高压旋喷桩应用.pdf

技术创新

成果材料

关于高压旋喷桩

在浮选精煤脱水技术工程中的应用

完成单位：土建部

完成人员：王焕忠、邱波、公卫文、魏恒宇

完成时间：2021年8月

一、课题背景

为扩大选煤厂消费才能，公司决定对主厂房浮选精煤脱水技术改

造。该工程为集团公司2021年技改方案，建筑面积288.2㎡，桩基

采用高压旋喷桩，桩为108根，深度8.5m。主体为现浇钢筋混凝土

框架构造，柱下对立根底，填充墙为加气混凝土砌块。由于该工程为

主厂房的扩建工程，桩基有局部位于原主厂房构造柱之间，构造柱之

间有框架梁，一般的打桩设备没有足够施工空间。由于高压旋喷桩的

桩机设备体积小，故此项工程的桩基采用高压旋喷桩。此施工工艺首

次用于我公司土建桩基工程。

二、研究内容

高压旋喷桩施工技术是在静压灌浆的根底上，引进水力采煤技术

而开展起来的，是利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层的构造和

组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，借以到达加固地基和防

渗的目的。

1工艺特点

〔1〕施工机具设备体积小

〔2〕具有较好的耐久性，且料源广阔，价格低廉。

〔3〕噪声小，无污染。

2适用范围

〔1〕受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时

间影响小，可广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、〔亚

粘土〕、粉土〔亚砂土〕、砂土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石

土等多种土层。

〔2〕可作为既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作为根底

防渗之用；可作为施工中的临时措施〔如深基坑侧壁挡土或挡水、防

水帷幕等〕，也可作为永久建筑物的地基加固、防渗处理。

〔3〕当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性、地下水流速过大和

已涌水的地基工程时，宜通过试验确定其适用性。

三、施行方案

1、材料要求

‰的碱。浆液宜在旋喷前1h以内配制，使用时滤去硬块、砂石

等，以免堵塞管路和喷嘴。

2、主要机具设备

主要机具设备包括：高压泵、钻机、浆液搅拌器等；辅助设备包

括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材、阀门

接头平安设施等。

3、加固原理

高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预

定位置后，以高压设备使浆液或水、〔空气〕成为20～40MPa的高压

射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速

度逐渐提升，将浆液与土粒强迫搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成

一个圆柱状固结体〔即旋喷桩〕，以到达加固地基或止水防渗的目的。

根据喷射方法的不同，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法。

单管法：单层喷射管，仅喷射水泥浆。

二重管法：又称浆液气体喷射法，是用二重注浆管同时将高压水泥浆

和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体。在高压浆液和它

外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中

形成较大的固结体。

三重管法：是一种浆液、水、气喷射法，使用分别输送水、气、浆液

三种介质的三重注浆管，在以高压泵等高压发生装置产生高压水流的

周围环绕一股圆筒状气流，进展高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切

土体，形成较大的空隙，再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入到被切

割、破碎的地基中，喷嘴作旋转和提升运动，使水泥浆与土混合，在

土中凝固，形成较大的固结体，其加固体直径可达2m。

喷射注浆法的加固半径和许多因素有关，其中包括喷射压力P、

提升速度S、被加固土的抗剪强度τ、喷咀直径d和浆液稠度B。加

固范围与喷射压力P、喷咀直径d成正比，与提升速度S、土的抗剪

强度τ和浆液稠度B成反比。加固体强度与单位加固体中的水泥掺入

量和土质有关。

4、成桩机理

高压喷射注浆的成桩机理包括以下五种作用：

〔1〕高压喷射流切割破坏土体作用。喷射流动压以脉冲形式冲击

破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张。

〔2〕混合搅拌作用。钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空

隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷咀挪动方向相反的方向〔即阻

力小的方向〕挪动位置，与浆液搅拌混合形成新的构造。

〔3〕升扬置换作用〔三重管法〕。高速水射流切割土体的同时，由

于通入压缩气体而把一局部切下的土粒排出地上，土粒排出后所留空

隙由水泥浆液补充。

〔4〕充填、浸透固结作用