高压喷射灌浆形成凝结体的形状与喷嘴移动方向和持续时间有密切关系，要形成柱状体则采用( )。
A 、侧喷
B 、定喷
C 、摆喷
D 、旋喷
【正确答案：D】
本题考核的是旋喷。高压喷射灌浆形成凝结体的形状与喷嘴移动方向和持续时间有密切关系，要形成柱状体则采用旋喷。
1. 引言
高压喷射注浆法是在注浆法的基础上，应用高压喷射技术而发展起来的一项新的地基加固方法。它是利用工程钻机钻孔作为导孔，将带有特殊喷嘴的喷射管插入设计处理深度后，用高压脉冲泵等高压发生装置，使浆液或水以20～40 MPa的高压流从喷嘴中喷出，冲击切割土体。当能量大、速度快、呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体上剥落下来。一部分细小的土粒被喷射的浆液所置换，随着液流被带到土面上(俗称冒浆)。其余的土粒与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。待浆液凝固后，便在土中形成一固结体，固结体的形状与喷射流移动方向有关。
高压旋喷注浆法适用于处理淤泥、淤泥质粘土，粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的用机质时，应根据现场试验结果确定其使用程度。
2. 旋喷桩加固技术的优点
（1）由于将水泥土与原地基软土就地搅拌混合，因而可最大限度地利用原土；
（2）对周围原有建筑的影响较小；
（3）可按照不同的地基土的性质及工程设计要求，合理选择，设计比较灵活；
（4）施工设备简单，管理方便，施工时无振动，无污染，可在密集的建筑群中进行施工，而且料源广阔，价格低廉；
（5）土体加固后重度变化不大，粘性土固结体比原状土轻约10%（但砂类土固结体可能比原状土重10%左右），基本上轻于或接近原状土的容量，较小的产生附加沉降；
（6）低透气透水性，固结体内虽有一定的孔隙，但这些孔隙并不贯通，为封密型，而且固结体有一层较致密的硬壳，其渗透系数相当高，具有一定的防渗功能；
（7）固结强度高，单桩承载力较高；
（8）根据上部结构的需要，可灵活采取垂直喷射或倾斜喷射或水平喷射，使之形成柱状、壁状、块状等加固形式。
3. 水射流破土机理分析
3.1 影响水射流破土效果的因素。水气同轴喷射时，高压水射流破碎土体的效果与水射流出口压力、喷射速度、喷嘴直径、喷嘴形状等因素有关；与空气射流的速度、方向及流量大小等因素有关；与被破碎土体的密度、颗粒大小及级配、抗剪强度等因素有关。
随着喷射压力增加，有效喷射距离增大，但喷射流的流量对水射流压力有较大影响。水射流出口速度增加，所携带的能量增大，破土效果提高。空气射流的速度越大，高压水射流速度的衰减越小，空气射流的流量增加，水射流的扩散减小，射流有效距离增大，可取得较好的破土效果，因而成桩直径增大。
3.2 水射流对土体的破坏作用。水射流破土效果，随土介质的物理力学性质不同而变化。当喷射初始时，被破坏土体处于三向受压状态，在水射流冲击点表而，土体被水射流冲压产生凹陷变形。
射流作用在土体表而时，将产生两种作用力：
一是在距喷嘴较近处，射流作用而积很小，压力远远大于土体的自重应力，因而在土体中少产生个剪切力；一是在距喷嘴较远处，射流压力不能使土体发生破坏，但可压密土体并将部分射流液体挤入土体中，因而在土体中产生个挤压力。对于无粘性土，渗透作用占主导地位；对于粘性土，压密起主要作用。
当水射流移动进入土颗粒之间时，土体因被切割而破坏。由于土质的不均匀性，水射流首先进入大孔隙中产生侧向挤压力，以裂隙为边界大块土体被冲刷下来，翻滚到射流压力较小处而停止。因此该处射流压力较小土块不会再发生破坏，这就是喷射桩体内存在块状土的原因。
4. 高压旋喷桩成桩机理
由于高压喷射流是高能高速集中和连续地作用于土体上，压应力和冲蚀等多种因素总是同时密集在压应力区域内发生效应。因此，喷射流具有冲击切割破坏土体并使浆液与土搅拌混合的功能。
单管喷射注浆使用浆液作为喷射流；二重管喷射注浆也以浆液作为喷射流，但在其外周裹着一圈空气流形成复合喷射流；三重管喷射法注浆，以水气为复合喷射流并注浆填空；多重管喷射注浆的高压水射流把土冲空以浆液填充。以上四种注浆法所使用的浆液都随时间增长而逐渐凝固硬化。
