较小， 一般为0.3~0.8m。
高压喷射注浆法
1 分类及形式
1.分类： (2)二重管法：用同轴双通道的二重注浆管， 复合喷射高压水泥浆液和压缩空气二种介质。 以浆液作为喷射流，但在其外围环绕着一圈 空气流成为复合喷射流，破坏土体的能量显 著加大，成桩直径一般为1.0m左右。
3.10 高压喷射注浆法
3.10.3 机具设备
由高压发生装置、钻机注浆、特种钻杆和高 压管路等四部分组成。主要包括：钻机、高 压泵、泥浆泵、空压机、浆液搅拌器、注浆 管、喷嘴、操纵控制系统、高压管路系统、
材料储存系统等。
3.10 高压喷射注浆法
3.10.4 构造及材料
当无现场试验资料时，可参照相似土质条件 下其他旋喷工程的经验选用。
（10）高压喷射注浆时，当冒浆量大于注浆 量的20％或不冒浆，应查明原因。 ①不冒浆：地层中有较大空隙； 措施：在浆液中掺入适量的速凝剂，缩短固 结时间，使浆液在一定土层范围内凝固；在 空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续正 常喷浆。
11高压喷射注浆法
地基处理
水射流破土机理
影响水射流破土效果的因素。水气同轴喷射时， 影响水射流破土效果的因素。水气同轴喷射时，高 压水射流破碎土体的效果与水射流出口压力、 压水射流破碎土体的效果与水射流出口压力、喷射 速度、喷嘴直径、喷嘴形状等因素有关； 速度、喷嘴直径、喷嘴形状等因素有关；与空气射 流的速度、方向及流量大小等因素有关； 流的速度、方向及流量大小等因素有关；与被破碎 土体的密度、颗粒大小及级配、 土体的密度、颗粒大小及级配、抗剪强度等因素有 关。 随着喷射压力增加，有效喷射距离增大， 随着喷射压力增加，有效喷射距离增大，但喷 射流的流量对水射流压力有较大影响。 射流的流量对水射流压力有较大影响。水射流出口 速度增加，所携带的能量增大，破土效果提高。 速度增加，所携带的能量增大，破土效果提高。空 气射流的速度越大，高压水射流速度的衰减越小， 气射流的速度越大，高压水射流速度的衰减越小， 空气射流的流量增加，水射流的扩散减小， 空气射流的流量增加，水射流的扩散减小，射流有 效距离增大，可取得较好的破土效果， 效距离增大，可取得较好的破土效果，因而成桩直 径增大。 径增大。
地基处理
地基处理
注浆管类型
1、单管法（CCP） 、单管法（ ） 利用钻机把安装在注浆管（单管） 利用钻机把安装在注浆管（单管）底部侧面 的特殊喷嘴，置入预定深度，用高压泥浆泵 的特殊喷嘴，置入预定深度， 等装置，把浆液从喷嘴喷射冲击破坏土体， 等装置，把浆液从喷嘴喷射冲击破坏土体， 使浆液从土体崩落下来的土搅拌混合， 使浆液从土体崩落下来的土搅拌混合，经一 定时间凝固，在土中形成一定形状固结体。 定时间凝固，在土中形成一定形状固结体。 其加固质量好，施工速度快和成本 成本低 其加固质量好，施工速度快和成本低，但固 结体直径较小。 结体直径较小。
高压喷射注浆法
第13章 高压喷射注浆法13.1概述高压喷射注浆法(Jet Grouting)是用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。
我国简称为高喷法或旋喷法。
20世纪60年代末期，日本NIT公司在承建日本国大阪市地下铁道建设冻结法施工中，由于冰冻融化，造成严重事故，后改为灌浆法施工。
在灌浆过程中，浆液沿着土层交界面溢走很多，不能完全达到加固地基和止水目的。
在这关键时刻，中西涉博士急中生智，大胆引用了水力采煤技术，将高压水射流技术应用到灌浆工程中，创造出一种全新的施工法——高压喷射注浆法。
它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，用高压设备使浆液或水以20MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个均匀的固结体，其地基加固和防水止渗效果良好。
不但解决了大阪地下铁道建设的难题，而且划时代地创造出一种全新的施工法——高压喷射注浆法，当时定名为CCP工法（Chemical Churning Pile or Pattern，我国现称单管法）。
在1973年莫斯科举行的第八届国际土力学学会（ISSMFE）会议上，这一发明得到各国岩土工程专家的称赞与重视。
我国是在日本之后研究开发较早和应用范围较广的国家。
1972年铁道部科学研究院率先开发高压喷射注浆法。
1975年，我国冶金、水电、煤炭、建工等部门和部分高等院校，也相继进行了试验和施工。
