旋喷桩施工技术在工程中的应用

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1、学位论文旋喷桩施工技术在工程中的应用申请人：康长彗学科（专业）：土木工程指导教师：赵楠教授2011年01月24 24.1 reagent potassium iodide (500g/L) + thiourea (50g/L) (1+1). 24.2 the sodium hydroxide solution (400g/L) and the sodium hydroxide solution (100g/L). 24.3 sulfuric acid (1+1). 24.4 absorbent 24.4.1 the silver nitrate solution (8g/L): 4.07g g

2、 of silver nitrate in 500mL beaker, add a little water dissolves 30mL nitric acid, add water to 500mL and stored in a Brown bottle. 24.4.2 polyvinyl alcohol solutions (4g/L): weighing 0.4g polyvinyl alcohol (degree of polymerization of 15001800) in a small beaker, add 100mL of water, heated in boili

3、ng water bath and stir until dissolved, thermal 10min, out cold. 24.4.3 absorbent: 17.4. a 1 and 17.4.2, add one volume of ethanol (95%), mix as the absorbent. Use match. 24.5 potassium borohydride: potassium borohydride and sodium chloride mixed in 1:4 quality than ground, after you mix in the tabl

4、et computer made 10MM, 4mm tablets, each piece is 0.5G. Avoid pressure in wet weather. 24.6 lead acetate (100g/L) cotton: absorbent foam in lead acetate solution (100g/L), squeeze excess solution after a few minutes, spread out cotton, 80 after drying storage in the wide-mouth glass bottles. 24.7 ci

5、tric acid (1.0mol/L)-ammonium citrate (1.0mol/L): weighing 192g ammonium citrate citric acid, 243g, diluted with water dissolves to 1000mL. 24.8 arsenic standard reserves liquid: said learn 105 dry 1h and reset dry device in the cooling to at room temperature of three chloride arsenic (As2O3) 0.1320

6、g Yu 100mL beaker in the, joined 10mL hydrogen oxidation sodium solution (2.5mol/L), stay dissolved Hou joined 5mL perchlorate, and 5mL sulfuric acid, and reset electric Board Shang heating to take white, cooling Hou, into1网络教育学院毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书专业班级土木工程层次 专升本 姓名康长彗学号09017490013001一、毕业设计（论文）题目旋喷桩施

7、工技术在工程中的应用二、毕业设计（论文）工作自 年 月 日起至 年 月 日止三、毕业设计（论文）基本要求： 指导教师： 网络教育学院毕业设计（论文）考核评议书指导教师评语：建议成绩： 指导教师签名： 年 月 日答辩小组意见：负责人签名 年 月 日答辩小组成员 毕业设计（论文）答辩委员会意见： 负责人签名： 年 月 日ABSTRACT论文题目：旋喷桩施工技术在工程中的应用学科（专业）：土木工程申请人：康长彗指导教师：赵楠教授摘 要桩是伴随着建筑工程的产生而产生，伴随着建筑工程的发展而发展。柔性桩主要是桩土共同作用组成复合地基以达到传递上部建筑物荷载的目的。高压喷射灌浆技术是通过在地层中的钻孔内下

8、入喷射管，用高速射流（水、浆液或空气）直接冲击、切割、破坏、剥蚀原地基材料，受到破坏、扰动后的土石料与同时灌注的水泥浆或其它浆液发生充分的掺搅混合、充填挤压、移动包裹，至凝结硬化，从而构成坚固的凝结体，成为结构较密实、强度较高、有足够防渗性能的构筑物，以满足工程需要的一种技术措施。同时，由于用喷射流形成的加固体形状灵活，适合多种加固要求，因此这种方法开发成功后，也就是自20世纪70年代中期以后，在世界范围内得到很快的传播。20世纪70年代，该法在我国的基础托换工程、隧道工程、水利工程、港口工程中均有应用。我国也是世界上喷射注浆法应用量最大的国家之一。旋喷桩加固地基的功能：强度特性的改变，即提高

9、抗剪强度和抗压强度；降低土体压缩性；改善透水性；改善动力特性。喷射注浆法施工分为单管法、二重管法、三重管法。论文类型：应用研究关 键 词：加固地基的作用；旋喷桩设计；旋喷桩施工；工程实例Title：Churning Pile in EngineeringSpeciality：Civil EngineeringApplicant：Kang long comaSupervisor：Prof. Zhao NanABSTRACTPile construction is accompanied by the generation and production, along with the develo

10、pment and construction development. Flexible pile is mainly composed of composite pile foundation-soil interaction in order to achieve the purpose of passing the upper part of the building load. Jet grouting technology in the formation of holes through the inner tube down into the jet, high-speed je

11、t (water, slurry or air) direct impact, cutting, destruction, erosion of the original foundation material, damage, disturbance of soil, stone and at the same time infusion of grout or other grout mixing occurs sufficiently mixed with stirring, filling extruded, mobile package, to condensation sclero

