緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇高壓旋噴樁施工總結(jié)范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
隨著建筑行業(yè)和建筑施工技術(shù)的發(fā)展,基坑工程開(kāi)挖的深度和面積也不斷增加,這給基坑工程的施工技術(shù)帶來(lái)了更高的要求,特別是在基坑防滲止水的要求更為嚴(yán)格,因此,越來(lái)越多的新技術(shù)得以應(yīng)用。而高壓旋噴樁是利用高壓把漿液從噴嘴噴射出來(lái),沖擊破壞土層,漿液和土充分?jǐn)嚢杌旌希纬梢粋€(gè)由圓盤狀混合物連續(xù)堆積的柱體,通過(guò)旋噴樁和護(hù)坡樁之間相互搭接,形成一道連續(xù)的止水帷幕,來(lái)隔斷地下水進(jìn)入施工區(qū)域,保證基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行。為更好的應(yīng)用該技術(shù),下面,就結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)高壓旋噴樁的施工技術(shù)進(jìn)行探討。
1 工程概況
某建筑工程,主建筑基坑開(kāi)挖深度12.54m。副建筑基坑開(kāi)挖深度11.32m,裙樓基坑開(kāi)挖深度9.45m。基坑總開(kāi)挖周長(zhǎng)約458m,開(kāi)挖面積約12472.2㎡。
2 地質(zhì)條件
場(chǎng)地自上而下依次劃分為:①人工填土層(Qml)本層以素填土為主,灰色、灰褐色、灰黃色等為主,主要由組成物為人工堆填粘性土以及砂粒等,欠壓實(shí)~稍壓實(shí),堆填砂結(jié)構(gòu)較松散。②種植土層(Qpd)灰褐色、黃色等為主,主要組成物為粘性土、粉細(xì)砂及植物根系。③第四系沖積層(Qal)該層按土質(zhì)。④第四系殘積層(Qel)本層分布不廣泛,為燕山三期(rs2(3))花崗巖風(fēng)化殘積而成,主要為砂質(zhì)粘性土、礫質(zhì)粘性土,淺黃間紫灰白色,黃褐色、灰褐色,濕,硬塑狀為主,局部可塑狀,由粘粒、粉粒組成,含5~25%的石英質(zhì)砂礫,大小多為2~3mm。
3 施工方案
3.1 方案設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)采用1.3m/1.4m間距灌注樁結(jié)合φ600mm單管高壓旋噴樁止水,理論上會(huì)在每個(gè)灌注樁之間形成滲漏通道。應(yīng)采用噴射半徑較大的雙管或三管高壓注漿方式。考慮到淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層,雙管高噴注漿方式應(yīng)作為首選。
由于設(shè)計(jì)鉆孔灌注樁與旋噴樁樁頂高程均在地下4.0~5.0m,旋噴樁施工時(shí)施工面仍不具備開(kāi)挖條件,導(dǎo)致旋噴樁施工必須完全依靠坐標(biāo)定位于灌注樁之間,極易出現(xiàn)偏差。通過(guò)開(kāi)挖后的檢查,灌注樁與旋噴樁樁位均有不同程度的偏差出現(xiàn),增加了止水盲區(qū)的出現(xiàn)。旋噴樁施工應(yīng)在開(kāi)挖到灌注樁樁頭位置后進(jìn)行,既保證了鉆孔位置的準(zhǔn)確,減小了遇到地下障礙物的情況,也使鉆孔垂直度更加有保障,后期增補(bǔ)的三管高壓擺噴墻便是如此。
3.2 優(yōu)化方案
雖然目前基坑防滲已達(dá)到預(yù)期目的,但由于重復(fù)施工增加了施工費(fèi)用。結(jié)合原設(shè)計(jì)及后期處理方案,并考慮到工程造價(jià)等因素,總結(jié)出另一止水帷幕設(shè)計(jì)方案:高壓噴射注漿方式采用雙管擺噴,形成最小400mm厚的防滲墻。具體布置如圖1所示。
3.3 支護(hù)方案
采用復(fù)合式支護(hù)結(jié)構(gòu),其中,在標(biāo)高-6.0m以上采用土釘墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu),在標(biāo)高-6.0m以下采用鉆孔灌注樁(樁間加單管高壓旋噴樁)預(yù)應(yīng)力錨桿(錨)作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。鉆孔灌注樁間距1.3m/1.4m,高壓旋噴樁設(shè)計(jì)樁徑60cm。灌注樁軸心向基坑外偏移15cm,作為高壓旋噴樁軸心。
4 施工難點(diǎn)
盡管在施工前期做了大量的準(zhǔn)備工作,全程采用全站儀跟蹤測(cè)量放樣,但仍遇到以下施工難題。
1)地下障礙物較多
在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地下有較大的片石和早期建筑的混凝土梁,給鉆孔造成很大困難。當(dāng)障礙物較淺時(shí),采用先開(kāi)挖回填后再施工的辦法;當(dāng)障礙物較深時(shí),采用金剛石鉆頭穿過(guò)障礙物,在噴漿時(shí)在障礙物附近復(fù)噴兩次,盡量保證其周圍土體防滲能力,如圖3所示。
2)混凝土灌注樁“大肚子”現(xiàn)象嚴(yán)重
由于混凝土灌注樁施工工程中同樣存在受地下障礙物影響的問(wèn)題,鉆孔完成后很容易在障礙物附近形成一定體積的塌孔,以致在混凝土灌注過(guò)程中造成超方而形成混凝土大肚子。由于大肚子混凝土一般都體積較大且有一定深度,當(dāng)出現(xiàn)大肚子混凝土在旋噴樁樁位時(shí),不可簡(jiǎn)單采用穿過(guò)的辦法施工。一般采用將旋噴樁樁位向基坑外側(cè)偏移,并增補(bǔ)1根旋噴樁的方法施工(見(jiàn)圖2)。從而避開(kāi)“大肚子”混凝土,可以保證旋噴樁的止水效果。
5 單管高壓旋噴樁施工
5.1 施工試驗(yàn)
為保證施工質(zhì)量,合理選定施工參數(shù)。正式開(kāi)工前,根據(jù)不同的施工參數(shù)做3根試驗(yàn)樁,噴至地面,待終凝3d后外開(kāi)觀察樁體質(zhì)量。具體施工參數(shù)如表1所示。
5.2 施工參數(shù)
根據(jù)樁體質(zhì)量,最終選定如下施工參數(shù):①旋噴壓力27~29MPa;②漿液密度1.42kg/L(換算水灰比1.25∶1);③提升速度19cm/min。
5.3 施工工藝
旋噴樁施工采用鉆噴分離施工工藝,采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔,高噴臺(tái)車連續(xù)噴漿。施工流程:孔位布置鉆孔制漿噴射作業(yè)空孔回灌。
6 灌后檢查存在的問(wèn)題及處理
6.1 檢查情況
開(kāi)挖前根據(jù)抽水試驗(yàn),坑內(nèi)井平均降深約4m,測(cè)得整個(gè)基坑(開(kāi)挖周長(zhǎng)560m)滲漏達(dá)500m3/h。
6.2 滲水原因
由于設(shè)計(jì)灌注樁間距多為40cm,旋噴樁與灌注樁理論搭接只有8~9cm,且基巖普遍深達(dá)21~22m,即使不考慮受鉆孔灌注樁垂直度以及地下障礙物等多方面因素影響,高噴鉆孔按照規(guī)范1%嚴(yán)格控制垂直度,仍在8~9m以下就會(huì)出現(xiàn)封堵缺口,造成每個(gè)灌注樁間均有滲漏通道。
6.3 處理方法
由于基坑開(kāi)挖較深,最深處接近挖到基巖,現(xiàn)只是降4m左右水深,滲水達(dá)到500m3/h。且周邊環(huán)境基本不允許坑外降水。如不進(jìn)一步采取防滲措施,基坑無(wú)法開(kāi)挖。為了使基坑順利開(kāi)挖,建議在冠梁外側(cè)5cm、兩鉆孔灌注樁中間增設(shè)1個(gè)三管高壓擺噴漿孔,進(jìn)行三管高壓擺噴灌漿并與兩側(cè)鉆孔灌注樁相接,底部插入基巖50cm,上部到18.6m高程(冠梁底部),形成一道厚度不小于20cm的高噴防滲墻,如圖2所示。
施工中將所有灌注樁均用反鏟挖出1m左右,準(zhǔn)確找出灌注樁實(shí)際樁間中點(diǎn),放出高噴孔孔位,施工中嚴(yán)格按照施工參數(shù)進(jìn)行三管擺噴灌漿施工。
6.4 處理效果
整個(gè)基坑大面開(kāi)挖深13.2~15.5m,最深處達(dá)21m(挖到基巖),整個(gè)開(kāi)挖暴露面地下水位以下無(wú)一處滲水,整個(gè)基坑開(kāi)挖結(jié)束,坑內(nèi)最多只起用5~6臺(tái)80m3/h深井泵斷續(xù)抽水,開(kāi)創(chuàng)了南昌地區(qū)深基坑不用坑外降水的先例。
7 結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐證明,高壓旋噴樁是一種經(jīng)濟(jì)有效的防滲止水技術(shù),切實(shí)保證了基坑施工進(jìn)度和質(zhì)量。通過(guò)本工程的成功應(yīng)用,在一定程度上拓展了高壓旋噴樁的應(yīng)用前景,為今后類似工程的施工有一定的借鑒作用。
中圖分類號(hào):TU471.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
高壓旋噴樁作為公路路基施工最有效的方法之一,它是在化學(xué)注漿的條件下,使用高壓射流切割技術(shù)。在實(shí)際利用中,高壓噴射設(shè)施具有體積小、設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積不大,高度只有3.0到4.0米,并且能在各種低矮或者狹窄區(qū)域施工的技術(shù)。在不中斷的吊車運(yùn)營(yíng)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中,具有材料便宜、操作簡(jiǎn)單、效率高、加固效果良好等優(yōu)點(diǎn)。適用于厚度為14米以上的軟土層,或者軟土塑性高、含水率高、強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差、壓縮性高、沉降后要求高的軟基工程。
軟土性質(zhì)以及高壓旋噴樁施工工藝
軟土性質(zhì)和工程影響
根據(jù)軟土形成工程可以分成:內(nèi)陸湖盆、河灘沉積、沼澤沉積與沿海沉積四種類型。變形破壞作為軟土地基最常見(jiàn)的地質(zhì)問(wèn)題,由于抗剪強(qiáng)度、承載力有限,在長(zhǎng)時(shí)間作用下,很容易發(fā)生由于強(qiáng)度喪失,對(duì)路基造成損害。由于軟土變形沉降量大,具有很高的壓縮性,所以經(jīng)常出現(xiàn)變形損壞或者開(kāi)裂。由于軟土含水量較大,大部分超過(guò)或者接近流塑、軟塑狀態(tài);在建筑荷載排水不暢,強(qiáng)度增長(zhǎng)有限的過(guò)程中,沉降時(shí)間延長(zhǎng),從而對(duì)工程質(zhì)量和建設(shè)造成影響。另外,由于軟土結(jié)構(gòu)相關(guān)復(fù)雜,在不均勻垂直、平面分布中,極容易發(fā)生沉降,讓建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞或者裂縫現(xiàn)象。
高壓旋噴樁施工工藝
工藝原理
高壓旋噴樁作為高壓噴射技術(shù)之一,高壓噴漿是用鉆機(jī)在預(yù)定地點(diǎn)進(jìn)行鉆孔,再將帶有噴嘴的注漿管放到孔底,通過(guò)20MPa的高壓泵讓漿液從噴嘴流出;在土體連續(xù)集中工作中,提高邊旋轉(zhuǎn)邊和注漿管,進(jìn)而形成圓柱或者壁狀混合物,最后凝固成固結(jié)體,進(jìn)行地基加固或者地下防滲工作。
由于高壓噴漿速度快、流量大,對(duì)任何土質(zhì)都有強(qiáng)大的攪動(dòng)作用和沖擊力。經(jīng)過(guò)大量應(yīng)用實(shí)踐,該法對(duì)淤泥質(zhì)土、淤泥、粘性土、黃土、碎石土以及人工性填土都有良好的應(yīng)用成果。目前的處理深度已經(jīng)超過(guò)30米。對(duì)于植物根莖繁雜、塊石較大的地基,由于噴射流自身因素限制,處理效果不太理想;對(duì)于過(guò)多有機(jī)值得土層,必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),明確適用范圍。
施工準(zhǔn)備
在三重管施工中,高壓噴射鉆機(jī)一般選用SH-30或者XJ-100型淺孔鉆孔;如果地基中含有厚度不高的沙礫,則選用76型震動(dòng)機(jī)處理。對(duì)于二重管法或者單管法的高壓泥泵,一般使用SNC-H300水泥漿處理。由于高壓噴射注漿壓力越大,處理效果就越好,因此以上設(shè)備都能滿足技術(shù)要求,氣流壓力一般控制在0.7MPa,高壓水流和水泥漿液壓力始終低于20MPa,低壓灌漿壓力在1.0MPa左右,旋轉(zhuǎn)速度為10到20r/min,鉆桿速度為0.1到0.25m/min之間。注漿材料一般使用32.5或者42.5號(hào)的硅酸鹽水泥。按照工程施工需要,也可以在水泥中摻入適量摻合料和外加劑,進(jìn)而改善水泥性能;例如:氯化鈣、水玻璃有早強(qiáng)速凝作用,粉煤灰作為摻合料,三乙醇胺、沸石粉可以作為防凍劑等。
施工工藝
在鉆孔就位后,為了保障鉆孔預(yù)定深度,可以利用旋轉(zhuǎn)震動(dòng)或者地質(zhì)鉆孔的方式進(jìn)行。當(dāng)鉆孔機(jī)順利成孔后,使用錘擊或者旋轉(zhuǎn)震動(dòng)的方法保障注漿深度。當(dāng)注漿管到達(dá)預(yù)定深度后,御管噴射長(zhǎng)度必須大于100毫米;對(duì)于同層土進(jìn)行噴射,可以通過(guò)結(jié)題強(qiáng)度,在頂部或者底部進(jìn)行復(fù)噴,保障處理質(zhì)量。當(dāng)注漿管順利拔出后,再重復(fù)上列施工工序。
