高压旋喷加固机理
一、高压喷水破坏土体
高压喷射破坏土体的机理可以主要归纳为以下几类;
流动压——高压喷射流冲击土体时，由于能量高度集中地作用于一个很小的区域，这个区城内的土体结构受到很大的压力作用，当这些外力超过土的临界破坏压力时，土体便发生破坏。
高压喷射流的破坏力p可以表达为∶
可见破坏力与流量和流速的积成正比，或和流速的平方、喷嘴的面积成正比。压力越大、流量越大则破坏力也越大。
喷射流的脉动负荷-—当喷射流不停地脉冲式冲击十体时，土粒表面受到脉动负荷的影响，逐渐积累起残余变形，使土粒失去平衡而发生破坏。
水块的冲击力-—由于喷射流继续锤击土体产生冲击力，促进破坏的进一步发展。空穴现象——当土体没有被射出孔洞时，喷射流冲击十体以冲击面的大气压为基础、产牛压力变动。在压力差大的部位产生空洞.呈现出类似容穴的现象，在冲击面上的土体被气
泡的破坏力所腐蚀，使冲击面破坏。此外，空穴中由于喷射流的激流激烈紊流，也会把较软的土体掏空，造成空穴破坏，使更多的土粒发生破坏。
水楔效应——当喷射流充满土层，由于喷射流的反作用力，产生水楔，楔入土体裂隙或薄弱部分，这时喷射流的动压变为静压，使土体发生剥落裂隙加宽。
挤压力一——喷射流在终期区城能量衰减很大，不能直接破坏土体，但能对有效射程的边界十产生挤压力。对四周土有压密作用，并使部分浆液进人土粒之间的空隙里，使固结体与四周土紧密相依，不产生脱离现象。
气流搅动——空气流具有将已被水或浆液的高压嘶射流破坏了的土体。从七的表面迅速吹散的作用，使喷射流的作用得以保持，能量消耗得以减少，因而增大了高压喷射流的破坏能力。单管喷射注浆使浆液作为喷射流;二重管喷射注浆也使浆液作为喷射流，但在其四周又包裹了一层空气，成为复合喷射流;三重管以水气为复合喷射流并注浆填空;三者使用的浆液都随时间凝固硬化。其加固的范围就是喷射距离加上渗透部分或挤压部分。加固过程中一部分细小的十颗粒被浆液所置换。随着浆液被带到地面上（即冒浆），其余的土粒与浆液混合。在喷射动压、离心力和重力的作用下。在槽断面上按土粒质量的大小。有规律的排列起来。小颗粒在中部居多，大颗粒在外侧或边缘部分。形成了浆液主体、搅拌混合、压缩和渗透等部分。经过一定时间便凝固成强度较高、渗遗系数较小的固结体。通常中心部分强度低;边缘部分强度高。
对大砾石和腐殖十的旋喷固结机理有别于砂土和粘土。在大砾石中，喷射流因砾石的体大量重，不能将其切削和使其重新排列，喷射流只能通过空隙，使空隙被浆液充填。由于喷射压力可使浆液向四周挤压，其加固的机理类似于渗透注浆。对于腐殖土层，旋喷固结体的形状和性质受植物纤维粗细长短、含水量及土颗粒多少的影响很大，对纤维细短的腐殖土旋喷时，和在粘土中的旋喷机理相同，面对于纤维粗长量多的腐殖土，由于纤维具有弹性，切削是困难的，但由于空隙多，喷射流仍能穿过纤维体，形成圆柱形固结体，只是纤维多而密的部分
浆液少，固结体的均匀性较差。
二、水泥与土的固化机理
高压喷射所采用的硬化剂主要是水泥，并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一土网络结构，水泥土的水化反应要比纯水泥浆复杂得多。
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，水泥和土被混合在一起，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了各种水化物的结晶。它们不断地生长，特别是钙矾石的针状结晶，很快地生长交织在一起，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、消失，形成了种特殊的水泥土骨架结构。
水泥的各种成分所生成的胶质膜逐渐发展连接为胶质体。即表现为水泥的初凝状杰，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，水化作用不断地深入到水泥的微粒中，直到水分完全被吸收，胶质凝固结晶充满为止。在这个过程中，固结体的强度将不断提高。