12、sis, which constitutes a solid condensed body, a structure is more dense, high strength, adequate performance of the structures impervious to meet the engineering needs of a technical measure. Also, because the jet stream with the formation of additional solid shape flexibility for a variety of rein

13、forcement requirements, successful development of this approach, that is, since the mid-1970s, the world has been quickly spread. 1970s, the law underpinning the countrys engineering, tunnel engineering, hydraulic engineering, port engineering in both applications. China is the worlds largest jet gr

14、outing applications one of the countries. Churning pile foundation features: intensity feature changes that improve the shear strength and compressive strength; reduce soil compression; improve water permeability; improve the dynamic characteristics. Jet grouting construction into a single tube, dou

15、ble tube, triple tube.TYPE OF THESIS： Applied ResearchKEY WORDS：Strengthening the role of the foundation; Churning Pile design; jet grouting piles; ProjectCONTENTS目 录1 旋喷桩加固的作用11.1 旋喷桩加固地基的功能11.2 旋喷桩设计分类12 旋喷桩设计32.1 旋喷桩设计的一般程序32.2 加固体直径的设定42.3 单桩竖向承载力特征值42.4 复合地基承载力计算52.5 桩的布置52.6 不同方法的选择53 旋喷桩的施工63

16、.1 单管法和二重管法63.2 RJP工法63.3 多管SSS-MAN工法63.4 多孔管MJS工法73.5 施工工艺73.5.1 施工组织设计的内容73.5.2 施工顺序73.5.3 施工工艺73.6 质量检验84 国内开发的工艺94.1 新二管法高压旋喷技术94.2 新单管法高压旋喷技术104.3 新三管法高压旋喷技术105 工程实例115.1 高压摆喷截渗技术在蚌埠复线船闸工程中的应用115.1.1 工程概况115.1.2 施工工艺115.1.3 高压摆喷灌浆施工135.1.4 特殊情况处理145.2 高压旋喷桩与钻孔灌注桩相结合进行基坑围封155.3 在砂砂、块石和孤石地层围堰中定喷防

17、渗墙156 结论与展望17致 谢18参考文献19附 录20攻读学位期间取得的研究成果21 印预览中看不见即可）：Equation Chapter (Next) Section 11 旋喷桩加固的作用1 旋喷桩加固的作用1.1 旋喷桩加固地基的功能（1）强度特性的改良，即提高抗剪强度和抗压强度。通过土体强度的改良，以提高地基承载力，提高斜坡稳定性，防止基坑涌土。（2）降低土体压缩性。主要是减少土体压缩变形，或减少土体侧向位移引起的地基上抬。（3）改善透水性。通过加固，减少土的透水性以形成防水帷幕，阻止渗水或防止流砂、管涌的发生。（4）改善动力特性。对松散砂进行地基加固，可防止地基土液化，改善抵抗

18、振动荷载的功能。1.2 旋喷桩设计分类根据加固所起的作用，旋喷桩的设计分为下列几种：（1）止水，形成防水帷幕，隔断地下水的渗流；（2）防止坑底部黏性土涌土或砂性土管涌以及被动土压力区的加固；（3）对相邻构筑物或地下埋设物的保护；（4）旧有构筑物地基的补强；（5）桩基础的防护补强或托换；（6）地下盾构、顶管等施工始末端的加固；（7）减少基础沉降和既有建筑物的沉降。3 旋喷桩的施工2 旋喷桩设计2.1 旋喷桩设计的一般程序旋喷桩设计的一般程序见图2.1。（1）加固目的（2）地质条件（3）假定旋喷桩直径（4）设计浆液量（5）旋喷桩设置和工艺设计（6）稳定性加固或防渗等计算分析（7）施工合格 格格不合

19、格图2.1 旋喷桩设计程序图图中所示的地质条件，是指土的性质。一般而言，对松散、软弱的土层，其加固范围大，即桩径大或喷射距离长；反之，对坚硬的土质其切割的范围小，桩径也小。砂性土易于分散，故易于硬化剂混合均匀、充分，而黏性土较难分离，则搅拌均匀程度较差。一般来说，下列土质的加固效果较佳：砂性土 N30；黏性土 N10；填土 不含或少含砂石。高压喷射注浆单管法和二重管法的高压水泥浆液和三重管法高压水射流的压力一般大于20MPa，气流压力一般为0.7MPa，三重管使用的低压水泥浆液流压力大于1MPa，提升速度一般为0.10.25m/min。2.2 加固体直径的设定加固体的直径与土质、施工方法等有密