高壓旋噴樁質(zhì)量控制
在海拔為1.5到3.8米的海岸線中,該工程要求建立在公路主干線和交叉線上。公路沿線有魚塘、堤壩、道路路基和農(nóng)鎮(zhèn)覆蓋不等的人工雜土,其他地段為亞粘土、淤泥質(zhì)土和淤泥等不良土質(zhì)。根據(jù)該地軟土性質(zhì),旋噴樁間距為1.95米,場(chǎng)外間距為1.8米,以三角形呈現(xiàn)。旋噴樁水泥使用P.C32.5號(hào)的硅酸鹽水泥,用量始終在230千克每立方米,旋噴樁深度始終低于10到12米的軟土深度,加固深度微微-12米到-16米之間。
為了保障工程施工質(zhì)量,本項(xiàng)目根據(jù)設(shè)計(jì)要求和土質(zhì)情況使用對(duì)應(yīng)的施工機(jī)具和方法。旋噴速度、噴灰量、壓力作為影響成樁質(zhì)量的主要因素,施工前必須根據(jù)相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),做好記錄工作。孔位由專門的負(fù)責(zé)人進(jìn)行防線定位,同時(shí)鉆孔前必須對(duì)其進(jìn)行孔位復(fù)核,并且誤差始終在5厘米以內(nèi)通過(guò)技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)鉆孔深、注漿深度進(jìn)行審核,讓鉆孔垂直度始終不會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在流量與壓力控制中,如果壓力下降、上升超過(guò)工程標(biāo)準(zhǔn),都是注漿管異常現(xiàn)象造成的,具體原因可能是漏漿、接頭松動(dòng)或者堵孔,針對(duì)這種現(xiàn)象必須立即停機(jī),當(dāng)修復(fù)好后,再進(jìn)行噴孔工作。
在施工質(zhì)量檢驗(yàn)中,高壓旋噴一直貫穿于整個(gè)施工過(guò)程,所以現(xiàn)場(chǎng)工作人員、質(zhì)檢人員必須做好工藝檢驗(yàn)。在施工中隨時(shí)做好計(jì)量與施工記錄工作,并且根據(jù)施工工藝要求,做好質(zhì)量評(píng)價(jià)。在這過(guò)程中,水泥用量、樁長(zhǎng)、黏稠比重、鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、注漿流量一直是質(zhì)量檢驗(yàn)的重點(diǎn)。在高壓旋噴樁成樁一周后,通常使用千層開(kāi)挖的方式,對(duì)整體性、垂直度、均勻性以及開(kāi)挖深度進(jìn)行檢測(cè),檢查頻率為整個(gè)工點(diǎn)樁數(shù)的0.1%。當(dāng)旋噴樁完成28天后,再進(jìn)行抽芯取樣,成樁試驗(yàn)一般根據(jù)樁長(zhǎng)范圍進(jìn)行取樣,對(duì)于大面積施工,則根據(jù)上、下、中三個(gè)不同的深度進(jìn)行鉆孔取芯。鉆芯取樣法是在四分之一的樁徑處進(jìn)行垂直取芯,再進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),需要注意的是:抗壓強(qiáng)度必須大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度,每個(gè)工點(diǎn)都必須大于3根,檢測(cè)頻率為2%。通過(guò)檢查鉆芯取樣旋噴均勻性,檢驗(yàn)樁底、樁長(zhǎng)是否穿過(guò)軟土層。通常樁體有斷噴或者噴漿不均勻的現(xiàn)象,都被列為不合格樁。
當(dāng)成樁28天后,通過(guò)檢驗(yàn)復(fù)合型地基與單樁承載能力,保障承載能力始終搞預(yù)算設(shè)計(jì)值,每個(gè)工點(diǎn)仍然大于3根,檢驗(yàn)頻率為2%。對(duì)于不滿足施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的情況,應(yīng)該立即報(bào)告給設(shè)計(jì)單位,使用補(bǔ)樁策略進(jìn)行補(bǔ)救。
結(jié)束語(yǔ):
高壓旋噴樁作為軟土地基重要的技術(shù),可以和樁間生成復(fù)合型地基,在減少沉降的過(guò)程中,保障地基承載能力。因此,在實(shí)際工作中,必須根據(jù)工程實(shí)際情況以及存在問(wèn)題,強(qiáng)化質(zhì)量控制過(guò)程;在不斷總結(jié)、探索的過(guò)程中,保障施工方案和施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1] 司良記.高壓旋噴樁在軟土地基中的應(yīng)用[J].科技資訊,2010,(11):39-39.
[2] 李建康.深長(zhǎng)高壓旋噴樁加固處理軟土地基施工技術(shù)[C].//第十一屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集.2009:330-333.
1.工程概況
某深水港區(qū)工程碼頭接岸棱體地基軟土層厚度約20米左右,是整個(gè)工程軟土層最厚的區(qū)域。為減小后方陸域吹填加載過(guò)程中地基土體側(cè)向變形對(duì)海側(cè)構(gòu)筑物的影響,經(jīng)前期論證,決定在接岸結(jié)構(gòu)內(nèi)棱體岸側(cè)邊緣局部采用高壓旋噴樁對(duì)地基進(jìn)行加固處理,以達(dá)到增加抗側(cè)向壓力的能力。旋噴樁加固處理平面總長(zhǎng)度約229m,原設(shè)計(jì)旋噴樁總數(shù)為911根,后經(jīng)設(shè)計(jì)變更和優(yōu)化調(diào)整,實(shí)際施工旋噴樁609根。
2.設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝2 . 1設(shè)計(jì)參數(shù)
本次地基加固旋噴樁總量為609根,旋噴樁處理底標(biāo)高為-35m、頂標(biāo)高為-3.7m,有效樁長(zhǎng)31.3m,設(shè)計(jì)樁徑為Φ1100mm,排距0.8m、樁間距0.9m,高壓旋噴漿液為水泥漿液,水泥采用PO.42.5普通硅酸鹽水泥。
現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)要求:取芯檢測(cè)28d無(wú)側(cè)限抗壓平均強(qiáng)度不低于2.0MPa,最低強(qiáng)度不低于1.5MPa,取芯檢測(cè)數(shù)量為總樁數(shù)的2%,取樣豎向間距2m(即每根檢測(cè)樁取芯樣16個(gè)),后設(shè)計(jì)變更為芯樣豎向取樣間距為1m(即每根檢測(cè)樁取芯樣31個(gè))。
2 . 2施工工藝
新二重管法高壓旋噴樁的機(jī)理是以大于33Mpa的高壓水泥漿同多兩個(gè)Φ2mm的噴嘴噴出,所形成的高壓水泥漿射流直接沖切破壞土體,水泥漿射流周圍輔以壓縮空氣保護(hù),隨著噴桿的旋轉(zhuǎn)(擺動(dòng))和提升,在壓縮空氣的保護(hù)作用下水泥漿液同沖切后的土體充分?jǐn)嚢杌旌希瑫r(shí)壓縮空氣使切割后的部分土體從孔口冒出,高壓水泥漿在切削土體過(guò)程中所形成的混合體凝固后形成復(fù)合地基或止水帷幕。
新二重管法高壓旋噴樁的主要優(yōu)點(diǎn)是比老二重管法水泥漿液壓力大,流量大,形成的樁徑也較大。相比較三重管法,新二重管法高壓旋噴樁直接用水泥漿切削土體,所切削范圍被水泥漿液填充、固結(jié),形成所需樁體,而三重管法用高壓水切割土體后形成砂土漿液,水泥漿液低壓注入,須由水泥漿液將原狀土漿液擠出才能形成樁體,在注入水泥漿液的同時(shí),流量基本相同的高壓水大大增大了土體中的含水量,并將水泥漿液稀釋,導(dǎo)致成樁直徑小。
本工程采用了新二重管法高壓旋噴注漿成樁工藝,高壓噴射介質(zhì)為水泥基質(zhì)漿液和壓縮空氣。為保證在下臥軟土層中的成樁質(zhì)量,對(duì)-15.0~-35.0m土體采用了復(fù)噴措施。經(jīng)典型施工,旋噴樁主要施工工藝參數(shù)見(jiàn)表1。
3.質(zhì)量控制要點(diǎn)
3 . 1做好施工準(zhǔn)備期的各項(xiàng)工作
檢驗(yàn)水泥及外加劑的品種和質(zhì)量。注漿原材料的質(zhì)量直接影響到成樁質(zhì)量,必須保證合格。按設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)計(jì)算單根旋噴樁理論水泥用量。單根旋噴樁的水泥用量是衡量旋噴樁質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),因此在施工準(zhǔn)備階段按的施工工藝及設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出單根樁體理論水泥用量為20.97噸/根,作為現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的依據(jù)。做好施工人員安全技術(shù)交底工作,確保各施工班組掌握設(shè)計(jì)參數(shù)。及時(shí)完成現(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域的測(cè)量驗(yàn)收、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)等工作。3 . 2加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo),做好施工過(guò)程的質(zhì)量控制進(jìn)行平整場(chǎng)地及施工放樣,鉆機(jī)應(yīng)按設(shè)計(jì)樁位準(zhǔn)確定位,并必須作水平校正,鉆桿頭對(duì)準(zhǔn)樁位,精確控制樁機(jī)對(duì)中位置,允許偏差為100mm。采用垂球懸掛方法檢查導(dǎo)向架垂直度,導(dǎo)向架傾斜度控制在小于1.5%的范圍內(nèi)。檢查輸漿管路系統(tǒng)。輸漿管必須密封良好,各通道和噴嘴內(nèi)不得殘留有雜物。倒入灌漿機(jī)的水泥必須經(jīng)過(guò)篩網(wǎng),以保證無(wú)碎紙和其它雜物,防止堵塞管道,中斷注漿,影響成樁質(zhì)量。檢查水泥漿液配合比。水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定的配合比拌制。制備好的漿液不得離析,不得停置過(guò)長(zhǎng),超過(guò)2小時(shí)的漿液應(yīng)按廢棄處理。控制噴漿程序。采用坐底噴漿方式,當(dāng)旋噴管插入預(yù)定深度時(shí),應(yīng)及時(shí)按設(shè)計(jì)配合比制備好水泥漿液,并應(yīng)按以下步驟進(jìn)行操作:按10~12r/min的轉(zhuǎn)速原地旋轉(zhuǎn)旋噴管噴射高壓氣體;輸入水泥漿液,待泵壓升至 33~35Mpa,按10~12cm/min的提升速度提升旋噴管,進(jìn)行由下而上的旋噴注漿作業(yè)。旋噴樁樁長(zhǎng)不小于設(shè)計(jì),停漿面為地面以下 1.0m。
4.工程檢測(cè)情況
28天齡期后隨機(jī)選取13根樁樁心或交叉處,進(jìn)行了鉆孔取芯檢測(cè),檢測(cè)數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求2%的要求。檢測(cè)報(bào)告顯示,所檢測(cè)樁水泥土28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值均大于4MPa,最低強(qiáng)度1.92Mpa,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。芯樣強(qiáng)度試驗(yàn)成果如表2。
5.總結(jié)
本工程共完成旋噴樁609根,經(jīng)對(duì)過(guò)程資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),水泥總用量12622.84 噸,平均每根樁用量20.73噸,與工前計(jì)算的理論用量20.97噸/根的指標(biāo)基本溫和,說(shuō)明質(zhì)量控制是有效的。
本工程施工時(shí),由于下臥20m軟土層為淤泥質(zhì)土,滲透性較差,因此采取了復(fù)噴措施。經(jīng)檢測(cè)證實(shí),復(fù)噴提高水泥漿液與淤泥質(zhì)土體拌和的均勻性和連續(xù)型,確保單位土體內(nèi)的水泥用量,是保證旋噴樁水泥土強(qiáng)度和樁身完整性的有效措施。
1 引言
新疆克州布侖口—公格爾水電站工程工程位于新疆克爾柯孜自治州阿克陶縣境內(nèi)的蓋孜河上,是一項(xiàng)具有灌溉、發(fā)電、防洪和改善生態(tài)等綜合利用效益的大(2)型水電站工程,水庫(kù)正常蓄水位 3290.00m,總庫(kù)容 7.02 億 m3 ,正常蓄水位下庫(kù)容 5.267 億 m 3,死水位 3280.00m,最大壩高 35m,其電站裝機(jī)容量 200MW,保證出力 69.8MW,多年平均有效發(fā)電量 6.73 億 kW·h。布侖口-公格爾水電站工程為引水式電站,其中引水隧洞平洞段長(zhǎng)達(dá)17.4km,隧洞穿越山體地質(zhì)復(fù)雜,山體頂部常年積雪,隧洞圍巖出水量較大,且因自然條件約束,地質(zhì)勘查資料不足,地質(zhì)預(yù)報(bào)性差,較容易發(fā)生塌方。為此,經(jīng)參建各方討論、協(xié)商和進(jìn)行方案比選,采用水平旋噴施工技術(shù)對(duì)部分極破碎洞段進(jìn)行加固,并在施工過(guò)程中對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行改進(jìn),取得了良好的效果。