固结体的形状与喷嘴移动的方向及持续喷射的时间有着密切的关系。当喷嘴一面旋转和提升时，便形成圆柱状或异型圆柱状固结体；当喷嘴一面喷射一面提升时，便形成壁状固结体。
大砾石和腐硝土的旋喷固结机理有别于砂类土和粘性土。在大砾石中，喷射流因砾石的体大量重，不能切割颗粒或者使其移动和重新排列，喷射流只能通过其空隙，充满周围的空隙。鉴于喷嘴的旋转能使喷射流保持一定的方向性，浆液向四周挤压，其机理接近于所谓的渗透理论的机理，因而形成圆柱形加固的地基。对于腐硝土层，旋喷固结体的形状及它的性质，受植物纤维的粗细长短，含水量及土颗粒多少的影响很大。对纤维细短的腐硝土旋喷时，完全和在粘性土中的旋喷机理相同。然而对纤维粗长且数量多的腐硝土旋喷时，由于纤维质富有弹性，切削是困难的。但由于其孔隙较多，喷射流仍可穿过纤维体，形成圆柱形固结体。但在纤维质多而密的部位，浆液相对较少，固结体的均匀性较差。
定喷时，高压喷射灌浆的喷嘴不旋转，只作水平的固定方向喷射，喷嘴逐渐向上提升，便在土中冲成一条沟槽，并把浆液灌进槽中。从土体上冲落下来的土粒，一部分随着水流与气流被带出地而，其余的颗粒与浆液搅拌混合，最后形成个板状固结体。固结体在砂质土中有一部分渗透层，但在粘性土则没有。
5. 旋喷浆液在土中的硬化机理
高压喷射所采用的硬化剂主要是水泥，并在其中增添防治沉淀或加速凝固的外加剂。旋喷固结体是一种特殊的水泥——土骨架结构，水泥土的水反应要比纯水泥浆复杂的多。
由于水泥土是一种空间不均匀材料，在高压旋喷搅拌过程中，水泥和土混合在一起，土颗粒间被水泥浆所填满。水泥水化后在土颗粒的周围形成各种水化物的结晶，它们不断生长，特别是钙矾石的针状结晶，很快的生长交织在一起，形成空间的网络结构，土体被分隔包围在这些水泥的骨架中。随着土体的不断被挤密，自由水也不断减少，甚至消失，形成了一种特殊的水泥土骨架结构。固结体强度随时间增长的机理可分别从水泥的水化硬化作用、水泥-土空间结构的形成、以及水泥与土之间的长期物理化学变化等方面加以解释。水泥中四种基本矿物熟料分别与水发生化学反应，生成一系列结晶，随时间增长结晶过程不断趋于完整，这些结晶是水泥石强度的主要来源。水泥的加入已从根本上改变了土体结构，水泥包裹在土颗粒表面，并把它们粘在一起形成整体。在短时间内，土粒周围充满了水泥凝胶体。随时间增长，水泥凝胶体结晶，并逐渐充满土体的空隙，土体与水泥形成特殊的水泥-土骨架结构，土的强度也随之得以改善。水泥凝胶体的结晶过程是较缓慢的，因此，固结体的强度会在较长时间内持续增长。
由水泥的各种成分所生成的胶质膜逐渐发展连接成胶质体，即表现为水泥的初凝状态，随着水化过程的不断发展，凝胶体吸收水分并不断扩大，产生结晶体。结晶体与胶质体相互包围渗透，并达到一种稳定状态，这就是硬化的开始。水泥的水化过程是一个长久的过程，水化作用不断的深入到水泥的微粒中，直到水分完全被吸收，胶质体凝固结晶充满为止。在这个过程中，固结体的强度将不断提高。
6. 旋喷注浆法的可靠性
高压喷射注浆用高达20~40MPa压力，其冲击破坏土体的能量十分巨人，对粘性上和砂土都能冲切破坏。凡是高压水射流能冲动土粒的土，都能进行高压喷射注浆加固，只要按照正确的顺序施工、使用优质水泥等注浆材料和采用恰当喷射技术参数以及合理的设计，即可获得优良的加固地基和防渗帷幕墙。
6.1 固结体的可靠性高。高压喷射注浆是以高压喷射流强力破坏土体，有效破坏的距离较大，待水泥浆与土粒硬化后，即形成一个固结体。
固结体的直径(长度)受土层影响外表呈凸凹不规则状，硬土的固结直径(长度)要小一些，高压喷射注浆的整体性、均匀性都要高于一般的静压灌浆。此外，固结体在良好的(对混凝土无侵蚀)环境中，强度不断增加，强度增加率延续至10年以上。经实测10年可增加1.5倍乃至更高。
因此，只要在对混凝土无侵蚀的地下水和不受冻(即冻结温度不低于负200C)的条件下，固结体的质量可靠，可作为永久性地基和防渗帷幕。
6.2 高压喷射注浆构筑物的可靠性强，高压喷射注浆构造的旋喷排桩、复合地基、地下防渗帷幕等形式的构筑物的质量较好。
