單管旋噴注漿法是利用鑽機把安裝在注漿管（單管）底部側面的特殊噴嘴，置入土層預定深度後，用高壓泥漿泵等裝置，以20MPa左右的壓力，把漿液從噴嘴中噴射出去衝擊破壞土體，使漿液與從土體上崩落下來的土攪拌混合，經過一定時間凝固，便在土中形成一定形狀的固結體，這種方法日本稱為CCP工法。
基本介紹
- 中文名：單管旋噴注漿法
- 外文名：Single pipe spinning grouting method
- 別名：CCP工法
- 漿液壓力：≥20Mpa
- 提升速度：12～18cm
- 學科：採礦工程
簡介,方法,旋噴射流破土機理,旋噴設備,施工工藝,質量控制,注意事項,
簡介
單管旋噴注漿法多用於軟弱地層加固。旋噴注漿是在土層中鑽一個孔徑為50-127mm的鑽孔，漿液經鑽桿通過直徑為1.5-2.5mm的特製噴嘴，噴出高速噴射流，用以切割地基土。並與注漿液攪拌混合，噴嘴邊噴射，邊旋轉，邊提升，最後使土體膠結形成最大直徑可達2m的柱狀固結體。以提高地基承載能力。旋噴也可用於構築地下防滲牆。1985年中國採用旋噴注漿帷幕掘進豎井已通過25m厚的含水砂層。
方法
根據噴嘴構造，旋噴注漿方法分單管法、二重管法和三重管法三種。
（1）單管法
注漿管為單通道，以漿液為載能介質，用鑽桿作注漿管，漿液以20MPa左右的壓力通過特製噴嘴造成高速噴射漿液流。衝擊破碎土體，並使之與漿液強制攪拌混合、形成直徑達0.4-1.0m的圓柱狀固結體。
（2）二重管法
注漿管為雙通道，漿氣同軸噴射，內管噴漿，外管噴氣。高壓漿流在周圍空氣噴流幕保護下。減緩液流的衰減。擴大破壞土體範圍。固結樁體直徑可達0.6-1.5m。
（3）三重管法
注漿管為三通道、以水為載能介質，氣居外，水居中，漿居間，水、漿、氣同軸噴射，射流切割土體範圍更大些，固結樁體直徑可增大到0.8-2.0m。三重管如只提升，不旋轉，則為定向噴射(簡稱定噴)。可形成厚0.2m左右的板牆。漿液以水泥漿為主。二重管常用的工藝參數為：高壓水30MPa，氣壓0.7MPa，漿壓為1-3MPa，提升速度為5-10cm/min,旋轉速度為5-10r/min。
旋噴射流破土機理
包括高壓噴射流和空氣噴流幕。
(1)高壓噴射流流體通過高壓發生裝置攜帶能量，經噴嘴噴出具有很大動能的液流。其衝擊力與噴射流的平均速度、噴嘴橫斷面積、噴射流的構造特徵有關。沿噴流軸方向甲靠近噴嘴出口的噴流核部分壓力保持不變。由於噴流的高速運動和對周圍介質的卷吸，能量沿射程損失，噴流束逐漸展寬，其動壓和速度下降。噴射流的擴散規律與距離、介質等因素有關，利用高壓射流切割土體時，為儘量減緩壓力的衰減，可增設空氣噴流幕。
(2)空氣噴流幕以一個環形噴嘴在高壓水(漿)噴嘴外圍與軸噴射壓縮空氣所形成的氣幕。它起保護水射流，減緩其衰減、提高噴射流切碎土體的作用，空氣噴流方向與水射流平行，其速度等於或稍大於水射流的速度。
旋噴設備
主要包括高壓泵和噴嘴。
(1)高壓泵
旋噴注漿的關鍵設備。可產生20MPa以上的高壓脈動液流，以破碎和擾動土體。多用活塞式或柱塞往復式高壓泵。
(2)噴嘴
將高壓能轉換為動能的裝置。其圓柱狀導流段最佳長度為噴嘴直徑的4倍。噴嘴內表面圓錐角一般取13°-14°，其加工光潔度要高，否則易產生橫向環流(渦流)，阻礙射流前進，增加能量損失，使噴流過早離散霧化。
施工工藝
1．場地三通一平
施工前應保證場地的三通一平，確保用電安全。
2．樁位測設
樁位應嚴格按照圖紙設計測設，偏差不得大於50mm。
3．試樁及確定工藝參數
為保證施工質量應嚴格遵守試樁要求，在展開大批量制樁前進行試樁，以校驗施工工藝參數是否合理，現根據工程經驗提出試樁用工藝參數如下：
⑴注漿管：提升速度12～18cm；旋轉速度10～20r/min。
⑵水：壓力20～25Mpa；流量85L/min。
⑶漿液壓力：≥20Mpa；流量>60Lmin。
⑷空氣：壓力0. 5～0. 9Mpa；流量0. 7m3/min。