20、切的关系，除浅层开挖确定方法外，一般根据以往的试验和工程实例加以确定，可参照表2.1选用。表2.1 旋喷桩的设计直径方法土质单管法（M）双管法（M）三管法（M）黏性土0N50.50.60.81.21.21.85N100.40.50.71.11.21.6砂土0N100.61.01.01.41.52.010N200.50.90.91.31.21.820N300.40.80.81.20.91.5注：N为标准贯入击数；定喷和摆喷的有效长度为旋喷机直径的1.01.5倍。2.3 单桩竖向承载力特征值可通过现场单桩载荷试验确定，也可按下式估算，取其中较小值： （2.1） （2.2）式中：Ra单桩竖向承载力（

21、KN）；fcu与旋喷桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长为70.7mm的立方体）在标准养护条件下28d龄期的立方体抗压强度平均值（KPa）；桩身强度折减系数，可取0.330.35；n桩长范围内所划分的土层数；li桩周第i层土的厚度（m）；qsi桩周第i层土的侧阻力特征值（KPa），可按现行国家标准建筑地基基础设计规范（GB500072002）有关规定或地区经验确定；qp桩端地基土未经修正的承载力特征值（KPa），可按现行国家标准建筑地基基础设计规范（GB500072002）有关规定或地区经验确定；Ap桩的截面积（m2）；Up桩的周长（m）。当旋喷桩处理范围以下存在软弱下卧层时，应按现行国

22、家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）有关规定进行下卧层承载力验算。2.4 复合地基承载力计算旋喷桩复合地基承载力标准值应通过现场复合地基载荷试验确定。初步设计时，按下式计算或结合当地情况及与其土质相似工程的经验确定。 （2.3）式中：Fspk复合地基承载力特征值（KPa）；Ra单桩竖向承载力特征值（KN），通过现场试验或按式（2.1）、式（2.2）计算得出；m面积置换率m=Ap/A；Ap桩的截面积；A一根桩承担的处理面积；fsk桩间天然地基土承载力特征值（KPa）；桩间天然地基土承载力折减系数，可根据试验确定，在无试验资料时，可取00.6，当不考虑桩间软土的作用时，可取零。竖

23、向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200300mm，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜不宜大于30MM。竖向承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点确定。2.5 桩的布置桩的平面布置根据加固的目的设计。分离布置的单桩可用于基础的承重，排桩、板墙可用作防水帷幕，整体加固则常明用于防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性，水平封闭桩可用于形成地基中的水平隔水层。在水利工程中，重要的、复杂的或深度大的防渗工程，在设计前应进行试验。为确定有效桩径、桩距喷射范围和墙体的防渗性能等技术参数，宜分别采用不同的结构形式和技术参数进行试验。一般的或地层简单的防渗工程可

24、对比类似工程，并结合本工程的具体情况，初步确定板墙结构形式、孔距和喷射注浆技术参数。注浆钻孔底部入岩深度不宜小于0.5m。2.6 不同方法的选择单管法、双管法、三管法施工在同样土质条件下，加固体的直径和强度有所不同。单管和双管直径较小，但强度较高，而三管法加固直径大于前两者，但加固体的强度小于前两者。因此对于工程要求单桩加固范围大，而强度也能满足要求的（如基坑大体积加固或作挡水帷幕）则适合选用三管法。而小型基础托换，为满足加固体强度要求，或施工场地狭窄，则选用单管法。3 旋喷桩的施工喷射注浆法施工可分为单管法、二重管法、三重管法，其加固原理基本是一致的。3.1 单管法和二重管法单管法和二重管法

25、中的喷射管较细，因此，当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或振动贯入，只是在必要时，才在地基中预先成孔（孔径610cm），然后放入喷射管进行喷射加固。成孔可采用一般钻探机械，也可采用振动机械等。单管法是用高压泥浆泵以2025MPa或更高的压力，从喷嘴中喷射出水泥浆液射流，冲击破坏土体，同时提升或旋转喷射管，使浆液与被剥落下来的土石颗粒掺搅混合，经一定时间后凝固，在土中形成凝结体。这种方法形成凝结体的范围（桩径或延伸长度）较小。一般桩径为0.50.9m，板状凝结体的延伸长度可达12m。加固质量较好，施工速度较快，成本较低。二管法1是用高压泥浆泵产生2025MPa或更高压力的浆液，用压缩空

26、气机产生0.70.8MPa压力的压缩空气，浆液和压缩空气通过具有两个通道的喷射管，在喷射管底部侧面的同轴双重喷嘴中同时喷射出高压浆液和空气两种射流，冲击破坏土体，在高压浆液射流和它外围环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量比单管法显著增大，喷嘴一边喷射一边旋转和提升，最后在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，其直径达80150cm。除上述情况外，二管法也有采用高压水和低压浆液两种介质的。二管法使用的喷射管初期都是一种同轴的双重钢管，内管内输浆，内管和外管之间的环形通道输气，故又称为二重管法，至今工业民用建筑行业仍沿用此名。主要旋喷设备一般包括：高压泥浆泵、高压水泵、钻机、泥浆泵、空压机、砂浆搅拌