2 水工隧洞破碎洞段概況及特點(diǎn)
布侖口-公格爾水電站工程發(fā)電引水洞為開(kāi)挖直徑4.6m圓形隧洞,采用水平旋噴施工技術(shù)進(jìn)行塌方處理和開(kāi)挖的洞段位于發(fā)電引水洞發(fā)9+412.5m~發(fā)9+464m洞段,屬6#支洞施工區(qū)上游,Ⅳ號(hào)沖溝邊緣(Ⅳ號(hào)沖溝圖示樁號(hào)范圍為發(fā)9+343m~發(fā)9+215m,根據(jù)前期鉆孔資料,溝底距隧洞約26m)。隧洞開(kāi)挖施工至發(fā)9+460.1m時(shí),圍巖由Ⅲ類突變?yōu)棰躅悾l(fā)大規(guī)模塌方,塌方呈現(xiàn)以下特點(diǎn):
(1)塌方處出水量大,圍巖泥化嚴(yán)重,塌方后掌子面拱頂流出大量泥石流狀塌方體,并迅速填充洞身達(dá)10m長(zhǎng);
(2)根據(jù)地質(zhì)資料判斷,隧洞塌方掌子面前方洞段圍巖可能與沖溝底部物質(zhì)一致,沖溝水量豐富,沖溝滲水會(huì)從塌方處流出,開(kāi)挖中極易引起涌水、流泥流沙等現(xiàn)象,對(duì)洞室穩(wěn)定和開(kāi)挖工作極為不利;
(3)洞徑小(D=4.6m),隧洞深(塌方面距支洞口達(dá)800m),難以投入大量設(shè)備快速進(jìn)行塌方處理。
3 前期塌方處理情況和原因分析
塌方初期,采取了多種方案進(jìn)行處理,但效果均不理想:
(1)塌方剛發(fā)生時(shí)(發(fā)9+460.1m),施工單位立即進(jìn)行了清渣處理,針對(duì)出水量大的特別,采用摻10%水玻璃超前灌漿、6m長(zhǎng)φ42小導(dǎo)管超前支護(hù)、I18鋼拱架C25混凝土噴護(hù)的處理方案,初期取得一定的效果,但支護(hù)完成11榀拱架后(塌方掌子面過(guò)5m),塌方再次發(fā)生,前方8榀拱架盡毀,初步分析塌方原因?yàn)楣绊斔缮Ⅲw逐步加大拱架負(fù)荷所致。
(2)二次進(jìn)行塌方處理時(shí),首先對(duì)拱頂及圍巖兩側(cè)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理,穩(wěn)固已支護(hù)完成的拱架,之后進(jìn)行超前灌漿處理,并加大超前小導(dǎo)管的數(shù)量,但因出水量大,掌子面流泥流沙嚴(yán)重,超前灌漿和支護(hù)效果不明顯,期間仍發(fā)生3次大規(guī)模塌方,進(jìn)度十分緩慢,兩個(gè)月進(jìn)完成26m,工期遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電工期目標(biāo)要求。
根據(jù)塌方體及掌子面圍巖情況分析,發(fā)電引水洞 6#支洞施工區(qū)上游正處于Ⅳ號(hào)沖溝下游邊緣,該沖溝長(zhǎng)約128m,垂直埋深約153m,其中砂礫層厚約128m,砂礫層下部巖性為云母石英片巖夾綠泥石片巖,拱頂呈線~股狀滲水,以被擠壓破碎,圍巖泥化嚴(yán)重,巖體在地下水浸泡下呈散體結(jié)構(gòu),具流動(dòng)性,再加上受發(fā)9+434.096處大規(guī)模塌方影響,圍巖無(wú)自承能力,拱架荷載逐日增加,故導(dǎo)致塌方頻繁。因此,必須考慮采取其它更為有效的施工方案,保證開(kāi)挖洞室的質(zhì)量,加快開(kāi)挖進(jìn)度。
4 水平旋噴施工技術(shù)的應(yīng)用
隧洞需穿越流泥流沙地質(zhì)段,必須盡量保證圍巖的整體性,故應(yīng)先解決好地下水問(wèn)題,不能在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重涌水、流泥流沙現(xiàn)象,根據(jù)掌子面出水及實(shí)際地質(zhì)情況,在隧洞拱部180°范圍內(nèi)施作水平高壓旋噴樁進(jìn)行拱頂圍巖加固,形成止水殼體,起到阻水、阻沙作用。水平高壓旋噴樁采用水平定向鉆機(jī)打設(shè)水平孔,鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后,撥出鉆桿,且同時(shí)通過(guò)水平鉆機(jī)鉆桿、噴嘴以大于35MPa的壓力把配制好的漿液噴射到土體內(nèi), 借助流體的沖擊力切削土層,使噴流射程內(nèi)土體遭受破壞,與此同時(shí)鉆桿一面以一定的速度(20r/min)旋轉(zhuǎn),一面低速(15~30cm/min)徐徐外拔,使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌希z結(jié)硬化后形成直徑比較均勻,具有一定強(qiáng)度(0.5~8.0Mpa)的樁體,從而使地層得到加固,當(dāng)旋噴樁相互咬接后,便以同心圓形式在隧洞拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴帷幕體, 水平旋噴樁具有梁效應(yīng)和土體改良加強(qiáng)效應(yīng),能夠起到防流沙、抗滑移、防滲透的作用,保證隧洞掘進(jìn)安全。
4.1 水平高壓旋噴樁設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)施工段實(shí)際地質(zhì)情況,水平高壓旋噴樁加固施工采用多循環(huán)完成。
(1)第一循環(huán)
水平高壓旋噴樁施工需有足夠?qū)挾群透叨鹊墓ぷ魇遥实谝画h(huán)是為下一環(huán)開(kāi)挖工作室做準(zhǔn)備,參數(shù)為:① 水平旋噴樁樁徑為 500mm,樁長(zhǎng)16m,樁數(shù)23根;② 水平旋噴樁樁中心間距為350mm,相鄰兩根樁相互咬合80mm;③ 水平旋噴樁入孔在初期支護(hù)下方100mm處;④ 水平旋噴樁外插角為12~15%。
布樁斷面圖如圖4-1,鉆孔及灌漿順序按圖中數(shù)字順序進(jìn)行。
(2)第二循環(huán)
第一循環(huán)旋噴樁完成后,待開(kāi)挖6m后,外擴(kuò)50cm,便于第二循施工。第二循環(huán)施工參數(shù)為:① 水平旋噴樁樁徑為 500mm,樁長(zhǎng)30m,樁數(shù)29;②水平旋噴樁樁中心間距為350mm,相鄰兩根樁相互咬合150mm;③ 水平旋噴樁中心距離開(kāi)挖線向上30cm;④ 水平旋噴外插角在1~3%。
布孔圖如圖4-2,鉆孔及灌漿順序按圖中數(shù)字順序進(jìn)行。
圖4-1 第一循環(huán)水平高壓旋噴樁布置圖 圖4-2 第二循環(huán)水平高壓旋噴樁布置圖
(3)后續(xù)循環(huán)
第三循環(huán)旋噴樁與第二循環(huán)搭接3m,參數(shù)為:① 水平旋噴樁樁徑為 500mm,樁長(zhǎng)15m,樁數(shù)23根;② 水平旋噴樁樁中心間距為350mm,相鄰兩根樁末端相互咬合80mm;③水平旋噴樁入孔在初支下方100mm處;④ 水平旋噴樁外插角為13~15%。
布孔如下圖4-3,鉆孔及灌漿順序按圖中數(shù)字順序進(jìn)行。
圖4-3 第三循環(huán)水平高壓旋噴樁布置圖
第四循環(huán)旋噴樁和第三循環(huán)搭接3m,布孔及參數(shù)和第三循環(huán)一樣。最后一循環(huán)旋噴樁長(zhǎng)24m。
循環(huán)間搭接如下圖4-4,鉆孔及灌漿順序按圖中數(shù)字順序進(jìn)行。
圖4-4 水平高壓旋噴樁循環(huán)搭接圖
4.2 主要技術(shù)要求
(1)施工誤差其精度控制在±3‰范圍內(nèi)。
(2)為確保相鄰旋噴樁的相互咬合,應(yīng)控制各樁的方位角,方位角誤差控制在±2‰范圍內(nèi),曲線及咬合曲線段由技術(shù)部門現(xiàn)場(chǎng)確定。
(3)成樁后樁體必須滿足強(qiáng)度要求,樁體應(yīng)確保連續(xù),均勻達(dá)到阻水效果。
(4)水平旋噴樁應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)樁位、樁徑、樁長(zhǎng)和樁數(shù)施工;
(5)對(duì)每根樁從鉆孔至成樁做以下記錄:施工日期、開(kāi)鉆時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、旋噴壓力、旋噴提升速度、樁長(zhǎng)、注漿量。
(6)施工前,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)先進(jìn)行兩根成樁試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)樁掌握鉆進(jìn)速度、拔鉆速度、旋噴速度、噴漿壓力、單位時(shí)間噴漿量等技術(shù)參數(shù),確定旋噴的均勻性,確定最佳施工參數(shù)和最佳施工工藝。
(7)樁體施工過(guò)程要連續(xù),不能間斷,防止出現(xiàn)斷樁,短樁現(xiàn)象的發(fā)生。如因機(jī)械故障或其它原因停機(jī)在30~120分鐘的,應(yīng)重復(fù)旋噴1m,超過(guò)2小時(shí)的,按斷樁處理,應(yīng)重新鉆樁。
(8)在隧洞開(kāi)挖前,于掌子面前方構(gòu)筑拱形剛性體,減輕傳到掌子面和支護(hù)上的荷載,控制開(kāi)挖引起的變形。
(9)采用了專門的機(jī)械設(shè)備和高壓噴射裝置,能有效控制噴射壓力,使樁體強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
4.3 實(shí)施效果及改進(jìn)方案
水平高壓旋噴樁施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)、技術(shù)要求和施工工藝流程進(jìn)行施工。設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、測(cè)量放樣、鉆機(jī)安裝、對(duì)孔位、制定漿液、安裝鉆頭等準(zhǔn)備工作完成后,開(kāi)展鉆進(jìn)工作,按工藝流程要求進(jìn)行高壓噴漿,噴漿至孔口掌子面1.0m時(shí),停止噴漿、封孔,及時(shí)清洗管道及設(shè)備、鉆機(jī)移位進(jìn)行下一孔樁鉆進(jìn)。鉆機(jī)移到下一孔位開(kāi)鉆前,核查相鄰樁的成樁時(shí)間,后施工的樁必須在相鄰樁成樁時(shí)間超過(guò)初凝時(shí)間后,前一根樁漿液達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能開(kāi)鉆,確保相鄰樁相互咬合。
第一循環(huán)孔樁為第二循環(huán)開(kāi)挖工作室的支護(hù),實(shí)施完成后阻水效果明顯,且上部圍巖有一定的自穩(wěn)性,按“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”方式掘進(jìn),過(guò)程中無(wú)斷樁、塌方情況,開(kāi)挖成洞成功,進(jìn)尺8m,耗時(shí)20天。
第二循環(huán)所處洞段圍巖被擠壓破碎,泥化嚴(yán)重,孔樁實(shí)施完成后,按“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”方式掘進(jìn),掘進(jìn)過(guò)程中,雖阻水效果較好,但仍監(jiān)測(cè)到拱架變形嚴(yán)重,現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)監(jiān)測(cè)情況立即調(diào)整方案,增加Ф133大管棚注漿超前預(yù)加固,隔樁孔布置,之后再掘進(jìn)時(shí),拱架變形得到了控制,第二循環(huán)得以順利完成,進(jìn)尺25m,耗時(shí)60天。
Abstract: in recent years in tianjin metro deep foundation pit construction process, appear different degrees of land even wall slack accident. This article through the tianjin hongqiao district a large hub project subway station as an example, the metro deep foundation pit enclosure structure to even the lateral wall juncture place by using triple tubes double high pressure jet grouting pile so far water curtain the construction technology and quality assurance measures, some technical measures and achieved good effect of water stop, in deep foundation pit excavation process occurs, even wall juncture to not leak, ensure the safety of the deep foundation pit excavation construction quality.
