基本介紹
- 中文名：水平旋噴法
- 外文名：horizontal rotary jet
- 學科：建築工程
- 原理：成樁原理和成拱原理
- 動力源：高壓泵
- 機械：水平旋噴機
簡介,出現原因,原理,
簡介
在軟弱、鬆散、富水地層中修建隧道工程，採用超前預加固輔助工法已得到地下工程界的廣泛認同和套用。超前預加固方法主要有超前小導管、超前小導管預注漿、大管棚、深孔注漿、水平旋噴樁、水平攪拌樁和水平凍結等。在工法選取上應根據不同水文、地質、周邊環境進行安全、技術、經濟對比和適用、成熟可靠條件分析，進行動態設計，合理選用。水平旋噴樁是以高壓泵為動力源，通過水平鑽機鑽桿、噴嘴把配製好的漿液噴射到土體內，噴射流以巨大的能量將一定範圍內的土體射穿，並在噴嘴作緩慢旋轉和進退的同時切割土體，強制土顆粒與漿液攪拌混合，待漿液凝固後，便形成水平圓柱狀水泥土固結體，即水平旋噴樁。
出現原因
水平鑽孔旋噴注漿的套用和隧道施工技術的發展有著密切的聯繫。在覆蓋層較薄的鬆軟地層中修建地下結構物面臨著地層不穩定、較易引起坍塌和地面沉陷等嚴重問題。以前的解決辦法一般都是注漿加固地層後再進行開挖，傳統的水泥漿或化學漿液靜態注漿都有注漿效果不易控制等問題。高壓噴射注漿的開發成功使各國工程技術界想到利用它來提高隧道圍岩的穩定性。從地面豎直鑽孔，在隧道周邊進行旋噴存在鑽孔深度過大、鑽孔精度及各固結體之間搭接不易保證等缺點。另外，受固結體之間的粘結強度及抗剪強度控制，加固範圍比較大。據此，人們自然想到用水平鑽孔實現旋噴問題。
原理
在土建工程水平旋噴加固體施工中，通過高壓液流切碎土體、使水泥漿與切碎后土體充分攪拌混合後形成加固體。流體的高壓噴射切割地基的基本原理是：抽空現象；噴射流的衝擊力；水楔的劈裂作用及地基土液化引起的脆性破壞。噴射壓力加大至臨界值可以加劇土層的侵蝕切削。但是實際工程中，壓力必須超過臨界點才能保證旋噴法的有效性。流體的動態壓力比隨噴嘴距離而變化，增大氣體噴射速率可以減小衰減率，從而獲得大直徑的加固土體，還可以通過氣體噴射和水力噴射的連續性方程得到噴射速率的精確值 。高壓噴射注漿施工時，影響旋噴效率的因素包括動態壓力、流量、旋轉速度及循環次數。現場試驗表明，旋噴效果與動態壓力、流量及循環次數成正比，與旋轉速度成反比。噴嘴的形狀和直徑關係到噴射的效果，合理的設計是旋噴注漿成功的關鍵。高壓噴射注漿法不但要求噴嘴有合適的直徑和形狀，而且對內表面和通道有嚴格要求，以保證集中的流動。即使噴嘴很精確，也有可能由於流體中的異物或土造成裂縫。因此，在施工以及每次噴射前都要檢查噴嘴的質量 。高壓射流切削土層的能力與以下因素有關：噴射流的流量與流速；噴嘴的口徑；射流的密度；噴嘴的出口壓力；噴嘴離對象（土層）的距離；對象的性狀；噴嘴的移動速度以及側向土力。因此，要了解旋噴樁直徑與施工參數的關係，一般是通過室內或現場試驗,建立旋噴樁直徑與各施工參數之間的關係，並得到有關計算公式。