27、机等。3.2 RJP工法是在三重管工法基础上开发出来的。它仍是用三重管，分另输送水、气、浆，与三重管法不同的地方是，水泥浆用高压喷射，并在其外围环绕空气流，进行第二次冲击切削土体。RJP工法固积体直径大于三重管工法。3.3 多管SSS-MAN工法简称3S管法，需要先打一个导孔置入多重管，利用压力大于或等于40MPa的高压水射流，旋转运动切削破坏土体，然后被冲下来的土、砂和砾石等，立即用真空泵从管中抽出到地面，如此反复切削土体和抽泥，并以自身的泥浆护壁，便在土中冲出一个较大的空洞。依靠土中自身的泥浆的重力和喷射余压使空洞不坍塌。装在喷头上的超声波传感器，可及时测出空洞的直径和形状，并由电脑绘出空

28、洞图形。当测出的空洞开状、大小和高低均符合设计要求后，可立即通过多重管充填穴洞。填充材料可根据工程需要随时选用，如水泥浆、水泥砂浆、混凝土等均可。本工法提升速度很慢，固积体的直径大，在砂层中可达4.0m，并做到信息化管理，施工人员完全掌握固积体的直径和质量。3.4 多孔管MJS工法MJS工法又称全方位高压喷射工法，此法由日本开法。多孔管MJS工法以高压水泥浆加四周环绕空气流的复合喷射流，来冲击切削破坏土体，其生成固结体的形状可做成圆形，还可做成半圆形，直径较大。该法浆液凝结时间的长短可通过速凝剂喷嘴注入速凝液量调控，最短凝固时间可做到瞬时凝固。多孔管MJS工法可将孔内的废浆通过喷射管导出，减少

29、施工过程土体位移，这是其他高压喷射注浆法难以达到的。施工过程应根据地压的变化，调整喷射压力、喷射量、空气压力和空气量，可减少周边的影响。3.5 施工工艺施工前要做好施工现场复查和编制施工组织设计等准备工作。首先要按照设计图纸核实设计孔位处有无妨碍施工和影响安全的障碍物，其次是核对地质资料，第三是编制施工组织设计。3.5.1 施工组织设计的内容施工组织的内容有2：（1）工程概况；（2）主要施工程序及要求；（3）高压喷射注浆施工注意事项；（4）施工现场平面布置并作出图示；（5）工程量及施工进度计划；（6）主要机械；（7）用水用电计划；（8）劳动力配置计划；（9）领导班子及人员安排；（10）施工前的

30、备料安排；（11）施工控制标准；（12）质量保证体系；（13）质量检验及工程验收。3.5.2 施工顺序单管、二重管和三重管等喷射注浆法所注入的介质数量和种类是不同的，但他们的施工步骤大体一致，都是先把注浆管插入预定地层中，自下而上进行喷射作业。施工程序为钻机就位、钻孔、插管、喷射注浆作业、冲洗等。3.5.3 施工工艺高压喷射注浆法固积体的质量影响因素较多，当某个工程确定采用一定形式的高压喷射注浆法之后，注浆工艺则是影响固积体的主要因素之一。（1）喷射搭接各种高压喷射注浆，均自下而上连续进行。当注浆管不能一次提升完成，需分成数次卸管时，卸管后再喷射注浆的搭接长度不应小于100mm，以保证固积体的

31、整体性。（2）长桩的喷射由于天然地基的地质情况比较复杂，沿深度变化大，往往有多种多层，其密实度、含水率、土粒组成和地下水状态等有很大差异和不同。若采用单一的技术参数来喷射长桩或帷幕墙，则会形成直径大小极不匀称的固积体，导致旋喷桩直径不一，旋喷桩之间交联不上或防渗幕墙出现缺口，防水效果不良等问题。因此长桩对硬土、深部土层和土粒大的卵石要多喷些时间，适当放慢提升速度和旋转速度或提高喷射压力。（3）复喷在不改变喷射技术参数的条件下，对同一土层进行重复喷射（喷到顶再放下重喷该部位），能增加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径或长度并提高固化强度。复喷时可先喷水最后一次喷浆或全总喷浆。（4）在高压喷射

32、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取措施。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。当处理自有建筑物地基时，应采用速凝浆液或跳孔喷射和冒浆回灌等措施，以防止喷射过程中地基产生附加变形和地基间出现脱空现象。同时，应对建筑物进行变形监测。施工中应做好泥浆处理，及时将泥浆或在现场短期堆放后将土方运出。施工中应严格按照施工参数和材料用量施工，并如实做好各项记录。3.6 质量检验高压喷射注浆3可根据要求和当地经验采用开挖检查、取芯、标准贯入试验、载荷试验或围井注水试验等方法进行检验，并结合工程测试、观