6.2.1 旋喷排桩及防渗帷幕整体的连接质量优良旋喷排桩系由多个旋喷单桩连接而成，防渗帷幕亦是由多个定喷、摆喷或旋喷的单体组成。它们不是同时喷成，但是不存在新老连接不好的问题。防渗帷慕的稳定性较好。
因为高压喷射流的能量巨大，只要新老固结体能相连接，新固结体的喷射流能把老固结体表面冲击的非常干净，硬化后新老固结体连为一体。
6.2.2 旋喷复合地基的质量有保证。 旋喷复合地基由多个不相连的旋喷桩组成。旋喷时其主体为有一定直径和体形的旋喷桩，还有一部分连在旋喷桩外面的支体，支体是因土的裂缝造成，其数量、粗细(厚薄)和长短与土的裂隙状况及喷射技术参数有关。也就是说，旋喷复合地基不但有旋喷桩，在桩之间的土中还有若干支体固结体，它们在一定程度上改善了桩间土的物理力学性能，从而加大了复合地基的承载力，减小了地基的沉降量。
一.水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥（或石灰 ）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆 液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬 结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变 形模量。根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种 。前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。 1.水泥土搅拌法加固软土技术，其独特的优点如下: 1).水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用 了原土； 2).搅拌时不会使地基侧出挤出，所以对周围原有建筑物的影响很小； 3).按照不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方，设计比较 灵活； 4).施工时无振动、噪音，无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工； 5).土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降； 6).与钢筋混凝土桩基相比，节省了大量钢材，并降低了造价； 7).根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式。 2.水泥土搅拌法的使用范围： 水泥土搅拌法可用于增加软弱土地基的承载能力，减少沉降值，提高边坡的稳定 性，适用于一下情况： 1).作为建筑物或构筑物的地基、厂房内具有地面荷载的地坪、高填方路堤下基层 等。 2).进行大面积地基加固，以防止码头岸壁的滑动，深基坑开挖时坍塌，基坑隆起和 减少软土中地下构筑物的沉降。 3).作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流；对桩侧或板桩背后的软土加固以增加侧向 承载能力。 二.高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高 压设备使浆液或水成为20~40MP的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时 钻杆以一定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中 形成一个固结体。高压喷射注浆法所形成的固结体形状与喷射流移动方向有关。一 般分为旋转喷射（简称旋喷）、定向喷射（简称定喷）和摆动喷射（简称摆喷）三 种形式。 1.高压喷射注浆法的特征： 1).适用范围较广。由于固结体的质量明显提高，它既可用于工程新建之前，又可用 于竣工后的托换工程，可以不损坏建筑物的上部结构，且能使已有建筑物在施工时 使用功能正常。 1).施工简便。施工时只需要在土层中钻一个孔径50mm或300mm小孔，便可在土中喷 射成直径为0.4~4m的固结体，因而施工时能贴近已有建筑物，成型灵活，既可在钻 孔的全长形成柱型固结体，也可仅作其中一段。 