Keywords: deep foundation pit; Jet grouting pile; Technology; Quality; The measure;
中圖分類號(hào):TV551.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1、工程概況
天津市紅橋區(qū)某大型地下交通樞紐工程,建筑面積1.4萬(wàn)m2,基坑深度最深29.6m,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用深50m厚1m地下連續(xù)墻,接頭形式為工字鋼,地連墻接縫處外側(cè)采用三重管雙高壓旋噴樁為止水帷幕,每個(gè)接縫3根Φ800@500旋噴樁,長(zhǎng)度為33m。
2、工程水文地質(zhì)條件
根據(jù)工程巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告,本區(qū)地層由上至下分為9層,①~③層土層厚度為1~3米,主要以雜填土和粉質(zhì)粘土為主;③~⑤層主要以粉質(zhì)粘土和粘土為主;⑤~⑦層土層主要以粉土和粉砂為主;⑦~⑨層主要以粉質(zhì)粘土和粉砂為主。
同時(shí)場(chǎng)區(qū)地下水位在地表下0.4~1.5m范圍內(nèi),地下水位較高,微承壓水穩(wěn)定埋深有兩層,一層在地表以下20~30m之間,二層在37~42m之間,地連墻深入第二層微承壓水隔水層,根據(jù)基坑深度主要關(guān)注⑥2⑥4層,其特點(diǎn)在該層以粉土、粉砂為主,存在于微承壓水中,地連墻接縫易漏水涌砂,基底易產(chǎn)生涌砂和管涌等不利因素。
圖1工程水文條件與開(kāi)挖面相對(duì)關(guān)系
Fig.1 Foundation pit support and geological graph
3、三重管雙高壓旋噴樁設(shè)計(jì)
地連墻接縫外側(cè)止水帷幕設(shè)計(jì)采用三重管雙高壓法進(jìn)行高壓旋噴樁的施工,三重管雙高壓旋噴注漿加固施工方法,其將包裹壓縮空氣的高壓水流和包裹壓縮空氣的高壓水泥漿流分別通過(guò)噴射器上、下部的噴嘴噴出,上部的高壓水噴射流先對(duì)土體進(jìn)行一次切割破碎,以下部的高壓水泥漿噴射流再對(duì)土體進(jìn)行二次擴(kuò)大切割破碎,而且水、氣同時(shí)作用于土體,增強(qiáng)了破壞土體的能力,之后水泥漿與土體攪拌混合形成止水加固樁體,止水加固效果較好。
圖2三重管雙高壓旋噴樁施工原理圖
Fig.2 Foundation pit support and geological graph
3.1、主要設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)本工程的地質(zhì)特點(diǎn),三重管雙高壓旋噴樁的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下:
表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)
Table 1 Indexes of protective mud
名稱 項(xiàng)目 參數(shù)
高壓水 壓力/Mpa
流量/(L1/min) 30~36
75
壓縮空氣 壓力/Mpa
流量/(m3/min) 0.4
3.0
水泥漿液 壓力/Mpa
流量/(L/min)
水灰比 20~30
70
1:1
注漿管提升 提升速度/(cm/min)
旋轉(zhuǎn)速度/(r/min) 8~10
4~6
根據(jù)試樁的檢驗(yàn)成果來(lái)看,各項(xiàng)參數(shù)要根據(jù)地層的不同而改變,由于粉質(zhì)粘土和粘土層中夾有大量粉土透鏡體,儲(chǔ)水量較高,水壓在30Mpa左右,提升速度10cm/min,噴漿量70 L/min計(jì)算,每延米漿液用量為1050L。粉砂和粉土相對(duì)土體滲透性好,水壓就要提高至35Mpa左右,提升速度8cm/min,噴漿量70 L/min計(jì)算,每延米漿液用量為800L,按1:1的水灰比,每延米水泥用量在0.664-0.888噸。
根據(jù)試樁成樁記錄,繪制出了成樁深度與時(shí)間曲線如圖2所示。
圖3成樁深度與時(shí)間曲線圖
Fig.3Curves of trenching depth and time
3.2、施工工藝
雙高壓噴射注漿的施工機(jī)具包括鉆孔機(jī)械和噴射注漿設(shè)備兩類。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)條件,引孔采用HGY-300深型地質(zhì)鉆機(jī)成孔,造孔時(shí)巖芯管長(zhǎng)度小于2.0m,噴漿采用三重管鉆機(jī)。根據(jù)施工設(shè)備要求,具體施工工藝如下
施工工藝為:孔位放樣鉆機(jī)就位引孔鉆進(jìn)終孔移位旋噴機(jī)就位下旋噴管提管旋噴終孔移機(jī)
3.3施工步驟
3.3.1測(cè)量定位
高壓旋噴樁施工在兩墻幅接縫處進(jìn)行施工。探明兩幅墻接縫處具置,由地連墻接縫處,由中線往外左右各50cm,距離地連墻邊外返40cm處,設(shè)置三根樁位。
3.3.2機(jī)具就位
緩慢移動(dòng)至施工部位,由專人指揮,用水平尺和定位測(cè)錘校準(zhǔn)樁機(jī),使樁機(jī)水平,鉆桿應(yīng)與地面垂直, 為了保證樁位準(zhǔn)確,必須使用定位卡,樁位對(duì)中誤差不大于50mm。3.3.3引孔鉆進(jìn)
從導(dǎo)墻頂板引孔至地面下35m。每一接縫處的旋噴樁先引一孔,接著在其相鄰接縫處再同樣引一孔,待前一接縫已引孔處施工完高壓旋噴樁后再返回該接縫處引另一孔;以此重復(fù)施工。
鉆孔過(guò)程保持鉆孔垂直,鉆孔垂直度偏差不得大于H/400。
3.3.4漿液制備
高壓旋噴樁的漿液,采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,水泥漿液配制嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制為水灰比1∶1,比重1.50~1.55。按設(shè)計(jì)水灰比計(jì)算出每罐投入的水泥及用水量,嚴(yán)格按計(jì)算出的水泥量及用水量投入。
漿液用量可根據(jù)下式確定:
式中 q――單位時(shí)間的噴射量
t――每根樁的噴射時(shí)間
β――損失系數(shù),β=0.1~0.2
每延米噴射時(shí)間:
每延米水泥漿液用量:
水泥漿液密度:
每延米水泥漿液重量:
根據(jù)水灰比1:1得知,每延米水泥重量:
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)高壓旋噴樁試驗(yàn)樁實(shí)際施工情況,確定每延米水泥量為800kg。
先加水,然后加水泥,每次灰漿攪拌時(shí)間不得少于5分鐘,水泥漿應(yīng)在使用前一小時(shí)制備,漿液在灰漿拌和機(jī)中要不斷攪拌,直到噴漿前。拌漿臺(tái)設(shè)專人負(fù)責(zé),固定拌漿操作程序,減少操作失誤,并將配合比標(biāo)牌掛在攪拌臺(tái)醒目位置。噴漿時(shí),水泥漿從灰漿拌和機(jī)倒入集料斗時(shí),過(guò)濾篩,把水泥硬塊剔出。
3.3.5將漿液管放至設(shè)計(jì)底標(biāo)高并開(kāi)始旋噴注漿
當(dāng)鉆孔及漿液配置全部完成后,將注漿管放入到設(shè)計(jì)底標(biāo)高深度,開(kāi)啟高壓清水泵、高壓注漿泵和空壓機(jī),檢查各施工參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求。開(kāi)啟提升裝置,旋轉(zhuǎn)并提升注漿管直至設(shè)計(jì)頂標(biāo)高。提升過(guò)程中卸管后繼續(xù)噴漿時(shí)復(fù)噴搭接長(zhǎng)度不小于100mm,以確保旋噴樁質(zhì)量。
3.3.6將注漿管提出地表清洗及移位
注漿完成后,將注漿管提出地表,及時(shí)清洗注漿管,避免水泥漿凝固后堵塞管路。將旋噴機(jī)移至下一樁位,重復(fù)以上步驟繼續(xù)施工。
4、質(zhì)量保證措施
三重管雙高壓旋噴樁的各種參數(shù)控制是整個(gè)施工的要點(diǎn),為此我們采取了一些措施來(lái)保證三重管雙高壓旋噴樁的成樁質(zhì)量,深基坑開(kāi)挖施工的質(zhì)量和安全。
4.1、現(xiàn)場(chǎng)檢查不嚴(yán)
制定一套完整的質(zhì)量和技術(shù)管理制度來(lái)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理,包括工作程序制度和檢查、驗(yàn)收制度,嚴(yán)格執(zhí)行施工質(zhì)量“三檢制”,施工過(guò)程中填寫質(zhì)量責(zé)任卡,確保每道工序的可追溯性,保證了施工過(guò)程中各工序的現(xiàn)場(chǎng)檢查。
4.2、工作人員不認(rèn)真、不規(guī)范
針對(duì)工人質(zhì)量意識(shí)薄弱,對(duì)三重管雙高壓旋噴樁對(duì)深基坑施工的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響重要性認(rèn)識(shí)不夠,對(duì)旋噴樁施工的操作規(guī)程以及要求不清楚等諸多問(wèn)題,我們成立了專門的培訓(xùn)小組,對(duì)操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn),讓操作人員認(rèn)識(shí)到三重管雙高壓旋噴樁對(duì)后續(xù)施工的重要性,能夠認(rèn)真負(fù)責(zé)的按照設(shè)計(jì)要求施工。
4.3、鉆頭提升過(guò)快和旋噴壓力過(guò)小
針對(duì)“鉆頭提升過(guò)快和旋噴壓力過(guò)小”的現(xiàn)場(chǎng)施工控制問(wèn)題。雙高壓旋噴樁施工前,首先現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn)樁,28天后對(duì)試驗(yàn)樁鉆芯取樣,如其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)值1.5MPa要求,則可開(kāi)始施工。專人負(fù)責(zé)樁位的定位放樣,鉆孔前需要復(fù)核孔位,誤差不大于50mm。
加強(qiáng)雙高壓旋噴樁的施工過(guò)程控制,嚴(yán)格執(zhí)行雙高壓旋噴樁設(shè)計(jì)所給的水灰比、控制噴漿、攪拌提升速度及重復(fù)攪拌時(shí)的下沉和提升速度、旋噴壓力等技術(shù)參數(shù),并有專人抽檢,做到每孔均有記錄。
4.4、鉆孔垂直度的影響
1)、安裝鉆機(jī)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢查鉆機(jī)的平整度和主動(dòng)鉆桿的垂直度,鉆進(jìn)過(guò)程應(yīng)定時(shí)檢查主動(dòng)鉆桿的垂直度,發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)立即調(diào)整,如不能調(diào)整到滿足要求的立即清場(chǎng)更新能夠滿足施工要求深型地質(zhì)鉆機(jī)引孔機(jī)械。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)旋噴機(jī)械的垂直度的控制,能夠保證樁身位置的準(zhǔn)確,加強(qiáng)止水效果。
2)、定期檢查鉆頭、鉆桿、鉆桿接頭,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維修或更換;
3)、在軟硬土層交界面,應(yīng)低速低鉆壓鉆進(jìn)。發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜,應(yīng)及時(shí)回填黏土,沖平后再低速低鉆壓鉆進(jìn);
4)、鉆孔時(shí)必須有鉆孔深度記錄,技術(shù)人要核對(duì)注漿管深度和鉆孔深度是否相符,鉆孔的垂直度必須等于或小于設(shè)計(jì)要求。
通過(guò)對(duì)鉆孔垂直度的控制,鉆孔的垂直度得到了保證滿足設(shè)計(jì)施工要求,為噴漿管的順利下放提供了保證,從而保證了雙高壓旋噴樁的質(zhì)量。
5、結(jié)論
通過(guò)對(duì)試成樁實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,總結(jié)出了提高三重管雙高壓旋噴樁施工質(zhì)量的施工技術(shù),解決了深基坑地連墻接縫漏水問(wèn)題,得出以下結(jié)論:
1)場(chǎng)地土層分布不同,各項(xiàng)參數(shù)要根據(jù)地層的不同而改變,土體中如果含水量偏大,如不及時(shí)調(diào)整參數(shù)由此造成樁體強(qiáng)度偏低且增長(zhǎng)緩慢。
2)通過(guò)對(duì)施工人員的管理培訓(xùn)、機(jī)械的施工管控,提高施工工藝過(guò)程的管理,解決樁體完整性差和樁位偏差過(guò)大的問(wèn)題,節(jié)約了再次復(fù)噴的費(fèi)用。
3)在后續(xù)施工中,進(jìn)一步鞏固雙高壓旋噴樁的施工質(zhì)量措施,持續(xù)保持工序質(zhì)量責(zé)任制度,加強(qiáng)施工管理人員的質(zhì)量意識(shí),確保現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1] 江正榮. 建筑地基與基礎(chǔ)施工手冊(cè)(第二版). 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005
[2] 張永鈞,葉書麟. 既有建筑物地基基礎(chǔ)加固工程實(shí)例應(yīng)用手冊(cè).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.