33、测资料及实际效果综合评价加固效果。检验点应布置在下列部位：（1）有代表性的桩位；（2）施工中出现异常形状的部位；（3）地基情况复杂，可能对高压喷射注浆质量产生影响的部位。检验点的数量为施工孔数的1%，并不应少于3点。质量检验宜在高压喷射注浆结束28d后进行。竖向承载旋喷桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验条件时，并宜在成桩28d后进行。检验数量为桩总数的0.51%，且每项单体工程不应少于3点。- 25 -4 国内开发的工艺4 国内开发的工艺4.1 新二管法高压旋喷技术新二管法是利用高压水泥浆在压缩气保护下对土体进行高压旋喷，使水泥浆与

34、土体充分进行掺搅形成混凝土桩或混凝土板墙。新二管法的主要机器设备包括：钻机、PP-120型高压水泥浆泵、高喷台车、搅拌机、空压机、电焊机、潜水泵等。新二管法高压旋喷施工工艺如下：定位孔造孔下喷射管喷射旋喷提升回灌成桩结束高压水泥浆与压缩气新二管法喷射施工时先用150型或300型液压钻机钻孔，钻孔直径为13cm，钻至桩底高程时，下喷射管高压喷射水泥浆。喷射管直径为89mm。里面密封着两根钢管，称为二通管，用高压胶管分别与高压水泥浆泵及空压机连接，喷嘴孔径为23mm。新二管法高压旋喷桩桩径为90140cm，桩径大小与喷射管提升速度、高压水泥浆泵压力、空压机压力、水泥用量以及地质情况有关系，喷射管提

35、升速度慢、高压水泥浆泵与空压机压力大，水泥用量大，土质疏松时桩径大，反之桩径就小。为了保证桩体不出现缩径、断桩等质量问题，应对喷射管提升速度、旋转速度、高压水泥浆与空压机的压力用仪器、仪表进行自动控制，并在施工前至少做两根试验桩，用以了解在该地质情况下桩的直径，如与设计桩径不符，则须修正施工参数，直至达到设计桩径。新二管法高压旋喷一般采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆比重为1.471.52。新二管法高压喷射施工时，喷射管以360。旋转并以一定速度提升，可以形成旋喷桩，桩截面近似于一个圆，旋喷桩互相搭接起来（搭接2030cm）就形成旋喷防渗墙。如喷射管以30。、60。、120。、180。旋转，

36、则形成扇形截面或半圆形截面混凝土凝结体，将该混凝土凝结体起来可形成高压摆喷防渗板墙，高压摆喷防渗墙的厚度小于高压旋喷防渗墙，可节省水泥。也可以将高压旋喷与高压摆喷组合起来，形成组合式的防渗墙。高压旋喷桩或高压摆喷混凝土凝结体可以与钢筋混凝土结构、岩石及钢板桩焊接式接触，共同组合防渗体，这是新二管法高压旋喷技术的一个突出的优点。新二管法高压旋喷技术适合于在砂层、砂卵石、黏性土、淤泥质土、漂石块石层中进行施工，水泥用量比三管法高压旋喷少，桩的质量比三管法好，新二管法产生冒出的泥浆比三管法要少，所以新二管法很适合于在上海地区或其他地区施工。新二管法高压旋喷混凝土凝结体28d的抗压强度为：黏性土中1.

37、7MPa，砂土中4MPa，渗透系数1X10-6cm/s，满足防渗要求。新二管法高压旋喷技术与上海市政定额中的双管法高压旋喷是不同的，其机械设备、施工工艺、桩的直径及材料用量都不同。新二管法的主要机械设备是PP-120型高压水泥浆泵，最大压力为40MPa，用纯水泥浆高压旋喷形成的桩径大、强度高，可用于防渗墙。双管法高压旋喷用水泥与粉煤灰浆液进行喷射时，形成的桩径小、强度低，可用于加固地基。由于新二管法与新单管法高压旋喷是个新工艺，国家还未出定额，建议用水利部三管法高压旋喷定额作参考，用新二管法的实际水泥用量进行单价分析，这样做出的预算比较切合实际。4.2 新单管法高压旋喷技术新单管法高压旋喷机械

38、设备与新二管法机械设备基本相同，仅不用空压机。新单管法高压旋喷是利用高压水泥浆对土体高压喷射，水泥浆与土体充分掺搅形成混凝土桩。新单管法高压旋喷施工工艺如下：定位孔造孔下喷射管喷射旋摆提升回灌成桩结束高压水泥浆新单管法高压旋喷施工方法与新二管法基本相同。新单管法高压旋喷形成的桩径为60 90cm。新单管法施工时冒浆极少，这是新单管法的最大优点，适合于闹市区施工。新单管法适用于在砂层、砂卵石、黏性土与淤泥质土中高压旋喷，在淤泥质土与黏性土中效果很好。新单管法高压旋喷桩的抗压强度与渗透系数与新二管法旋喷桩相同。对于高压旋喷桩的施工质量检测，在高压旋喷桩施工结束后，一般进行钻孔取样，进行抗压强度试验