至今，高压喷射注浆法已成功应用于已有建筑和新建工程的地基处理、深基坑地下工程的支挡和护底、构造地下防水帷幕防止砂土液化、增大土的摩擦力和粘聚力以及防止基础冲刷等方面。
据不完全统计，我国已有近千项工程应用了高压喷射注浆技术。
经过多年的实践和发展，高压喷射注浆法已成为我国常用的一种施工方法。
它已列入国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ 202－2002和国家行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79－2002中。
5.高压喷射注浆法
高压喷射注浆法
概述
二、按注浆管的类型(或高压喷射注浆法的工艺类型)，高压喷射注浆法 按注浆管的类型(或高压喷射注浆法的工艺类型) 可分为单管法、二重管法、三重管法、多重管法和多孔管法等5种方法。 可分为单管法、二重管法、三重管法、多重管法和多孔管法等5种方法。 3．三重管法 三重管法可分为；灌注低压水泥浆的GJG工法和高压水泥浆—气流复合喷 GJG工法和高压水泥浆 三重管法可分为；灌注低压水泥浆的GJG工法和高压水泥浆— 射流进行第二次切削泥合的RJP工法两种。 RJP工法两种 射流进行第二次切削泥合的RJP工法两种。 LJG法 是传统的三重管法。使用分别输送水． LJG法，是传统的三重管法。使用分别输送水．气．浆三种介质的三电注 浆管，以水气同轴双喷嘴， 20一40MPa的水射流外围环绕0.7MPa空气况组成 的水射流外围环绕0.7MPa 浆管，以水气同轴双喷嘴，在20一40MPa的水射流外围环绕0.7MPa空气况组成 高压水与气的复合喷射流， 高压水与气的复合喷射流，冲击切削上体借空气的上升力将部分小土粒排出地 形成较大的空隙，并通过在喷头下端的喷嘴再另注入1 5MPa压力的水泥浆 面，形成较大的空隙，并通过在喷头下端的喷嘴再另注入1-5MPa压力的水泥浆 使浆液凝结为固结体．由于水气复合喷射流的能量大于浆气复合喷射流， ,使浆液凝结为固结体．由于水气复合喷射流的能量大于浆气复合喷射流，三 重管固结体的直径大于二重管固结体， 重管固结体的直径大于二重管固结体，见图
高压喷射注浆法
概述
二、按注浆管的类型(或高压喷射注浆法的工艺类型)，高压喷射注浆法 按注浆管的类型(或高压喷射注浆法的工艺类型) 可分为单管法、二重管法、三重管法、多重管法和多孔管法等5种方法。 可分为单管法、二重管法、三重管法、多重管法和多孔管法等5种方法。 2．二重管法 使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管钻进到土层的预定深度后， 使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管钻进到土层的预定深度后，通过 在管底部侧面的一个同轴双重顷嘴， 在管底部侧面的一个同轴双重顷嘴，同时咳射出高压浆液和空气两种介质的喷 射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20MPa 20MPa左右的浆液 射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20MPa左右的浆液 从内喷嘴中高速冲出，并用0 7MPa左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出 左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出。 ，从内喷嘴中高速冲出，并用0．7MPa左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出。 在高压浆液流和它外围环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大， 在高压浆液流和它外围环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，喷 嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土中形成圆柱状固结体。 嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土中形成圆柱状固结体。固结体的直径显 然大于单管法的直径. 然大于单管法的直径.