引 言
隨著現(xiàn)代建筑質(zhì)量要求不斷提高,對(duì)地基處理質(zhì)量要求也隨之提高,高壓旋噴樁也被得到適量應(yīng)用,尤其在砂質(zhì)粉土地基施工中得到了較好的效果,但該施工工藝決定在該工藝施工中必須規(guī)范施工管理、施工過(guò)程中嚴(yán)格按照施工工藝和機(jī)具要求操作,并加強(qiáng)樁體質(zhì)量控制與檢測(cè),方可保證樁體施工質(zhì)量,體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。
1.旋噴樁及作用機(jī)理
高壓旋噴樁是利用拌漿系統(tǒng)、高壓注漿系統(tǒng)、鉆機(jī)等設(shè)備,先將鉆機(jī)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后利用高壓注漿泵等通過(guò)安裝在鉆桿機(jī)端的特殊噴嘴向周圍土體噴射水泥漿液,鉆桿以一定速度慢慢提升,過(guò)程中將水泥漿變?yōu)樯舷乱苿?dòng)、旋轉(zhuǎn)的高速射流,利用該射流的強(qiáng)大動(dòng)能將周圍土體破碎、攪拌強(qiáng)制混合,最終在硬凝后形成圓柱狀水泥土固結(jié)體,即形成旋噴樁,施工過(guò)程中利用鉆機(jī)將帶有噴嘴的注漿管鉆至土層預(yù)定深度,通過(guò)高壓設(shè)備將漿液從噴嘴內(nèi)噴出沖破周圍土體,當(dāng)高能量、高速度、呈脈動(dòng)狀的噴射流的動(dòng)壓超過(guò)土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度則會(huì)導(dǎo)致土粒從土體剝落,其中部分粒徑較小顆粒隨漿液冒出水面,其余則在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下同漿液混合,并按照一定的漿土比例和質(zhì)量大小重新進(jìn)行有規(guī)律的排列,施工后成為一個(gè)圓形孔,其中為稠度較大的水泥土漿液,因此周圍土體不易發(fā)生塌方現(xiàn)象,且施工過(guò)程中對(duì)周圍土體擾動(dòng)較小,樁體凝固時(shí)間較短,且終凝后樁體強(qiáng)度遠(yuǎn)超過(guò)周圍土體強(qiáng)度并隨時(shí)間延長(zhǎng)逐步增強(qiáng)。施工中漿液克服地層阻力滲入周圍土體空隙內(nèi)考水泥漿液特性來(lái)固化地層來(lái)提高其強(qiáng)度,其加固機(jī)理主要包括旋噴流切割破壞土體作用,施工中噴流以脈沖形式?jīng)_擊土體而破壞其結(jié)構(gòu)并出現(xiàn)空洞,并在鉆桿旋轉(zhuǎn)和提升過(guò)程中在射流后面形成空隙,在噴射壓力作用下土粒與噴嘴相反方向同混合液形成固結(jié)體;在切割破碎土體過(guò)程中在破碎帶邊緣的剩余壓力對(duì)土層有壓密作用[1]。
2.施工工藝及質(zhì)量檢測(cè)
2.1 高壓旋噴樁施工工藝
先通過(guò)水準(zhǔn)儀測(cè)定施工現(xiàn)場(chǎng)地面標(biāo)高,之后根據(jù)設(shè)計(jì)樁頂和樁底標(biāo)高計(jì)算出實(shí)際入土深度,一般用深度計(jì)將精度控制在100mm范圍內(nèi);在樁機(jī)就位時(shí)應(yīng)保證機(jī)架四個(gè)支腿均勻接地,后通過(guò)機(jī)架上的垂線進(jìn)行雙線控制,并確保其垂直度不超過(guò)0.1%,在對(duì)中過(guò)程中首先根據(jù)施工場(chǎng)地地面標(biāo)高來(lái)調(diào)整深度計(jì),之后調(diào)整鉆頭使其精度控制在+10mm范圍內(nèi);結(jié)合試樁所需水泥用量和清水用量參數(shù),將所需漿液等分為若干份倒入攪拌池內(nèi)不停攪拌,并應(yīng)用比重計(jì)來(lái)控制水灰比;根據(jù)給定的施工參數(shù)鉆進(jìn)空樁部分低壓注水,當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上80-100cm時(shí)則應(yīng)啟動(dòng)高壓注漿泵,高壓注入清水,邊噴水邊旋轉(zhuǎn)下沉;鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中當(dāng)鉆至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.5m時(shí)則可停止注入清水,并開(kāi)始注入高壓漿液,當(dāng)鉆至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高后則可停止下鉆開(kāi)始提升鉆機(jī),并邊旋轉(zhuǎn)提升邊噴漿;當(dāng)鉆機(jī)向上提升到樁頂標(biāo)高以上80cm位置則可重復(fù)旋噴下沉,一般重復(fù)下沉深度控制在6-8m,之后進(jìn)行旋噴提升,該次下沉過(guò)程中應(yīng)將送漿壓力控制在4-6MPa,提升過(guò)程中應(yīng)將壓力控制在22-24MPa,重復(fù)旋噴攪拌完畢后則可用返回的純水泥漿對(duì)上一根樁進(jìn)行回灌。
2.2 高壓旋噴樁質(zhì)量檢測(cè)
開(kāi)挖檢查。開(kāi)挖檢查一般是對(duì)試樁進(jìn)行檢查,其是待樁體灌注結(jié)束后7d或更長(zhǎng)時(shí)間對(duì)具有一定強(qiáng)度的樁體進(jìn)行檢查,開(kāi)挖應(yīng)保證樁體完露以便于直接檢查固結(jié)體的垂直度、樁徑及強(qiáng)度;若旋噴樁用于加固工程則在開(kāi)挖時(shí)不易開(kāi)挖過(guò)深,并在檢查完畢后應(yīng)及時(shí)將土體恢復(fù)原狀;
鉆孔取芯檢測(cè)。當(dāng)樁體齡期達(dá)到28d后方可采取鉆探取芯檢測(cè)以鑒別、判斷樁體樁長(zhǎng)、完整性、水泥摻入量以及樁體是否夾泥等,應(yīng)將取芯試件制作為標(biāo)準(zhǔn)試塊后通過(guò)室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)樁體強(qiáng)度,鉆孔取芯位置一般在距樁中心10-15cm處;
承載力檢驗(yàn)。一般通過(guò)復(fù)合地基荷載試驗(yàn)和單樁荷載試驗(yàn)進(jìn)行豎向承載力檢驗(yàn),檢驗(yàn)時(shí)間必須在樁身強(qiáng)度滿足要求后,并盡量在成樁28d后進(jìn)行,檢驗(yàn)樁體數(shù)量宜為總數(shù)的0.5-1%,并不應(yīng)少于3點(diǎn);
低應(yīng)變法。該方法的理論基礎(chǔ)為一維線彈性桿件模型為依據(jù),利用應(yīng)力波在遇到不同的波阻抗時(shí)所產(chǎn)生的翻身和透射情況來(lái)檢測(cè)樁身的完整性,并依次來(lái)判斷樁身缺陷位置和程度。
3.質(zhì)量控制要點(diǎn)[3]
鉆機(jī)開(kāi)鉆前應(yīng)對(duì)其調(diào)平,并應(yīng)以機(jī)架兩邊所掛垂線平行機(jī)架為準(zhǔn),鉆進(jìn)過(guò)程中因故導(dǎo)致鉆機(jī)下陷傾料時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整;若高壓旋噴樁用于加固工程則旋噴樁施工主要采用隔孔施工以免連續(xù)灌注混凝土對(duì)地基基礎(chǔ)承載力產(chǎn)生負(fù)面影響;在鉆頭下沉前應(yīng)進(jìn)行試噴檢查以防噴嘴堵塞;若采用單根旋噴樁時(shí)因其抗折能力較差而應(yīng)使其中心受壓;在樁身灌注過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)觀察冒漿情況,若出現(xiàn)冒漿異常則應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況采取回灌或速凝漿液等措施補(bǔ)償;每次開(kāi)鉆前應(yīng)將深度指針歸零以保證鉆進(jìn)深度準(zhǔn)確,當(dāng)鉆頭鉆至樁底0.5m時(shí)應(yīng)提前進(jìn)漿以防止樁身底部因送漿距離較遠(yuǎn)而形成樁底夾泥影響樁身質(zhì)量;施工中由于漿液的析水作用導(dǎo)致樁頭均會(huì)產(chǎn)生不同程度的收縮,因此應(yīng)對(duì)剛結(jié)束的旋噴樁及時(shí)回漿,在回漿過(guò)程中應(yīng)采用水泥漿或水泥含量高的冒漿回灌,在回灌前應(yīng)確保雜物進(jìn)入樁孔;最終樁端進(jìn)入持力層深度不應(yīng)小于2000mm,當(dāng)鉆頭接近持力層則應(yīng)隨時(shí)觀察鉆孔出渣情況以驗(yàn)證是否進(jìn)入持力層,具體可通過(guò)觀察電流大小,若出現(xiàn)電流值快速增大并穩(wěn)定在某值則證明已經(jīng)進(jìn)入持力層,樁頭進(jìn)入持力層要求深度后應(yīng)在原位旋轉(zhuǎn)噴漿1min以擴(kuò)大樁底提高樁端承載效果;成樁過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查單樁泛漿情況,反漿量在8-12%范圍內(nèi)則屬正常,若超出該范圍則應(yīng)查找原因,成樁后應(yīng)及時(shí)用工具將孔口蓋好以防泥漿流入;若遇到粘性較大的粉質(zhì)黏土層施工中可通過(guò)降低鉆頭尺寸、提升速度并提高鉆頭旋轉(zhuǎn)速度來(lái)擴(kuò)孔,并可適當(dāng)增加攪拌葉片等措施來(lái)防止樁身縮頸夾泥。
4.結(jié)語(yǔ)
高壓旋噴樁施工技術(shù)經(jīng)過(guò)多年完善在砂質(zhì)粉土內(nèi)取得了良好的效果,尤其在施工場(chǎng)地狹小的區(qū)域內(nèi)施工更突顯其可隨時(shí)調(diào)整其成樁方向、長(zhǎng)度和大小等參數(shù)的優(yōu)越性,同時(shí)成樁形狀及強(qiáng)度可進(jìn)行控制,達(dá)到靈活布置,隨著高壓旋噴樁被越來(lái)越多的應(yīng)用于地基處理,應(yīng)逐步加強(qiáng)對(duì)其熟悉、了解以便推動(dòng)該施工工藝更加合理、先進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
高壓旋噴樁是指用鉆機(jī)等施工設(shè)備將注漿管底部側(cè)面的噴嘴送入預(yù)定深度后,用高壓泥漿泵將高壓漿液自噴嘴射出以破壞土體,同時(shí)借助漿管的旋轉(zhuǎn)和提升力將漿液與下落土體拌合,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后拌合物凝固而形成圓柱狀的固結(jié)體與周圍土體共同承受后期荷載。
一、旋噴樁作用機(jī)理
高壓旋噴樁是利用鉆機(jī)將攜帶噴嘴的注漿管鉆至土層內(nèi)預(yù)定深度,后通過(guò)高壓設(shè)備將預(yù)先配置好的漿液射入土體內(nèi),呈脈動(dòng)狀的具有高能量、高速度的噴射流導(dǎo)致土體顆粒從土體內(nèi)剝落,剝落后的土體內(nèi)粒徑較小的土粒將隨漿液浮至水面,而大部分土粒則在漿液的沖擊力和離心力作用下充分與漿液混合及重新排列,最終在鉆桿周圍形成圓孔型柱體,同時(shí)隨時(shí)間延長(zhǎng)其強(qiáng)度逐步升高,其加固機(jī)理為噴射流所產(chǎn)生的切割力將周圍土體破壞,且以脈沖形式存在的噴射流對(duì)土體形成沖擊并破壞原結(jié)構(gòu)而形成空洞,在鉆桿旋轉(zhuǎn)和提升過(guò)程中在噴射流后方將形成空隙,土體顆粒在噴射力的作用下沿噴嘴反向與混合液形成凝結(jié)體。
二、高壓旋噴樁工藝流程
