[科普中国]-单管旋喷注浆法

单管旋喷注浆法是利用钻机把安装在注浆管（单管）底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定形状的固结体，这种方法日本称为CCP工法。

简介单管旋喷注浆法多用于软弱地层加固。旋喷注浆是在土层中钻一个孔径为50-127mm的钻孔，浆液经钻杆通过直径为1.5-2.5mm的特制喷嘴，喷出高速喷射流，用以切割地基土。并与注浆液搅拌混合，喷嘴边喷射，边旋转，边提升，最后使土体胶结形成最大直径可达2m的柱状固结体。以提高地基承载能力。旋喷也可用于构筑地下防渗墙。1985年中国采用旋喷注浆帷幕掘进竖井已通过25m厚的含水砂层1。

方法根据喷嘴构造，旋喷注浆方法分单管法、二重管法和三重管法三种。

（1）单管法

注浆管为单通道，以浆液为载能介质，用钻杆作注浆管，浆液以20MPa左右的压力通过特制喷嘴造成高速喷射浆液流。冲击破碎土体，并使之与浆液强制搅拌混合、形成直径达0.4-1.0m的圆柱状固结体。

（2）二重管法

注浆管为双通道，浆气同轴喷射，内管喷浆，外管喷气。高压浆流在周围空气喷流幕保护下。减缓液流的衰减。扩大破坏土体范围。固结桩体直径可达0.6-1.5m。

（3）三重管法

注浆管为三通道、以水为载能介质，气居外，水居中，浆居间，水、浆、气同轴喷射，射流切割土体范围更大些，固结桩体直径可增大到0.8-2.0m。三重管如只提升，不旋转，则为定向喷射(简称定喷)。可形成厚0.2m左右的板墙。浆液以水泥浆为主。二重管常用的工艺参数为：高压水30MPa，气压0.7MPa，浆压为1-3MPa，提升速度为5-10cm/min,旋转速度为5-10r/min。

旋喷射流破土机理包括高压喷射流和空气喷流幕。

(1)高压喷射流流体通过高压发生装置携带能量，经喷嘴喷出具有很大动能的液流。其冲击力与喷射流的平均速度、喷嘴横断面积、喷射流的构造特征有关。沿喷流轴方向甲靠近喷嘴出口的喷流核部分压力保持不变。由于喷流的高速运动和对周围介质的卷吸，能量沿射程损失，喷流束逐渐展宽，其动压和速度下降。喷射流的扩散规律与距离、介质等因素有关，利用高压射流切割土体时，为尽量减缓压力的衰减，可增设空气喷流幕。

(2)空气喷流幕以一个环形喷嘴在高压水(浆)喷嘴外围与轴喷射压缩空气所形成的气幕。它起保护水射流，减缓其衰减、提高喷射流切碎土体的作用，空气喷流方向与水射流平行，其速度等于或稍大于水射流的速度2。

旋喷设备主要包括高压泵和喷嘴。

(1)高压泵

旋喷注浆的关键设备。可产生20MPa以上的高压脉动液流，以破碎和扰动土体。多用活塞式或柱塞往复式高压泵。

(2)喷嘴

将高压能转换为动能的装置。其圆柱状导流段最佳长度为喷嘴直径的4倍。喷嘴内表面圆锥角一般取13°-14°，其加工光洁度要高，否则易产生横向环流(涡流)，阻碍射流前进，增加能量损失，使喷流过早离散雾化。

施工工艺1．场地三通一平

施工前应保证场地的三通一平，确保用电安全。

2．桩位测设

桩位应严格按照图纸设计测设，偏差不得大于50mm。

3．试桩及确定工艺参数

为保证施工质量应严格遵守试桩要求，在展开大批量制桩前进行试桩，以校验施工工艺参数是否合理，现根据工程经验提出试桩用工艺参数如下：

⑴注浆管：提升速度12～18cm；旋转速度10～20r/min。

⑵水：压力20～25Mpa；流量85L/min。

⑶浆液压力：≥20Mpa；流量>60Lmin。

⑷空气：压力0. 5～0. 9Mpa；流量0. 7m3/min。

⑸水灰比：1:1

4．钻机就位

钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.5%。

5．钻孔

单管旋喷常使用76型旋转振动钻机，钻进深度可达30m以上，适用于标准贯入度小于40的砂土和粘性土层，当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。

6．插管

插管是将喷管插入地层预定的深度。使用76型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1 MPa，若压力过高，则易将孔壁射塌。

7．喷射作业

当喷管插入预定深度后，由上而下进行喷射作业，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。

当浆液初凝时间超过20h应及时停止使用该水泥浆液(正常水灰比1: 1，初凝时间为15h左右)

8．冲洗

喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。

9．移动机具将钻机等机具设备移到新孔位上3。

质量控制1.桩位偏差