3).可控制固结体形状。在施工中可调整旋喷速度和提升速度、增减喷射压力或更换 喷射孔径改变流量，使固结体形成工程设计所需要的形状。 4).可垂直、倾斜和水平喷射。通常是在地面上垂直喷射注浆，但在隧道、矿山井巷 工程、地下铁道等建设中，亦可采用倾斜和水平注浆。 2.高压喷射注浆法适用范围： 主要适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、沙土、人工填涂和碎石 土等地基。 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土，大量植物根茎或有过多的有机质时 ，因根据现场实验结果确定其适用程度。 对地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝固的情况，对无填充物的岩溶地段 ，永冻土以及对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用高压喷射注浆法。
一、原理不同1、水泥搅拌桩 深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。 在施工方法上，按其使用加固材料的状态，可分为浆液搅拌法（湿法，即本细则深层水泥浆搅拌法）和粉体搅拌法（干法）两种施工类型。
2、高压旋喷桩 高压旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管，钻入土层的预定位置，然后将浆液已高压流的形式从喷里射出，冲击破坏土体，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液搅拌混合，喷浆管不断以360°回转提升，随着浆液的凝固，组成具有一定的强度和抗渗能力的作用。 在施工方法上，可分别采用单管法、双重管法、三重管法；在喷射形式上又可分为旋喷、定喷和摆喷三种。 二、机具不同 1、水泥搅拌桩 PH-5系列深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆泵、灰浆搅拌机等制备水泥浆设备）。
2、高压旋喷桩 旋喷桩机，高压柱塞泵，空压机 ，浆液搅拌机，灌浆泵，排污泵等设备。 三、工艺不同 1、水泥搅拌桩 桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
2、高压旋喷桩 桩位放样→钻机就位→引孔（扩孔）到设计标高→封堵垂向喷嘴→搅浆→由下向上旋喷作业到设计顶→冲洗→移位。 四、适用土层和用途不同 1、水泥搅拌桩 水泥搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层。加固深度一般大于5.0m。 根据场地工程地质条件和上部结构荷载要求及水泥土桩的受力状态，深层搅拌桩形成的水泥土加固体，可作为基坑工程围护挡墙、防渗帷幕；竖向承载的复合地基；大体积水泥稳定土等。深层搅拌加固体的形状可分为柱状、壁状、格栅状和块状等。其中，柱状加固体形式多用于软土加固的复合地基；壁状、格栅状加固体形式，主要作为深基坑开挖的围护档墙、防渗帷幕；块状加固体形式，多用于上部结构单位面积荷载大，不均匀沉降控制严格的构筑物地基。
2、高压旋喷桩 高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、素填土、粉土、砂土、碎石土等土层，而当土层中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较多的有机质以及地下水流速过大时，则需慎重使用或根据现场试验结果来确定其适用性，加固深度一般大于5.0m。 旋喷桩（加固体）可用于既有建筑和新建建筑地基加固，深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。而在基坑围护工程中多以定喷或摆喷形式单独作为防渗幕墙使用，或与抗伏排桩配合（做桩间定向摆喷）作为防渗挡墙使用。
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