注漿加固法是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過(guò)注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密的等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時(shí)間后，漿液將原來(lái)松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”.能顯著改善土的物理學(xué)性能及水理性能的一種加固方法。

　　1加固原理

　　旋噴注漿法是把底部帶有特殊噴嘴的注漿管置人土層中預(yù)定深度,利用高壓水泥漿切割原狀土后,借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng),使高壓水泥漿與崩落下來(lái)的土充分?jǐn)嚢杌旌?經(jīng)過(guò)區(qū)一段時(shí)間凝固在土體中形成圓柱狀固結(jié)體,從而加固地基的方法.根據(jù)注漿的方法,分為單管法、雙管法和多重法,這里介紹的是最簡(jiǎn)便實(shí)用的單管旋噴注漿法,其形成的固結(jié)體稱為旋噴樁,此法對(duì)于含有粗糙土、砂礫土的軟弱地基加固具有其他方法所不及的優(yōu)越性,在地鐵、污水處理廠等市政基礎(chǔ)設(shè)施和房屋建筑工程的地基加固施工中得到了廣泛應(yīng)用。

　　2 旋噴樁加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

　　2.1由于將水泥土與原地基軟土就地?cái)嚢杌旌?，因而可最大限度地利用原土?/p>

　　2.2對(duì)周?chē)薪ㄖ挠绊戄^小；

　　2.3可按照不同的地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計(jì)要求，合理選擇，設(shè)計(jì)比較靈活；

　　2.4施工設(shè)備簡(jiǎn)單，管理方便，施工時(shí)無(wú)振動(dòng)，無(wú)污染，可在密集的建筑群中進(jìn)行施工，而且料源廣闊，價(jià)格低廉；

　　2.5土體加固后重度變化不大，粘性土固結(jié)體比原狀土輕約10%，但砂類(lèi)土固結(jié)體可能比原狀土重10%左右，基本上輕于或接近原狀土的容量，較小的產(chǎn)生附加沉降；

　　2.6透氣透水性差，固結(jié)體內(nèi)雖有一定的孔隙，但這些孔隙并不貫通，為封密型，而且固結(jié)體有一層較致密的硬殼，其滲透系數(shù)相當(dāng)高，具有一定的防滲功能；

　　2.7固結(jié)強(qiáng)度高，單樁承載力較高；

　　2.8與鋼筋混凝土樁基比，節(jié)省了大量的鋼材，降低了造價(jià)；

　　2.9根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活采取垂直噴射或傾斜噴射或水平噴射，使之形成柱狀、壁狀、塊狀等加固形式。

　　3.高壓噴射注漿法加固地基的施工方法

　 3.1施工機(jī)具

　　施工機(jī)具主要由鉆機(jī)和高壓發(fā)生設(shè)備兩大部分組成。由于噴射種類(lèi)不同，所使用的機(jī)器設(shè)備和數(shù)量均不相同。

　　多重管的功能，不但可輸送高壓水，而且還同時(shí)將沖下來(lái)的土、石抽出地面。因此管子的外徑較大，達(dá)到300mm.它由導(dǎo)流器、鉆稈和噴頭組成。在噴嘴的上方設(shè)置了一個(gè)超聲波傳感器，電纜線裝在多重管內(nèi)。

　　噴嘴是直接明顯影響噴射質(zhì)量的主要因素之一。氣液同軸噴嘴的結(jié)構(gòu)一般有圓柱形、收斂圓錐形和流線開(kāi)頭的噴嘴三種。為了保證噴嘴內(nèi)高壓噴射流的巨大能量較集中地在一定距離內(nèi)有效破壞土體，一般都用收斂圓錐形的噴嘴。流線形噴嘴的射流特性最好，噴射流的壓力脈沖經(jīng)過(guò)流線形狀的噴嘴的，不存在反射波，因而使噴嘴具有聚能的效能。

　　3.2施工程序

　　第一步鉆機(jī)就位。鉆機(jī)安放在設(shè)計(jì)的孔位上并要保持垂直，在施工時(shí)旋噴管的允許傾斜不允許大于1.5%;第二步鉆孔。單管旋噴較常使用的是旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)，鉆進(jìn)深度通常可達(dá)30 米以上，適用于標(biāo)準(zhǔn)貫入度小于40 的砂土和粘性土層。當(dāng)遇到比較堅(jiān)硬的地層時(shí)宜用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。一般在二重管和三重管旋噴法施工中都采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。鉆孔的位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不應(yīng)大于50mm;第三步插管。插管是將噴管插入地層預(yù)定的深度。使用振動(dòng)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，插管與鉆孔兩道工序合二為一，就是鉆孔完成時(shí)插管作業(yè)同時(shí)完成。如使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔完畢，必須拔出巖芯管，并換上旋噴管插入到預(yù)定深度。在插管過(guò)程中，為防止泥砂堵塞噴觜，要一邊射水，一邊插管，水壓力一般不要超過(guò)1MPa.如果壓力太高，容易將孔壁射塌；第四步噴射作業(yè)。當(dāng)噴管插入到預(yù)定深度后，就開(kāi)始由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。在作業(yè)過(guò)程中，值班的技術(shù)人員必須時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，并隨時(shí)做好記錄，繪制作業(yè)過(guò)程曲線；當(dāng)漿液初凝時(shí)間超過(guò)20h,應(yīng)及時(shí)停止使用該水泥漿液（正常水灰比1:1 初凝時(shí)間為15h 左右）；第五步?jīng)_洗。噴射施工完畢后，應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿；最后將鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上。