固结体抗冻和抗干湿循环，在一般一20℃条件下，凝固后的固结体是稳定的，因此在冻结温度不低于一20℃条件下;固结体可用于永久性工程。
加固土性状
一、直径
旋喷加固体的直径与土的种类和密实程度有着密切的关系，表 11-1为旋喷加固体直径的经验值。
二、固结体形状
在均质土中旋喷的固柱体比较匀称。在非均质土或裂隙土中，圆柱体的表面可能长出翼片。由于旋喷的脉动和提升速度不均匀，固结体外表很粗糙。三重管旋喷的固结体受气流影响，在粘土中外表格外粗糙。固结体的形状可以通过喷射参数来加以控制。在深度大的土中如果不采用其他的措施，旋喷固结体可能出现上粗下细的形状。
三、固结体的密度
固结体内部的土粒少并含有一定量的气泡，所以固结体的重量较轻。和原状土的密度接近。粘性土固结体比原状土轻约 10%;但砂类土固结体也可能比原状土重 10%左右。
四、固结体强度
固结体强度的大小取决于土体的性质和旋喷的材料。软粘土的固结体强度成倍小于砂类土固结体强度。旋喷固结体的强度在横断面上，中心较低外侧较高。与土交界的边缘处有一圈坚硬的外壳。
固结体的抗拉强度一般是抗压强度的1/5～1/10。固结体的物理力学参数详见表100
11-2。
固结体强度是不均匀的，不均匀性主要来自三个方面∶
结石体内土的干重量和水泥重量之比称为土灰比。首先是旋喷桩体不同部位的结石体内的土灰比不同，一般桩的顶部1～3m 的范围内土灰比较大，可达 2~3，向下土灰比趋于稳定，约为0.5～0.8。从桩中心到桩边缘，土灰比的值也是由大变小;施工方法、土层内的含水量均可影响到总水灰比值。水泥浆液的泌水沉降对水灰比影响很大，泌水会使桩顶部的水灰比大大高于桩下部;在冬季施工时，还可能存在因环境温度影响导致桩顶部的区城的温度较低，造成桩身强度的不均匀。
对三种水泥、各种配合比的净浆试件和固结体试件进行了强度试验，结果列于表 11-3。从表中可以看到，使用硫铝酸盐水泥并加入速凝剂，快凝早强效果明显。
五、旋喷浆液的凝结时间
影响制品浆液凝结时间的主要因素有;水泥品种、环境温度、水灰比及外加剂。不同种类水泥的凝结时间差别很大，它和水泥的化学组成有关，如高铝水泥和硫铝酸盐水泥是速凝性的、而和渣水泥比-一般的雅酸盐水派凝结要慢、不同厂蒙生产的水沥费结时间相差也很大。
六、透气透水性
固结体的透气透水性差，其渗透系数可达10-8～10-7（cm/s）。
地质勘察
旋喷法加固方案设计前需进行以下的调查准备工作;一、工程地质勘探和土质调查
其中包括所在区域的工程地质概况，基岩形态、埋深和物理力学性质，各土层层面状态，土的种类和颗粒组成，化学成分、有机质和腐殖酸含量，天然含水量，液限、塑限、c值，φ值，N 值，抗压强度，裂隙通道和洞穴情况等。资料中要附有各钻孔的柱状图和地质剖面图。钻孔间距按一般建筑物详细勘查时的要求进行，但当水平方向变化较大时，宜适当加密孔距。用旋畴体作端承桩时，应注意持力层顶面的起伏变化情况。用作康擦桩时。应注意土层的不均匀性，有无软弱夹层。作端承桩时应钻至持力层下 2～3m。如在此范围内有软弱下卧层，应予钻穿，并达到厚度不小于3m 的密实土层。如需计算沉降，应至少钻至压缩层下限。作摩擦桩时，钻孔不应小于设计深度。
二、水文地质情况
水文地质情况包括地下水位高程;各层土的渗透系数;近地沟、暗河的分布和连通情况;地下水特性;硫酸根和其他腐烛性物质的含量;地下水的流量和流向等。土质和水质调查试验项目见表11-4。
三、环境调查
包括地形地貌，施工场地的空间大小和地下结构、地下管线、地下障碍物的情况，材料和机具的运输道路，排污条件和周雨重要的结构物、保护性结构物、民居等的情况。
四、室内试验和现场试验
为了解喷射注浆后固结体可能具有的强度，决定浆液合理的配合比，必须取现场的各层土样，按不同的含水量和浆液配合比进行室内配方试验，优选出最合理的浆液配方。
对规模较大及较重要的工程，设计完成后。要在现场进行成桩试验，春明旋喘固结体的强度和直径.验证设计的可靠性和安全度。