旋喷注浆法的可靠性
高压喷射注浆用高达20~40MPa压力,其冲击破坏土体的能量十分巨人,对粘性上和砂土都能冲切破坏。凡是高压水射流能冲动土粒的土,都能进行高压喷射注浆加固,只要按照正确的顺序施工、使用优质水泥等注浆材料和采用恰当喷射技术参数以及合理的设计,即可获得优良的加固地基和防渗帷幕墙。
固结体的可靠性高。高压喷射注浆是以高压喷射流强力破坏土体,有效破坏的距离较大,待水泥浆与土粒硬化后,即形成一个固结体。
固结体的直径(长度)受土层影响外表呈凸凹不规则状,硬土的固结直径(长度)要小一些,高压喷射注浆的整体性、均匀性都要高于一般的静压灌浆。此外,固结体在良好的(对混凝土无侵蚀)环境中,强度不断增加,强度增加率延续至10年以上。经实测10年可增加1.5倍乃至更高。
因此,只要在对混凝土无侵蚀的地下水和不受冻(即冻结温度不低于负200C)的条件下,固结体的质量可靠,可作为永久性地基和防渗帷幕。
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水射流破土机理分析
3.1 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、喷射速度、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;与被破碎土体的密度、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,但喷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。空气射流的速度越大,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,射流有效距离增大,可取得较好的破土效果,因而成桩直径增大。
高压旋喷桩成桩机理
固结体的形状与喷嘴移动的方向及持续喷射的时间有着密切的关系。当喷嘴一面旋转和提升时,便形成圆柱状或异型圆柱状固结体;当喷嘴一面喷射一面提升时,便形成壁状固结体。
大砾石和腐硝土的旋喷固结机理有别于砂类土和粘性土。在大砾石中,喷射流因砾石的体大量重,不能切割颗粒或者使其移动和重新排列,喷射流只能通过其空隙,充满周围的空隙。鉴于喷嘴的旋转能使喷射流保持一定的方向性,浆液向四周挤压,其机理接近于所谓的渗透理论的机理,因而形成圆柱形加固的地基。对于腐硝土层,旋喷固结体的形状及它的性质,受植物纤维的粗细长短,含水量及土颗粒多少的影响很大。对纤维细短的腐硝土旋喷时,完全和在粘性土中的旋喷机理相同。然而对纤维粗长且数量多的腐硝土旋喷时,由于纤维质富有弹性,切削是困难的。但由于其孔隙较多,喷射流仍可穿过纤维体,形成圆柱形固结体。但在纤维质多而密的部位,浆液相对较少,固结体的均匀性较差。
定喷时,高压喷射灌浆的喷嘴不旋转,只作水平的固定方向喷射,喷嘴逐渐向上提升,便在土中冲成一条沟槽,并把浆液灌进槽中。从土体上冲落下来的土粒,一部分随着水流与气流被带出地而,其余的颗粒与浆液搅拌混合,最后形成个板状固结体。固结体在砂质土中有一部分渗透层,但在粘性土则没有。