正式施工前應(yīng)先用水準(zhǔn)儀測(cè)量施工現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高,并應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)樁頂和樁底標(biāo)高來(lái)計(jì)算樁體的入土深度,該深度值應(yīng)精確至100mm范圍內(nèi);樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行對(duì)中,應(yīng)先結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地標(biāo)高進(jìn)行深度調(diào)整,鉆頭的調(diào)整應(yīng)控制其精度在±10mm范圍內(nèi),之后應(yīng)根據(jù)試樁過(guò)程中所確定的成樁水泥用量和清水用量進(jìn)行拌合,在后期正式施工中應(yīng)充分結(jié)合給定的參數(shù)進(jìn)行,剛開(kāi)始時(shí)應(yīng)采用空擋施工且該部分低壓注水,當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)深度至樁底標(biāo)高以上80~100cm范圍內(nèi)則應(yīng)啟動(dòng)高壓注漿泵在高壓狀態(tài)下向鉆孔內(nèi)注水,在注水過(guò)程中應(yīng)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下沉;鉆機(jī)鉆至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.5m則應(yīng)停止注水而改換注入高壓漿體,當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)深度則應(yīng)停止鉆進(jìn)并提升鉆機(jī),提升過(guò)程中鉆桿應(yīng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)并噴漿,當(dāng)鉆機(jī)提升至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以下80cm部位則應(yīng)反復(fù)旋轉(zhuǎn)下沉,其下沉深度一般控制在6~8m范圍內(nèi),待重復(fù)下沉后則應(yīng)實(shí)施旋轉(zhuǎn)提升,下沉施工中送漿壓力控制在4~6MPa,提升過(guò)程中送漿壓力則應(yīng)控制在22~24MPa范圍內(nèi),待重復(fù)旋噴攪拌完成后則應(yīng)用施工中返回的純水泥漿對(duì)上一根樁進(jìn)行回灌。
三、樁體質(zhì)量檢測(cè)
(1)鉆孔取芯。成樁后樁體齡期達(dá)到28d則可采取鉆孔取芯以鑒別、判斷樁體樁長(zhǎng)、樁體完整性及水泥摻加量,并可同時(shí)檢測(cè)樁體是否存在夾泥現(xiàn)象,并將鉆探取芯試塊制作為標(biāo)準(zhǔn)試塊并通過(guò)室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)判斷樁體強(qiáng)度等參數(shù),在鉆孔取芯時(shí)應(yīng)在距離樁中心10~15cm部位進(jìn)行。(2)開(kāi)挖檢查。在成樁齡期不低于7d或更長(zhǎng)時(shí)間樁體強(qiáng)度達(dá)到一定值后方可進(jìn)行開(kāi)挖檢查,在開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)將樁體全部暴露以便于對(duì)樁體的垂直度、樁徑及樁體強(qiáng)度進(jìn)行直接檢查。(3)承載力試驗(yàn)。成樁齡期滿足28d后方可對(duì)其進(jìn)行承載力試驗(yàn)以保證樁體強(qiáng)度能滿足要求,該試驗(yàn)一般通過(guò)符合地基荷載試驗(yàn)和單樁荷載試驗(yàn)共同進(jìn)行的豎向承載力試驗(yàn)來(lái)檢測(cè),試驗(yàn)時(shí)應(yīng)控制試驗(yàn)樁的總根數(shù)不少于成樁總根數(shù)的0.5~1%,同時(shí)應(yīng)不少于3顆。
四、質(zhì)量控制要點(diǎn)
在鉆頭下沉前應(yīng)進(jìn)行試噴檢查以防噴嘴堵塞,開(kāi)鉆前應(yīng)先將鉆機(jī)調(diào)平,調(diào)平過(guò)程中應(yīng)保證機(jī)架兩側(cè)懸掛的垂線平行于機(jī)架為準(zhǔn),并在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)剛剛施工成的樁體回漿以免因漿液析水而導(dǎo)致樁頭部位產(chǎn)生不同程度的收縮,并且在回漿過(guò)程中應(yīng)采用水泥漿或水泥含量較高的冒漿給予回灌,回灌前應(yīng)避免雜物等進(jìn)入樁體;在成樁過(guò)程中每次開(kāi)機(jī)前應(yīng)將深度指針歸零以控制鉆進(jìn)深度的準(zhǔn)確性,施工后應(yīng)控制樁端進(jìn)入持力層深度不小于2m,在成樁鉆進(jìn)過(guò)程中接近持力層時(shí)應(yīng)隨時(shí)觀察鉆孔的出渣狀況來(lái)驗(yàn)證是否進(jìn)入持力層,具體可通過(guò)觀察電流值來(lái)控制,鉆機(jī)過(guò)程中一旦出現(xiàn)電流值猛增且穩(wěn)定在某個(gè)數(shù)值范圍則說(shuō)明其已經(jīng)進(jìn)入持力層。
高壓旋噴樁施工工藝可在較為狹小的施工場(chǎng)地內(nèi)完成施工,并可任意調(diào)整成樁方向、長(zhǎng)度及大小等施工參數(shù),并且其成樁形狀及強(qiáng)度可人為控制,因而其在現(xiàn)代地基處理中應(yīng)用越來(lái)越廣泛,但在施工中應(yīng)嚴(yán)格控制施工工藝方可保證成樁質(zhì)量,達(dá)到其預(yù)期效果。
參 考 文 獻(xiàn)
【中圖分類號(hào)】 TU753.64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1727-5123(2012)06-004-02
1 工程概況
南京市橋北污水處理系統(tǒng)浦珠路段工程位于南京市浦口區(qū)主要干道——浦珠路沿線,靠近長(zhǎng)江北岸,為南京市橋北污水處理廠污水收集系統(tǒng)的主干管。本工程鋪設(shè)的大部分污水管道位于浦珠路北側(cè)綠化分隔帶及慢車道下。
據(jù)擬建場(chǎng)地《巖土工程勘察報(bào)告》揭示,本工程地下地質(zhì)較差,依次為:雜填土層;素填土層;粉質(zhì)粘土層;淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層;粉砂。
根據(jù)勘探揭示的地層結(jié)構(gòu),場(chǎng)地地下水類型為潛水,地層透水性總體表現(xiàn)為隨深度增加而逐漸趨好的特征。其水平向滲透系數(shù)遠(yuǎn)大于垂直向滲透系數(shù),透水性表現(xiàn)為明顯的各向異性。本工程管道鋪設(shè)較深,沉井深度可達(dá)13米以上,深入到了粉砂層內(nèi)部。
2 方案選擇
浦珠路為國(guó)家高等級(jí)公路,車流量很大,車速較快。浦珠路臨近長(zhǎng)江北岸,地下水量豐富、水壓大,地下土層情況復(fù)雜,存在大量的流砂,沉井下沉中必然產(chǎn)生大量的涌砂,對(duì)周圍土層的擾動(dòng)范圍約為5~10m。本工程大部分沉井位于浦珠路北側(cè)綠化帶中,沉井施工尤其是下沉過(guò)程中必然會(huì)對(duì)周圍土體產(chǎn)生擾動(dòng),無(wú)法滿足道路等管理部門的要求。
針對(duì)此種情況,經(jīng)詳細(xì)對(duì)比分析,決定在沉井周圍采用高壓旋噴樁制作止水帷幕。高壓旋噴樁布置于沉井外側(cè)4m處的圓周上,樁長(zhǎng)度比沉井深度增加5米以上,各旋噴樁樁之間搭接20cm,以形成完成的密閉空間,阻斷因沉井下沉過(guò)程中井內(nèi)外壓差導(dǎo)致的流砂現(xiàn)象,形成止水帷幕,達(dá)到止水止砂效果,解決因沉井下沉導(dǎo)致周圍地面塌陷問(wèn)題。
高壓旋噴樁是以高壓旋噴灌注水泥漿的方法旋噴成樁,水泥漿液采用425#普通硅酸鹽水泥。工程地質(zhì)條件復(fù)雜,施工時(shí)必須按順序依次成樁,嚴(yán)格按照施工要求施工,注意觀察,做好施工記錄。
3 施工工藝
高壓旋噴樁是把注漿管插入預(yù)定土層中,由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。旋噴樁施工基本工序主要為:
3.1 布孔。根據(jù)施工圖紙要求及項(xiàng)目部下達(dá)技術(shù)交底要求,確定維護(hù)樁深度、維護(hù)樁管徑尺寸及維護(hù)樁所處位置的地質(zhì)條件。使用全站儀進(jìn)行放線,定出各孔位中心,并作出醒目標(biāo)記,以便于施鉆過(guò)程中尋找。
3.2 鉆機(jī)就位。根據(jù)布孔時(shí)所做標(biāo)記,把鉆機(jī)移到位,距孔中心最大不超過(guò)5cm。就位時(shí)機(jī)座要平穩(wěn),調(diào)平機(jī)架,立軸或轉(zhuǎn)盤要與樁心對(duì)正,施工中通過(guò)觀察重錘的垂直度來(lái)判斷鉆機(jī)是否安放水平,垂直度控制在1.5%H(H為鉆孔深度,單位為mm)以內(nèi)。
3.3 鉆孔。鉆孔嚴(yán)格按照規(guī)范施工,做好施工記錄。鉆孔時(shí)用清水做沖洗液,鉆孔必須達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。
3.4 注漿。專人負(fù)責(zé)漿液配比,水灰比為0.8∶1。攪拌好的水泥漿泵送前應(yīng)不停攪拌防止?jié){液離析。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,即可用高壓泵將制好的水泥漿泵送到鉆桿底部的特制噴嘴處,通過(guò)20r/min轉(zhuǎn)速和不大于20cm/min的提升速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升的方法,使土體被切割擠壓置換,最后形成一個(gè)比較完整的樁體。待水泥漿從孔口返出后,即可停止注漿。噴射注漿作業(yè)后,由于漿液析水作用,一般均有不同程度收縮,使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴,所以應(yīng)及時(shí)用水灰比為0.6的水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌。并要預(yù)防其他鉆孔排出的泥土或雜物混入。
在噴射注漿過(guò)程中,應(yīng)觀察冒漿的情況,以及時(shí)了解土層情況、噴射注漿的大致效果和噴射參數(shù)是否合理。一般采用單管法噴射注漿時(shí),冒漿量小于注漿量20%為正常現(xiàn)象;超過(guò)20%或完全不冒漿時(shí),應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)措施。若系地層中有較大空隙引起的不冒漿,可在漿液中摻加適量速凝劑或增大注漿量;如冒漿過(guò)大,可減少注漿量或加快提升和回轉(zhuǎn)速度,也可縮小噴嘴直徑,提高噴射壓力。
4 處理效果
4.1 施工質(zhì)量保證措施。①開(kāi)工前放出樁位軸線,經(jīng)監(jiān)理復(fù)測(cè)后作好標(biāo)記。②噴射注漿前必須檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng),設(shè)備的壓力和排放量必須滿足設(shè)計(jì)要求。管路系統(tǒng)密封良好,通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物,以防堵塞噴嘴。③噴射注漿時(shí)注意設(shè)備開(kāi)動(dòng)順序,即先把注漿泵的吸漿管移至儲(chǔ)漿池,再開(kāi)動(dòng)高壓注漿泵,待泵壓逐漸升高至規(guī)定值后,估計(jì)水泥漿的前峰已流出噴頭后,才可開(kāi)始以20cm/min的提升速度旋轉(zhuǎn)注漿,自下而上噴射注漿。④根據(jù)施工設(shè)計(jì)控制噴射技術(shù)參數(shù),注意冒漿情況觀察,并做好紀(jì)錄。⑤噴射注漿中需拆卸注漿管時(shí),先停止提升和旋轉(zhuǎn),同時(shí)停止送漿,最后停機(jī)。拆卸完畢繼續(xù)噴射注漿時(shí),要與前段搭接0.5m以上,防止固結(jié)體脫節(jié)。⑥噴射注漿達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,繼續(xù)注漿待水泥漿從孔口返出后停止注漿,然后將注漿泵的吸水管移至清水箱,抽吸清水將注漿泵和注漿管路中的水泥漿頂出后停泵。⑦為確保加大旋噴樁固結(jié)體的尺寸,避免使深層硬土固結(jié)體尺寸減少,采用提高噴射壓力、噴漿量和降低回轉(zhuǎn)或提升速度等措施。⑧原始紀(jì)錄準(zhǔn)確、及時(shí),每天對(duì)完成工作量和水泥用量進(jìn)行核實(shí),發(fā)現(xiàn)超量或少量,及時(shí)采取補(bǔ)救措施,并做好鑒證工作,完善施工資料。