39、，现场测试渗透系数。当28d抗压强度1.7MPa，渗透系数1X10-6cm/s即认为施工质量合格。4.3 新三管法高压旋喷技术新三管法是先用高压水和气冲击切割地层土体，然后再用较高压力的水泥浆对土体进行二次切割和喷入。水、气喷嘴和浆、气喷嘴铅直间距约0.50.6m。由于水的粘滞性小，易于进入较小空隙中产生水楔劈裂效应，对于冲切置换细颗粒有较好的作用。高压浆液射流对地层二次喷射不仅增大了喷射半径，使浆液均匀注入被破坏的地层，而且由于浆、气喷嘴和水、气喷嘴间距较大，水对浆液的稀释作用减小，使实际灌入的浆量增多，提高了凝结体的结石率和强度。该法高喷质量优于三管法，适用于含较多密实性充填物的大粒径地层

40、。攻读学位期间取得的研究成果5 工程实例5.1 高压摆喷截渗技术在蚌埠复线船闸工程中的应用5.1.1 工程概况淮河蚌埠复线船闸为III级船闸，位于分洪道和老船闸之间，闸室与老船闸闸室平行，轴线间距66.8m。复线船闸闸室长230m，宽23m，上、下闸首长分别为27m和26m，上下游引航道利用原有航道拓宽，并增设上下游导航设施4。本工程船闸主体基坑降排水采取在基坑四周设置封闭的截渗墙。截渗墙采用高压摆喷施工工艺，其施工质量是确保主体工程顺利实施及老船闸安全的关键。闸室及上下闸首工程分2期进行，一期保持现有道路（原206国道）交通，进行上闸首及闸室上段的施工，沿一期基坑四周布置围封的截渗墙，轴线总

41、长约650m。二期中断现有道路，进行下闸首及闸室下段工程施工，沿二期基坑四周布置围封的截渗墙，轴线总长约190m。工程主要设计指标：截渗墙厚0.15m；单轴抗压强度R2810.0MPa；渗透系数40；高压喷射注浆试验施工结束后，开挖检查截渗墙的墙体垂直度、连续性、均匀性和搭接程度。表5.1土的抗剪强度指标5.1.2 施工工艺（1）成墙原理高压喷射灌浆（简称高喷灌浆或高喷）是一种采用高压水或高压浆液形成的高速喷射流束，冲击、切割、破坏地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，开成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力，达到防渗加固土体的目的5。图5.1 旋喷桩加固地基剖面图(一)图5.

42、2 旋喷桩加固地基剖面图(二)（2）截渗墙布置北侧位于基坑开挖边坡坡顶外23m处，开挖高程17.00m，南侧和上下游布置在开挖边坡的平台上。原地面高程26.00m，开挖至17.00m高程后，再进行高喷墙的钻孔施工。墙底伸入相对不透水层不少于1m。施工前沿线做地质复勘，结合先导孔摸清实际地质情况，最终确定墙底和墙顶的高程。采用分序实施，墙板结构为对接式，摆喷角35。，孔距1.2m。（3）施工流程先造孔再高喷，为避免喷浆作业时相邻孔出现串孔现象，高喷分两序进行，I、II序间序喷射施工，间隔时间不小于24h。工艺流程如图示定位造孔测斜合格提 升喷 浆下喷射管制 浆终 喷回 灌结 束处 理NO图5.3

43、高压摆喷施工工艺流程表5.2 施工机器及设备5.1.3 高压摆喷灌浆施工（1）围井试验确定施工参数为确保工程质量，在工程范围内选择代表性地段对孔间距离、工艺参数试喷，试喷后进行开挖检查并做围井渗透试验，以确认或调整设计孔间距离、工艺参数，作为施工依据。根据设计要求，布置一口围井，围井中心（抽水井）布置于船闸截渗墙围护范围东南侧拐角处，该部位地质情况与正式施工时地质情况类似。利用设计墙位的2个高喷孔，在外围另加4个高喷孔，高压摆喷墙在19.5m高程形成围井，进行抽水试验，检查抗渗效果。高喷孔深按设计要求，墙底高程-1.0m，井孔距1.3m。高喷灌浆采用三重管法，先施工I序孔，再施工II序孔。采用

44、的主要工艺参数：水压力3040MPa；流量7080L/min；空气 压力0.7 MPa；流量1.01.2 L/min；浆液 压力0.20.5 MPa；流量8085 L/min；喷射管提升速度 粘土层610cm/min，砂卵石层812 cm/min；喷射管摆动速度15次/min；喷射管摆动角度 35。；进浆浓度1.551.65g/cm3；回浆浓度1.31.4 g/cm3。试验结束一周后取芯并做开挖检查及注水试验，对结果进行分析后调整试验参数。调整后的参数如下：钻孔 孔径127mm，孔距1200mm，孔位偏差50mm，倾斜率1.0%；材料 32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.2：1，相应浆液浓度1