10.高压喷射注浆法
2
e= 2
2 R0
L − 2
设计计算
布孔孔距和旋喷注浆固结体交联图
设计计算
摆喷防渗帷幕型式示意图
a)直摆型（摆喷） b)折摆型 c)柱墙型 d)微摆型 e)摆定型 f)柱列型 a)直摆型（摆喷） b)折摆型 c)柱墙型 d)微摆型 e)摆定型 f)柱列型 直摆型
工程
既有建筑和新建建筑地基加固、深基坑、 既有建筑和新建建筑地基加固、深基坑、地铁等工程 的土层加固或防水。 的土层加固或防水。
加固原理
一、高压水喷射流性质
高压水喷射流是通过高压发生设备， 高压水喷射流是通过高压发生设备，使它获得 巨大能量后，从一定形状的喷嘴，用一种特定的流 巨大能量后，从一定形状的喷嘴， 体运动方式，以很高的速度连续喷射出来的、 体运动方式，以很高的速度连续喷射出来的、能量 高度集中的一股液流。 高度集中的一股液流。
1-高压喷射流在空中单独喷射 2-水、气同轴喷射流在水中喷射 3-高压喷射流在水中单独喷射
加固原理
喷射最终固结状况示意图
加固原理
定喷固结体横断面结构示意图
加固原理
一、加固土的基本形状
1.直径或长度：旋喷固结体的直径大小与土的种类和密 1.直径或长度： 直径或长度
实程度有较密切的关系。 实程度有较密切的关系。
固结体的重量较轻，轻于或接近于原状土的密度。 固结体的重量较轻，轻于或接近于原状土的密度。
加固原理
一、加固土的基本形状
4.渗透系数 固结体内虽有一定的孔隙， 4.渗透系数 ：固结体内虽有一定的孔隙，但这些孔隙并不
贯通，而且固结体有一层较致密的硬壳，其渗透系数达10贯通，而且固结体有一层较致密的硬壳，其渗透系数达1010 6cm/s或更小 故具有一定的防渗性能。 或更小， 6cm/s或更小，故具有一定的防渗性能。
高压喷射注浆法
h D
D2
t
2 0
h 0.2m
2）单向摆动交联形布孔：用一个喷嘴定向摆动喷射注浆，单孔成扇形，重叠
宽度r0和有效厚度t0用下式计算：
t0 = 2r0sin θ/2
r0= (D/2) – lB
3) 双向摆动交联形布孔：孔距 lc= 1.8lB
(3)定喷堵水防水布孔：
(a)一字形定喷要求定向准确；（b）菱形定喷防水墙可靠性较高；（c）折线形定 喷和V形定喷防水性能高于一字形定喷。
2）二重管法：使用双通道的二重注浆管，同时喷出高压浆液和空气两种介质的 射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等发生装置喷射出20MPa左右的浆液，从内 喷嘴中高速冲出，并用0.7MPa左右的压力把压缩空气从外喷嘴喷出。在高压浆液 流和外环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，形成固结体的直径显 然大于单管法。一般为1.0 ~2.0m。
疏桩基础是将全部由桩承担的荷载改为由桩土共同承担荷载。 疏桩基础中的桩是摩擦桩。疏桩基础的桩数确定要根据建筑物 允许的沉降量来确定，即采用“控制沉降量设计法” 代替传 统的“按承载力桩基设计法”。
微型桩一般是指直径小于300mm的钢筋混凝土桩，包括灌 注桩和预制桩，常用作摩擦桩。微型桩有时可倾斜设置，呈树 根状，称为树根桩。主要用于古建筑修复工程，修建地铁原有 建筑物地基加固，楼房加层改造工程和危房加固工程的地基加 固。
筋体材料主要有以下种类：
（1）土工织物 编织型（有纺）：径纬编织、针织；
非编织型（无纺）：机械粘结、热粘、化粘；
（2）加筋制品 加筋制品包括土工格栅、土工网、土工垫、土工格室、和条
带筋材。这类制品一般具有较高的抗拉强度和较低的延伸率， 它们与筋间土相互作用好，界面咬合力高，摩阻力大。
12 高压喷射注浆法
式中
； v0 ——初期流速（m/s）
xc ——初期区域长度（m） 。
20 10 5 3 3 1 0.5 0.2 0 2 1
旋喷时，若高压水、气同轴喷 射流的初期速度为20m/s，则其 初期区域长度xc=0.1m，而以高 压水喷射流单独喷射时，xc仅为 0.015m，可见，水、气同轴喷射 比高压水单独喷射的初期区域长 度增加了近7倍。
p(Pa)
10× 106 20× 106 30× 106 40× 106 50× 106
d 0 (cm)
0.30 0.30 0.30 0.30 0.30
0.963 0.963 0.963 0.963 0.963
／
0.946 0.946 0.946 0.946 0.946
v0 (m/s)
136 192 243 280 313
8
2）高压喷射注浆法适用范围
（1）土质条件适用范围 适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑 、可塑粘性土、粉土、砂 土、黄土、素填土和碎石土等地基。高压喷射注浆处理深度较大，我国 建筑地基高压喷射注浆处理深度目前已达30m以上。 （2）工程应用范围 高压喷射注浆有强化地基和防漏的作用，可有效地用于既有建筑和新 建工程的地基处理、地下工程及堤坝的截水（防渗帷幕）、基坑封底、 被动区加固、基坑侧壁防止漏水或减小基坑位移等。
1.高压泥浆泵 2.浆桶 3.水箱 4.搅拌机 5.水泥仓 6. 注浆管 7.喷头 8.旋喷体 9.钻机
3
2）二重管法（双管法）
高压泥浆泵等高压发生装置喷射出 20MPa左右压力的浆液，从内喷嘴中 高速喷出，并用0.7MPa 左右压力把压 缩空气从外喷嘴中喷出。 日本称为JSG工法。
二重管法高压喷射注浆示意图 1.水箱 2.搅拌机 3.水泥仓 4.浆桶 5.高压泥浆泵6.空压机 7.二重管 8.气量机 9.喷头 10. 固结体 11.钻机 12. 高压胶管
11-高压喷射注浆法
一、高压喷射注浆法的类型、适用范围 1.高压喷射注浆法的类型
固结体的形态和喷射流移动方向有关，一般分为旋转喷射 (旋喷)、定向喷射(定喷)和摆动喷射(摆喷)三种。
壁
截阻地下水流 治理流砂
形成防渗帷幕
高压喷射流构造
2.加固土的基本形状
(1)直径或长度
旋喷固结体的直径大小与土的种类和密实程度有较密切的关系。 对粘性土地基加固，单管旋喷注浆加固体直径一般为0.3～0.8m； 三重管旋喷注浆加固体直径可达0.7～1.8m；
二重管旋喷注浆加固体直径介于以上二者之间。
多重管旋喷直径为2.0～4.0m。旋喷桩的设计直径见下表。定喷和 摆喷的有效长度约为旋喷桩直径的1.0～1.5倍。
单管旋喷注浆示意图
2．二重管法