各項(xiàng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)見(jiàn)下表:
4.2 處理效果檢測(cè)。為了保證高壓旋噴樁構(gòu)成的止水帷幕達(dá)到必要的強(qiáng)度要求,在旋噴樁施工完成后,必須保養(yǎng)滿7天才可以開(kāi)始沉井下沉工作。
沉井下沉采用帶水下沉方式,以保證井內(nèi)外的壓力平衡。下沉?xí)r采用伸縮臂挖掘機(jī)進(jìn)行井內(nèi)取土下沉,取土?xí)r必須沿著井內(nèi)環(huán)形順序依次取土,使井整體平穩(wěn)緩慢下沉,切不可集中單側(cè)挖掘下沉的做法。
在沉井進(jìn)行過(guò)程中,嚴(yán)密觀測(cè)止水帷幕外側(cè)地面的塌陷情況,以及附近建筑物及橋墩橋臺(tái)橫向水平位移情況。為此,我們分別在止水帷幕外側(cè)設(shè)定了十字交叉4個(gè)方向上的距離止水帷幕2米、5米處的8個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了沉降觀測(cè)。自沉井下沉開(kāi)始,每天對(duì)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)一次,直至沉井結(jié)束后5天,觀測(cè)完畢,記錄對(duì)比地面沉降情況。
在沉井施工時(shí),止水帷幕內(nèi)側(cè)由于地下水壓及流砂的存在,導(dǎo)致了井壁至止水帷幕內(nèi)側(cè)地面的大幅塌陷,塌陷嚴(yán)重處可達(dá)半米以上。
而相對(duì)于止水帷幕內(nèi)側(cè)的大幅塌陷,止水帷幕外側(cè)地面沉降量很小,經(jīng)對(duì)觀測(cè)記錄進(jìn)行計(jì)算,沉降量控制在1cm范圍以內(nèi)(分析認(rèn)為,導(dǎo)致沉降的原因應(yīng)該是地下水位變化造成的沉降,而非地下砂體流動(dòng)造成),附近建筑物及橋墩橋臺(tái)未發(fā)生橫向水平位移情況。因此說(shuō)明高壓旋噴樁形成了完整的止水帷幕,達(dá)到了理想的處理效果,本工程的止水方案是成功的。
5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
高壓旋噴樁法在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況,合理布設(shè)孔位,安排打設(shè)次序,避免對(duì)結(jié)構(gòu)物或橋臺(tái)產(chǎn)生較大的側(cè)向擠壓。嚴(yán)格控制高壓旋噴樁的施工質(zhì)量,保證樁的完整性和均勻性。
高壓旋噴樁施工簡(jiǎn)便,施工周期短,施工質(zhì)量易于控制。在本工程實(shí)際應(yīng)用中,利用本技術(shù)制作的止水帷幕達(dá)到了理想的止水止砂效果,避免了沉井施工對(duì)交通道路路面下沉的風(fēng)險(xiǎn),保障了道路交通安全,并加快了沉井施工進(jìn)度,保證的施工質(zhì)量,達(dá)到了較理想的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效果。
參考文獻(xiàn)
Abstract: In the soft clay foundation, especially flow plastic silt mixed pile foundation construction in sand, only a wall through mud and casing, sometimes it is difficult to achieve the ideal effect, can appear even pile hole collapse accident, perforation, and the anti-seepage reinforcement of soft layer through high pressure curtain grouting method, in the actual construction, effect. The curtain grouting method used in bored pile technique in soft ground was introduced in detail in this paper.
Key words: curtain grouting; flowing mud soft layer; bored pile; application
中圖分類號(hào):U415
引言
在軟弱飽和粘性土地層中施工鉆孔樁,特別是河床軟土層較厚,淤泥呈流塑狀,且?jiàn)A有涌動(dòng)流沙層,泥漿和孔內(nèi)靜水壓力不能滿足護(hù)壁要求時(shí),一般采用下沉護(hù)筒至不透水粘土層1m—1.5m,甚至更深,而實(shí)際施工由于各種因素的影響,護(hù)筒無(wú)法下沉或不能保證其孔位要求,例如軟弱層夾有孤石,樁周土不均質(zhì),軟土經(jīng)擾動(dòng)后,在土壓力作用下,護(hù)筒向軟弱一邊移動(dòng)。因此,在上述情況下,必須改變樁周軟弱層的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài),使之能有足夠的強(qiáng)度抵抗軟弱層的破壞性滑移,而高壓旋噴帷幕注漿法,(高壓旋噴技術(shù)‘也即高壓噴射注漿法’是利用專用旋噴設(shè)備將注入劑‘通常是水泥漿’形成高壓噴射流,借助高壓噴射流的切削,使土體和硬化劑混合。)既可以改變軟弱土的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài),起到加固地基的作用,又可以通過(guò)一定的旋噴支圈厚度行成帷幕,起到堵水防滲的作用。孝午二級(jí)公路在部分樁基施工中采用了這一工藝,施工效果較好,本文將對(duì)該施工工藝及實(shí)際應(yīng)用情況作一介紹和總結(jié)。
1 旋噴樁加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
1.1由于將水泥土與原地基軟土就地?cái)嚢杌旌希蚨勺畲笙薅鹊乩迷粒?/p>
1.2對(duì)周圍原有建筑的影響較小;
1.3可按照不同的地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計(jì)要求,合理選擇,設(shè)計(jì)比較靈活;
1.4施工設(shè)備簡(jiǎn)單,管理方便,施工時(shí)無(wú)振動(dòng),無(wú)污染,可在密集的建筑群中進(jìn)行施工,而且料源廣闊,價(jià)格低廉;
1.5土體加固后重度變化不大,粘性土固結(jié)體比原狀土輕約10%,但砂類土固結(jié)體可能比原狀土重10%左右,基本上輕于或接近原狀土的容量,較小的產(chǎn)生附加沉降;
1.6透氣透水性差,固結(jié)體內(nèi)雖有一定的孔隙,但這些孔隙并不貫通,為封密型,而且固結(jié)體有一層較致密的硬殼,其滲透系數(shù)相當(dāng)高,具有一定的防滲功能;
1.7固結(jié)強(qiáng)度高,單樁承載力較高;
1.8與鋼筋混凝土樁基比,節(jié)省了大量的鋼材,降低了造價(jià);
1.9根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要,可靈活采取垂直噴射或傾斜噴射或水平噴射,使之形成柱狀、壁狀、塊狀等加固形式。
2 高壓旋噴帷幕注漿施工工藝
高壓旋噴注漿的施工機(jī)具及設(shè)備,由高壓發(fā)生裝置鉆機(jī)注漿,特種鉆桿和高壓管路組成。本法采用單管旋噴工藝,主要設(shè)備由高壓泥漿泵、震動(dòng)鉆機(jī)、漿液攪拌機(jī)、單管和∮19高壓膠管組成
2.1鉆機(jī)就位。旋噴注漿施工的第一道工序就是將使用的鉆機(jī)安置在設(shè)置的孔位上,使鉆桿頭對(duì)準(zhǔn)孔位的中心,同時(shí)為保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度,鉆機(jī)就位后,必須作水平校正,使鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置。
2.2鉆孔、插管。在鉆孔、插管過(guò)程中,為防止泥砂堵塞噴嘴,可邊射水邊插管,水壓力不超過(guò)1MPa。
2.3 噴射作業(yè)。當(dāng)噴管插入預(yù)定深度后,由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。值班技術(shù)人員必須時(shí)刻注意檢查參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求,并且隨時(shí)做好記錄,繪制作業(yè)過(guò)程曲線。當(dāng)漿液初凝時(shí)間超過(guò)20h時(shí),應(yīng)及時(shí)停止使用該水泥。
2.4沖洗。當(dāng)噴射提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,旋噴即告結(jié)束,施工完畢把注漿等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈,管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水,在地面上噴射,以便把泥漿泵、注漿管軟管內(nèi)的漿液全部排出。
2.5 移動(dòng)機(jī)具。把鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上。旋噴作業(yè)要點(diǎn):a.旋噴前要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng),其壓力和流量必須滿足設(shè)計(jì)要求。注漿管及噴嘴內(nèi)不得有任何雜物。注漿接頭的密封圈必須良好;b.垂直施工時(shí),鉆孔的傾斜度一般不得大于1.5%;c.在插管和噴射過(guò)程中,要注意防止噴嘴被堵,在拆卸或安裝注漿管時(shí)動(dòng)作要快。誰(shuí)、氣、漿的壓力和流量必須符合設(shè)計(jì)值。使用雙噴嘴時(shí),若一個(gè)噴嘴被堵,則可采取復(fù)噴方法繼續(xù)施工;d.噴射時(shí),要做好壓力、流量和冒漿量的量測(cè)工作,并按要求逐項(xiàng)記錄。鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷。拆卸鉆桿繼續(xù)旋噴時(shí),要注意保持鉆桿有1.0m搭接長(zhǎng)度,不得使用噴射固結(jié)體脫節(jié);e.深層旋噴時(shí),應(yīng)先噴漿后在旋轉(zhuǎn)和提升,以防注漿管扭斷;f.?dāng)嚢杷鄷r(shí),水灰比要按設(shè)計(jì)規(guī)定,不得隨意更改,在旋噴過(guò)程中應(yīng)防止水泥漿沉淀,使?jié)舛冉档停籫.施工完畢,立即拔出注漿管徹底清洗注漿和注漿泵。
3 工程應(yīng)用實(shí)例
3.1工程概況。我省太祁高速公路汾河大橋1號(hào)、2號(hào)橋墩樁基位于河床軟弱地層帶上,地質(zhì)情況自上而下為1m淺水,2m淤泥河床,6m淤泥層,1.5m中砂層,7m砂淤泥,其下為殘積粘性土。2號(hào)-1樁基設(shè)計(jì)樁徑1.0m,樁長(zhǎng)30m,鋼護(hù)筒直徑為1.2m,護(hù)筒長(zhǎng)9m,在鉆孔至護(hù)筒頂11m深度時(shí),發(fā)現(xiàn)有穿孔現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)采用回填粘土接長(zhǎng)鋼護(hù)筒的辦法,但當(dāng)護(hù)筒下沉至10m深度后,在無(wú)法下沉,且此時(shí)互通已明顯傾斜,說(shuō)明此法不適用軟弱層。后經(jīng)認(rèn)真分析地質(zhì)情況,決定采用加固地基堵水防滲措施,在樁周形成一道高強(qiáng)帷幕,同樣能夠取得護(hù)筒護(hù)壁作用。
3.2旋噴參數(shù)的設(shè)計(jì)(具體見(jiàn)圖)
旋噴半徑Ro=0.3m;
孔距L=1.25Ro=0.375m;采用雙排布孔形式帷幕:
排距L=0.75Ro=0.225m;交圈厚度e:e=2√Ro2-(L/2)2=0.468m;
旋噴帷幕加固范圍:護(hù)筒底向上1m,向下3m,共計(jì)h=4.0m.