　　4旋噴漿液在土中的硬化機(jī)理

　　高壓噴射所采用的硬化劑主要是水泥，并在其中增添防治沉淀或加速凝固的外加劑。旋噴固結(jié)體是一種特殊的水泥－土骨架結(jié)構(gòu)，水泥土的水反應(yīng)要比純水泥漿復(fù)雜的多。

　　由于水泥土是一種空間不均勻材料，在高壓旋噴攪拌過(guò)程中，水泥和土混合在一起，土顆粒間被水泥漿所填滿。水泥水化后在土顆粒的周?chē)纬筛鞣N水化物的結(jié)晶，它們不斷生長(zhǎng)，特別是鈣礬石的針狀結(jié)晶，很快的生長(zhǎng)交織在一起，形成空間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，土體被分隔包圍在這些水泥的骨架中。隨著土體的不斷被擠密，自由水也不斷減少，甚至消失，形成了一種特殊的水泥土骨架結(jié)構(gòu)。

　　固結(jié)體強(qiáng)度隨時(shí)間增長(zhǎng)的機(jī)理可分別從水泥的水化硬化作用、水泥—土空間結(jié)構(gòu)的形成、以及水泥與土之間的長(zhǎng)期物理化學(xué)變化等方面加以解釋。水泥中四種基本礦物熟料分別與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一系列結(jié)晶，隨時(shí)間增長(zhǎng)結(jié)晶過(guò)程不斷趨于完整，這些結(jié)晶是水泥石強(qiáng)度的主要來(lái)源。水泥的加入已從根本上改變了土體結(jié)構(gòu)，水泥包裹在土顆粒表面，并把它們粘在一起形成整體。在短時(shí)間內(nèi)，土粒周?chē)錆M了水泥凝膠體。隨時(shí)間增長(zhǎng)，水泥凝膠體結(jié)晶，并逐漸充滿土體的空隙，土體與水泥形成特殊的水泥—土骨架結(jié)構(gòu)，土的強(qiáng)度也隨之得以改善。水泥凝膠體的結(jié)晶過(guò)程是較緩慢的，因此，固結(jié)體的強(qiáng)度會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)增長(zhǎng)。

由水泥的各種成分所生成的膠質(zhì)膜逐漸發(fā)展連接成膠質(zhì)體，即表現(xiàn)為水泥的初凝狀態(tài)，隨著水化過(guò)程的不斷發(fā)展，凝膠體吸收水分并不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生結(jié)晶體。結(jié)晶體與膠質(zhì)體相互包圍滲透，并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)，這

就是硬化的開(kāi)始。水泥的水化過(guò)程是一個(gè)長(zhǎng)久的過(guò)程，水化作用不斷的深入到水泥的微粒中，直到水分完全被吸收，膠質(zhì)體凝固結(jié)晶充滿為止。在這個(gè)過(guò)程中，固結(jié)體的強(qiáng)度將不斷提高。

　　5旋噴注漿法的可靠性

　　高壓噴射注漿用高達(dá)20~40MPa壓力，其沖擊破壞土體的能量十分巨人，對(duì)粘性上和砂土都能沖切破壞。凡是高壓水射流能沖動(dòng)土粒的土，都能進(jìn)行高壓噴射注漿加固，只要按照正確的順序施工、使用優(yōu)質(zhì)水泥等注漿材料和采用恰當(dāng)噴射技術(shù)參數(shù)以及合理的設(shè)計(jì)，即可獲得優(yōu)良的加固地基和防滲帷幕墻。

　　5.1固結(jié)體的可靠性高

　　高壓噴射注漿是以高壓噴射流強(qiáng)力破壞土體，有效破壞的距離較大，待水泥漿與土粒硬化后，即形成一個(gè)固結(jié)體。固結(jié)體的直徑(長(zhǎng)度)受土層影響外表呈凸凹不規(guī)則狀，硬土的固結(jié)直徑(長(zhǎng)度)要小一些，高壓噴射注漿的整體性、均勻性都要高于一般的靜壓灌漿。此外，固結(jié)體在良好的(對(duì)混凝土無(wú)侵蝕)環(huán)境中，強(qiáng)度不斷增加，強(qiáng)度增加率延續(xù)至10年以上。經(jīng)實(shí)測(cè)10年可增加1.5倍乃至更高。

　　因此，只要在對(duì)混凝土無(wú)侵蝕的地下水和不受凍(即凍結(jié)溫度不低于負(fù)200C)的條件下，固結(jié)體的質(zhì)量可靠，可作為永久性地基和防滲帷幕。

　　6.結(jié)束語(yǔ)

　　旋噴注漿法加困地基施工機(jī)具簡(jiǎn)單、噪音及振動(dòng)小、施工速度快、成本低,且工藝易于掌握,經(jīng)對(duì)復(fù)合地基的沉降觀測(cè)表明,這種方法加固地段沉降量較砂樁、袋裝砂井、插塑板、碎石樁等加固段小得多,這也說(shuō)明旋噴注漿法加固地基效果是良好的。如果在旋噴樁中插入粗鋼筋或型鋼,用以實(shí)施較大深度的土質(zhì)基坑、水下基坑的圍護(hù),這將使此方法得到更廣泛的應(yīng)用。