45、.44 g/cm3，水泥掺入比20%；喷浆 浆压0.20.5 MPa，流量7580 L/min，气压0.60.8 MPa，气流量1.01.2 L/min。采用高压摆动喷浆，摆角35。，摆喷提升速度：粉质粘土层控制在10 cm/min，砂层12 cm/min，粉质粘土层8 cm/min。（2）截渗墙施工方法施工放样及布孔 以高压摆喷截渗墙墙体轴线为依据，在轴线上按1.2m的孔距测定孔位，并用木桩做好标志，编上孔号和序号。摆喷分2序施工。I序孔间距2.4m。I、II序孔的喷射间隔时间不超过3d。钻孔 分2序钻孔。采用130mm改进过的合金钻头回旋钻进，为防止坍塌采用泥浆护壁。终孔待喷时间较长时，应

46、在孔口加盖进行保护，以防杂物落入孔内。钻机直径127mm，就位后垫平稳固，采用水平尺测量机体水平、立轴垂直度，钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于50mm，倾斜率不应大于1%。钻孔深度要求不小于设计底高程。在钻孔过程中每钻进3m应用水平尺测量1次，避免倾斜偏差。配制浆液 确定水灰用量（1.2：1水灰比，每次加入水360kg，水泥300kg），并在搅拌机上做好标记。配制过程中严格按照已标明的加水高度及加灰量控制，充分拌合后，用比重计测量浆液密度，做到每罐一测，符合要求后方可送浆。灰浆搅拌机和集料斗间设一道过滤网过滤浆液。制备好的浆液不得离析，当气温在10以上停置时间超过3h或10以下超过5h时均应按废

47、浆处理。下管喷浆 高喷灌浆分2序进行，相邻孔高喷灌浆间隔时间不宜少于24h。下喷射管前，应进行地面试喷并调准喷射方向及角度，试喷正常后应用胶带把喷嘴封上，以避免在入孔过程中喷嘴堵塞。喷浆提升 当喷管下入设计深度后，应先原地静喷，待水泥浆液返出孔口，情况正常后，方可开始高压喷射灌浆提升。终喷回灌 每孔喷射充填结束后，利用下一高喷孔的冒浆进行回灌，直至孔口液面不再下降为止。回浆处理 对返出的浆液，均采用临河挖坑沉淀、外运的措施处理。5.1.4 特殊情况处理灌浆过程中，出现压力突降或骤增、孔口回浆浓度或回浆量异常等情况时，应根据不同情况有针对性地及时处理。孔内漏浆严重可采取以下措施进行处理：a减小喷

48、射管提升速度或停止提升；b降低喷水压力、流量，原地灌浆；c喷射水流中掺加速凝剂；d加大浆液浓度或灌注水泥砂浆；e向孔内充填砂、土等堵漏材料。如同时采用一种或几种措施均无效，可取出灌浆管预灌浓浆。供浆正常情况下，孔口回浆浓度变小且不能满足设计要求时，应加大进浆浓度或进浆量，适当减小风量或降低风压。灌浆过程中发生串浆，应堵塞串浆孔。灌浆结束后，应尽快进行被串孔的扫孔、灌浆或继续钻进。灌浆过程中遇孤石时，应查明孤石位置和大小。在孤石上下各0.5m段，摆角加大1。15。，提升速度降至80%左右。5.2 高压旋喷桩与钻孔灌注桩相结合进行基坑围封高压旋喷桩与钻孔灌注桩相结合，可进行基坑围封，钻孔灌注桩排桩

49、起挡土作用，用旋喷桩进行桩间止水，由于旋喷桩对钻孔灌注桩的焊接作用，防渗效果良好。5.3 在砂砂、块石和孤石地层围堰中定喷防渗墙青溪水电站位于广东省大南县，电站枢纽建筑物主要有混凝土拦河坝、挡水式厂房、开关站及驳运码头。挡水建筑物总长315m，最大坝高51m，总装机容量14.4KW。电站施工导流采用一种拦断河床、上下游土石挡水围堰、右岸明渠导流的方式。上游围堰最大堰高18.2m，下游围堰最大堰高11m。围堰建在砂卵石覆盖层之上。（1）工程地质概况 坝基岩体为黑云母花岗岩和中粒花岗闪长岩。上下游围堰基础处以砂砾石覆盖层为主，覆盖层平均厚7m，最大厚13m。其分布为：上部砂质粒砂，卵石粒径最大为1