二重管旋喷注浆法是使用双通道的二重注浆管。当二注浆管 钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的一个同轴双重喷 嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。 即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20MPa左右压力的浆液， 从内喷嘴中高速喷出；并用0.7MPa左右压力，把压缩空气从外喷 嘴中喷出。在高压浆液流和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏 土体的能量显著增大，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土 中形成圆柱状固结体。
(4)强度 影响固结体强度的主要因素是土质和浆材，有时使用同一浆材
配方，软粘土的固结强度成倍地小于砂土固结强度。 一般在粘性土和黄土中的固结体，其抗压强度可达(5～10)MPa 砂类土和砂砾层中的固结体其抗压强度可达(8～20)MPa
(5)单桩承载力
旋喷柱状固结体有较高的强度，外形凸凹不平，因此有较大 的承载力，固结体直径愈大，承载力愈高。
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四、高压喷射注浆法
1、高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或者可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。
当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质时，以及地下水流速度过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。
2、高压喷射注浆法可用于既有建筑额新建设建筑地基加固，深基坑、地铁等工程的土层加固和防水。
3、高压喷射注浆法分旋喷、定喷和摆喷三种类别。
根据工程需要和土质条件，可分别采用单管法、双管法和三管法。
加固形状可分为柱状、壁状、条状和块状。
4、对既有建筑物在制定高压喷射注浆方案时应搜集有关的历史和现状资料、邻近建筑物和地下埋设物等资料。
5、高压喷射注浆方案确定后，应结合工程情况进行现场试验，试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。
6、高压喷射注浆形成的加固强度和范围，应通过现场试验确定。
当无现场试验资料时，亦可参照相似土质条件的工程经验。
7、竖项承载旋喷桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定。
8、当旋喷桩处理范围以下存在软弱下卧层时，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定进行下卧层承载力验算。
9、竖项承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶自检设置褥垫层。
褥垫层厚度可取200-300mm，其材料，其材料可选用中砂，、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm。
10、竖项承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点确定。
独立基础下的桩数一般不少于4根。
11、桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形值应按现行国家标准《建筑地基设计规范》GB 50007有关规定计算，其中，复合土层的压缩模量可根据地区经验确定。
12、高压喷射注浆法用于深基坑、地铁等工程形成连续体时，相邻桩搭接不宜小于300mm，并应符合设计要求和国家现行的有关规范的规定。
13、施工前应根据现场环境和地下埋设的位置等情况，复核高压喷射注浆的设计孔位。
14、高压喷射注浆的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或者根据工程经验确定，并在施工中严格加以控制。
单管法及双管的高压水泥浆和三管高压水的压力应大于20MPa.
15、高压喷射注浆的主要材料为水泥，对于无特殊要求的工程，宜采用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。
根据需要可加入适量的外加剂及掺合料。
外加剂合掺合料的用量，应通过试验确定。
16、水泥浆液的水灰比应按工程要求确定，可取0.8-1.5，常用1.0。
17、高压喷射注浆的施工工序为机具就位、贯入喷射管、喷射注浆、拔管和冲洗等。
18、喷射孔与高压注浆的距离不宜大于50M。
钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。
实际孔位和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符合情况均应详细记录。
19、当喷射注浆贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。
在喷射注浆参数达到规定值后，随即分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆。
喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。
20、对需要局部扩大加固范围或提高强度的部位，个采用复喷措施。
21、在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采用措施。
22、高压喷射注浆完毕，应迅速拔出喷射管。
为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。
23、当处理既有检查地基时，一个采用速凝浆液或跳孔喷射和冒浆回灌等措施，以防喷射过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象。
同时，应对建设物进行变形监测。
24、施工中应做好泥浆处理，及时泥浆远出或在现场短期堆放后作土方运出。
25、施工中应严格按照施工参数和材料用量施工，并加实做好各项记录。