⑸水灰比：1:1
4．鑽機就位
鑽機安放在設計的孔位上並應保持垂直，施工時旋噴管的允許傾斜度不得大於1.5%。
5．鑽孔
單管旋噴常使用76型旋轉振動鑽機，鑽進深度可達30m以上，適用於標準貫入度小於40的砂土和粘性土層，當遇到比較堅硬的地層時宜用地質鑽機鑽孔。鑽孔的位置與設計位置的偏差不得大於50mm。
6．插管
插管是將噴管插入地層預定的深度。使用76型振動鑽機鑽孔時，插管與鑽孔兩道工序合二為一，即鑽孔完成時插管作業同時完成。如使用地質鑽機鑽孔完畢，必須拔出岩芯管並換上旋噴管插入到預定深度。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1 MPa，若壓力過高，則易將孔壁射塌。
7．噴射作業
當噴管插入預定深度後，由上而下進行噴射作業，技術人員必須時刻注意檢查漿液初凝時間、注漿流量、風量、壓力、旋轉提升速度等參數是否符合設計要求，並隨時做好記錄，繪製作業過程曲線。
當漿液初凝時間超過20h應及時停止使用該水泥漿液(正常水灰比1: 1，初凝時間為15h左右)
8．沖洗
噴射施工完畢後，應把注漿管等機具設備沖洗乾淨，管內機內不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除。
9．移動機具將鑽機等機具設備移到新孔位上。
質量控制
1.樁位偏差<5cm，鑽孔垂自度<1%H。
2.鑽桿要進行量測，並作記錄，經常檢查孔深，保證孔深達到設計要求。
3.嚴格按設計配合比例率拌制水泥漿液，拌制好的水泥漿液超過2小時不能使用。
4.旋噴樁施工中，嚴格控制空壓機、高壓水泵、送漿泵的壓力和提升噴漿速度。
5.提升過程中，拆卸鑽桿後，繼續旋噴施工時，保持鑽桿有不小於10cm的搭接長度。
6.經常檢查高壓系統、管道系統、使壓力、流量能夠達到規範要求以保證樁徑達到設計要求。
注意事項
1.在旋噴樁施工區最外圍的一排樁採用1, 5, 9…，間隔跳打的方法進行施工，圍內部採用不跳樁按次序施工。
2.鑽機或旋噴機就位時機座要平穩，立軸或轉盤要與孔位對正，傾角與設計誤差一般不得大於0.5°。
3.噴射注漿前要檢查高壓設備和管路系統。設備的壓力和排量必須滿足設計要求，管路系統的密封圈必須良好，各通道和噴嘴內不得有雜物。
4.噴射注漿作業後，由於漿液析水作用，一般均有不同程度收縮，使固結體頂部出現凹穴，所以應及時用水灰比為0.6的水泥漿進行補灌，並要預防其它鑽孔排出的泥上或雜物進入。
5.為了加入固結體尺寸，或對深層硬上，為了避免固結體尺寸減小，可以採用提高噴射壓力、泵量或降低迴轉與提升速度等措施，也可以採用復噴工藝：第一次噴射(初噴)時，不注水泥漿液，初噴完畢後，將注漿管邊送水邊下降至初噴開始的孔深，再抽送水泥漿，自下而上進行第一次噴射(復噴)。
6.在噴射注漿過程中，應觀察冒漿的情況，以及時了解土層情況，噴射注漿的大致效果和噴射參數是否合理。採用單管或一重管噴射注漿時，冒漿量小於注漿量20%為正常現象，超過20%或完全不冒漿時，應查明原因並採取相應的措施。若系地層中有較大空隙引起的不冒漿，可在漿液中摻加適量速凝劑或增大注漿量，如冒漿過大，可減少注漿量或加快提升和迴轉速度，也可縮小噴嘴直徑，提高噴射壓力。
7.對冒漿應妥善處理，及時清除沉澱的泥渣。在砂層中用單管或二重管注漿旋噴時，可以利用冒漿進行補灌已施工過的樁孔。但在粘土層、淤泥層旋噴時，因冒漿中摻入粘上或清水，故不宜利用冒漿回灌
8.在軟弱地層旋噴時，固結體強度低。可以在旋噴後用砂漿泵注入M15砂漿來提高固結體的強度。
9.在濕陷性地層進行高壓噴射注漿成孔時，如用清水或普通泥漿作沖洗液，會加劇沉降，此時宜用空氣洗孔。
10.在砂層尤其是乾砂層中旋噴時，噴頭的外徑不宜大於注漿管，否則易夾鑽。
11.在開鑽前根據管線圖摸清管線位置及走向，遇有不明管線應及時向上級匯報。