50、520cm。据钻探资料统计，河床部分约有1/5的钻孔见孤石，一般在覆盖层的底部，孤石直径为0.42.4m。高河漫滩部分为细砂和粉质壤土。（2）围堰基础防渗墙设计由于地层中含有大孤石，混凝土连续墙施工困难。高压喷射注浆在砂层和砂砾石地层中已有许多经验，尚无在孤石地层施工经验，但设计者认为高压喷射注浆在施工中使用的是岩心钻，钻孔时可大致判断孤石或石块的大小和数量，在有孤石的钻孔的上游补加钻孔，必要时在局部地段采用双排防渗墙。设计要求如下：高压定喷板墙最小厚度不得小于15cm；高压定喷板墙渗透系数不得大于1X10-6cm/s；高压定喷板墙最大深度1722m；孔距2m；喷射方向与板墙轴线夹角为25。；

51、板墙底部嵌入强风化岩1m；板墙顶部插入上游围堰黏土斜墙和下游围堰黏土心墙的长度不小于1.5m。上下游板墙与明渠侧墙混凝土采用摆喷连接，上游围堰板墙左岸与强风化岩连接，下游围堰板墙插入原状土的长度不小于10cm。（3）施工采用二重管和三重管两种施工方法，水压3544MPa，气压0.70.8 MPa（二重管浆压20 MPa），实际施工孔距1.2（二重管）1.8m（三重管），水泥用量340503kg/m3。（4）效果围堰注水试验测定，帷幕渗透系数为7.1X10-62.1X10-5cm/s，基本上达到设计要求。从基坑抽水，上游围堰渗透量200m3/h，下游围堰渗透量为500m3/h，基坑排水泵容量由初

52、期安装的6255 m3/h，减少到1500 m3/h，正常性抽水泵容量为680960m3/h，满足了工程要求，其效果非常显著。图5.4 旋喷桩成桩情况6 结论与展望喷射注浆法又称旋喷法注浆简称旋喷桩，是一种从20世纪开始70年代初最先由日本开发的地基加固技术。传统的注浆方法是在注浆的压力作用下通过对土体的劈裂、渗透、压实达到注浆加固的目的。注浆技术虽有悠久的历史和广泛的用途，但是对于细颗粒砂性土和粘性土通过劈裂难以达到一些工程要求（难以形成较好质量的加固体，包括均匀性、强度和渗透性）。高压喷射灌浆技术是通过在地层中的钻孔内下入喷射管，用高速射流（水、浆液或空气）直接冲击、切割、破坏、剥蚀原地基

53、材料，受到破坏、扰动后的土石料与同时灌注的水泥浆或其它浆液发生充分的掺搅混合、充填挤压、移动包裹，至凝结硬化，从而构成坚固的凝结体，成为结构较密实、强度较高、有足够防渗性能的构筑物，以满足工程需要的一种技术措施。本文已某具体工程为例，主要探讨了旋喷桩施工技术在工程中的应用。致 谢本文从选题、拟定提纲、文章内容的修改、体系完善直至最后定稿的过程中，始终得到我的指导老师赵楠老师的悉心指导。值此论文完成之际，对赵老师给予的鼓励、指导和关怀致以衷心的感谢和崇高的敬意!赵老师对学生认真负责的态度、严谨的科学研究方法、敏锐的学术洞察力、勤勉的工作作风以及勇于创新、勇于开拓的精神是我永远学习的榜样。另外，我

54、还要感谢我的父母、爱人、朋友、同学，在我的学习生活、论文写作中给予的关心、支持和帮助。再一次向所有曾经关心帮助我的良师益友表示最真诚的谢意!参考文献1 夏可风，吴晓铭水利水电工程施工手册地基与基础工程 中国电力出版社2004，12.22-26.2 中华人民共和国行业标准 建筑基桩检测技术规范（JGJ 1062003） 北京：中国建筑工业出版社，2003，3.21-25.3 水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册（第三卷）.北京：中国水利水电出版社2005，3.21-22.4 王昆.淮河蚌埠复线船闸规划与建设.中国水运，2008，1（2）：44-45.5 肖秉龙，陈镇艺.高压定

55、喷工艺在基坑工程中应用的探讨.广东水利水电，2000，3（5）：46-47.附 录攻读学位期间取得的研究成果附件：网络学院毕业论文独创性声明本人声明，所呈交的毕业论文系在指导老师的指导下本人独立完成的研究成果。论文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，如果本论文有摘抄他人的研究成果，被他人追究责任，则本人负全部责任，与指导老师和学校无关。本人如违反上述声明，愿意承担以下责任和后果：1. 交回学校授予的毕业证书；2. 学校可以在相关媒体上对作者本人的行为进行通报；3. 本人按照学校规定的方式，对因不当取得证书给学校造成的名誉损害，进行公开道歉；4. 本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。论文作者签名： 日期： 年 月 日毕业论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅读、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用毕业论文或与论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安交通大学。论文作者签名： 康长彗 日期： 年 月 日导 师 签 名： 日期： 年 月 日注：本声明的版权归西安交通大学所有，未经许可，任何单位及个人不得擅自使用。