3.3注漿材料及配方。注漿配方采用速凝早強(qiáng)抗?jié)B型漿液。水泥為普通硅酸鹽42.5級(jí)水泥,水灰比0.75:1-1:1之間,具體外摻劑見(jiàn)表1.
表1注漿材料及配方
干燥粉細(xì)砂層 隧道施工水平旋噴樁
隧道工程與其它工程相比,其隱蔽性強(qiáng),地質(zhì)條件和周圍環(huán)境的不確定性更加突出,隨著我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展,隧道特殊地質(zhì)情況出現(xiàn)更加多元化,近年來(lái)干燥粉細(xì)砂層地層(相似于風(fēng)積沙地質(zhì))在隧道施工中出現(xiàn),其結(jié)構(gòu)松散,強(qiáng)度低,顆粒細(xì),給隧道施工帶來(lái)很大困難。目前,我國(guó)干燥粉細(xì)砂層地質(zhì)隧道工程實(shí)例少,施工技術(shù)與方法還不完善。水平旋噴預(yù)支護(hù)施工技術(shù)是在常規(guī)旋噴注漿技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的施工技術(shù)。水平旋噴在國(guó)外已成功地應(yīng)用于各種軟弱不良地層的預(yù)支護(hù)中,但在我國(guó)尚屬罕見(jiàn)。采用TGD―50型水平鉆孔旋噴機(jī)及與其配套的YZB―32型液壓注漿泵,進(jìn)水平旋噴樁超前預(yù)支護(hù)的施工。
根據(jù)水平旋噴機(jī)的使用機(jī)理,針對(duì)干燥粉細(xì)砂層地質(zhì)的特點(diǎn),進(jìn)行了多次工藝試驗(yàn),掌握了水平旋噴在干燥粉細(xì)砂層地層中的操作要領(lǐng)、注漿壓力、固結(jié)體直徑、漿液自止?jié){及旋噴樁施工精度等一系列技術(shù)參數(shù),取得了水平旋噴固結(jié)體周圍砂體物理力學(xué)性質(zhì)的變化數(shù)據(jù)。取得了良好的支護(hù)效果。
1. 工程概況
上白隧道設(shè)計(jì)為單洞雙線隧道,線間距5米,全長(zhǎng)1717m。隧道位于直線上,隧道內(nèi)設(shè)單面坡,自進(jìn)口至出口為14.5‰的上坡,隧道最大埋深126m。隧道穿越地層為第三系坡、洪積新黃土、細(xì)砂、中砂層,沖洪積新黃土,第四洪積老黃土層、粉細(xì)砂。根據(jù)最新設(shè)計(jì)地質(zhì)資料揭示,全隧約1400余米穿越干燥粉細(xì)砂層,安全風(fēng)險(xiǎn)高,施工難度極大。
2. 施工中出現(xiàn)的問(wèn)題及方案論證
2.1 施工中出現(xiàn)的問(wèn)題
自2010年10月底拱頂開(kāi)始出現(xiàn)砂層,隨著掌子面的開(kāi)挖掘進(jìn),砂層厚度不斷擴(kuò)大。目前已經(jīng)覆蓋斷面上臺(tái)階及拱頂以上不少于6m范圍。期間按照密排小導(dǎo)管注改性水玻璃的施工措施掘進(jìn)了近100m后,隨著砂層范圍的擴(kuò)大,流砂現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重,造成初期支護(hù)背后存在較大體積的空腔。施工中采取每開(kāi)挖2~3拱架既注漿回填一次的處理措施,仍然無(wú)法對(duì)空腔完全回填灌滿。最終導(dǎo)致1月27日發(fā)生初期支護(hù)沉降大變形(平均拱頂下沉47cm,最大下沉68cm),16m范圍需做換拱處理。另外該段落地表發(fā)生開(kāi)裂塌陷現(xiàn)象,埋深67m。初期制定的換拱方案為對(duì)變形地段先采用鋼架臨時(shí)加固后,對(duì)初期支護(hù)背后擾動(dòng)后砂層進(jìn)行注漿膠結(jié)加固。注水泥水玻璃雙液漿200m3。但在開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)仍然存在漏砂現(xiàn)象(漿液對(duì)砂層固結(jié)效果不明顯)。
2.2 方案論證
由于粉細(xì)砂地層可注性較差,針對(duì)干性粉細(xì)砂層必須做好防漏、防涌、防沉降等工作,防止施工過(guò)程中出現(xiàn)漏砂、涌砂、大量沉降現(xiàn)象。通過(guò)專家論證、比選及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)決定;一是在粉沙地層采用高壓水平旋噴樁超前支護(hù)為主,超前小導(dǎo)管注漿配合施工,保證支護(hù)效果;二是減小上臺(tái)階高度,并采取CRD工法或設(shè)置臨時(shí)仰拱臺(tái)階法施工,防止結(jié)構(gòu)過(guò)量沉降;三是為減少前方土體滑移引起工作面滑塌,加劇結(jié)構(gòu)變形失穩(wěn)及沉降,掌子面亦設(shè)置水平旋噴樁三根。
3. 高壓水平旋噴樁施工工藝
3.1 水平旋噴樁加固機(jī)理
水平旋噴樁是以高壓泵為動(dòng)力源,通過(guò)水平鉆機(jī)鉆桿,噴嘴把配置好的噴漿液射到土體內(nèi),噴射流以巨大的能量將一定范圍內(nèi)的土體射穿,并在噴嘴作緩慢旋轉(zhuǎn)和進(jìn)退的同時(shí)切割土體,強(qiáng)制土顆粒與漿液攪拌混和,待漿液凝固后,便形成水平圓拄狀水泥土固結(jié)體,即水平旋噴樁。當(dāng)旋噴樁相互咬接后,便以同心圓形式在隧道拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴帷幕體,起到了防漏沙等作用,保證了隧道施工安全。
3.2 高壓水平旋噴樁施工工藝
3.2.1施工準(zhǔn)備
3.2.1.1設(shè)備進(jìn)場(chǎng)(1)檢查鉆機(jī)運(yùn)行是否正常。(2)高壓注漿泵運(yùn)行是否正常,高壓注漿管路是否暢通,壓力表是否正常。
3.2.1.2 測(cè)量放線定樁位,在隧道兩側(cè)測(cè)量放線定出兩個(gè)同一里程點(diǎn),隧道軸線,并在掌子面測(cè)量標(biāo)出隧道開(kāi)挖輪廓線,測(cè)量定出樁位,并編好每個(gè)樁號(hào),用鋼筋作好樁位標(biāo)志。
3.2.1.3鉆機(jī)安裝。(1)平整工作平臺(tái),鋪設(shè)軌道,安裝立柱。場(chǎng)地要求平整,并挖設(shè)排水溝。(2)油泵、高壓泵安裝。要求場(chǎng)地平整,場(chǎng)地硬化,高壓泵安裝平穩(wěn),管路安裝擺放整齊。
3.2.1.4 對(duì)孔位。設(shè)備安裝好后,按技術(shù)交底調(diào)整鉆機(jī)角度、方位,對(duì)準(zhǔn)孔位,孔位誤差控制在±50mm以內(nèi)。
3.2.1.5 制定漿液。根據(jù)施工方案和技術(shù)交底要求的配比配制水泥漿,漿液攪拌必須均勻。在制漿過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)測(cè)量漿液比重,每孔高噴灌漿結(jié)束后要統(tǒng)計(jì)該孔的材料用量。漿液用高速攪拌機(jī)攪制,拌制漿液必須連續(xù)均勻,攪拌時(shí)間不小于3分鐘,一次攪拌使用時(shí)間亦控制在4h以內(nèi)。
3.2.2鉆進(jìn)
高壓水平旋噴樁施工工藝流程圖
3.2.2.1 鉆孔打設(shè)
為確保鉆孔質(zhì)量,首應(yīng)先打設(shè)2―3個(gè)探孔,查明地層變化情況及地層對(duì)鉆孔角度的影響,然后根據(jù)探孔情況確定旋噴樁鉆孔的打設(shè)角度。1)檢查確定孔口管安裝牢固后,調(diào)整鉆機(jī),對(duì)好孔位;2)將旋噴鉆頭及第一根鉆桿送入孔口管內(nèi);3)安裝密封裝置;4)打開(kāi)循環(huán)液排出口(循環(huán)液采用膨潤(rùn)土、聚丙乙烯及火堿制作的泥漿);5)開(kāi)始鉆進(jìn),進(jìn)孔角度按探孔確定的角度開(kāi)始鉆進(jìn),直到鉆至設(shè)計(jì)深度;6)通過(guò)觀察循環(huán)液壓力變化,檢查噴嘴是否堵住。7)鉆進(jìn)過(guò)程中要保持循環(huán)液壓力1.0―2.0MPa,防止在鉆進(jìn)過(guò)程中,砂石堵住噴嘴。
3.2.2.2 高壓旋噴。1)進(jìn)行高壓噴漿前應(yīng)檢查高壓注漿泵,查看泵壓讀數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求(35―40MPa),泵壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)才能開(kāi)始噴漿;2)噴漿前應(yīng)檢查;3)在孔底高壓噴漿時(shí)應(yīng)停留一定時(shí)間,然后再緩慢外拔鉆桿,鉆桿每外拔出0.6m,應(yīng)回拖0.30m鉆桿,同時(shí)高壓噴漿;4)在高壓噴漿時(shí),應(yīng)安排專人觀察泵壓變化,一旦發(fā)現(xiàn)泵壓過(guò)低時(shí)應(yīng)及時(shí)通知機(jī)臺(tái)停止噴漿,查明原因后再恢復(fù)高壓噴漿;5)當(dāng)鉆桿拔至孔口0.50m時(shí)停止注漿,關(guān)閉漿液通道,再緩慢拔出鉆桿,進(jìn)行封孔作業(yè);6)每根高壓旋噴鉆桿拔出后應(yīng)立即用清水高壓沖洗干凈,避免殘留漿液凝固,避免下次旋噴時(shí)殘留顆粒物堵噴嘴。7)噴漿參數(shù):漿液要求水:水泥為1:1;注漿壓力為35―40Mpa;8)旋噴注漿時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng):(1)接、卸鉆桿要快,并且要清洗接頭位置,不得殘留雜物,防止噴嘴堵住;(2)旋噴過(guò)程中循環(huán)液排出口要保持暢通,如因故堵死,應(yīng)松開(kāi)密封裝置疏通返漿通道,保持正常返漿,返漿量應(yīng)控制在規(guī)范規(guī)定的20%左右。
3.2.3 封孔。1)噴漿至孔口掌子面0.50m時(shí),應(yīng)停止噴漿;2)下孔口管最外端的密封裝置,關(guān)閉循環(huán)液排出口;3)快速拔出鉆桿和鉆頭,關(guān)閉大球閥;4)高壓旋噴注漿完成后應(yīng)在循環(huán)液排出口處安裝壓力表,然后用250泵補(bǔ)注漿,注漿壓力控制在0.8-1.0MPa;5)補(bǔ)注漿完成48小時(shí)后方能下大球閥。
3.3 高壓水平旋噴樁施工參數(shù)
第一環(huán)同上白隧道進(jìn)口旋噴樁施工參數(shù)。水平旋噴樁布置在隧道拱部斷面140度范圍內(nèi)(覆蓋整個(gè)砂層),樁徑600mm。樁間距為350mm,相鄰樁相互咬合250mm,由于要外擴(kuò)工作室,按大角度打設(shè),設(shè)計(jì)角度為15%,長(zhǎng)度為18m,核心土范圍施工3根旋噴樁,用于頂住前方的涌砂,水平方向打設(shè),長(zhǎng)度為18m。
4. 總結(jié)
過(guò)施做水平旋噴樁超前支護(hù),形成了較好的拱殼支護(hù),在開(kāi)挖過(guò)程中能過(guò)承受開(kāi)挖線外沙土壓力,保證了掘進(jìn)安全。拱頂下沉及水平收斂急劇減少,滿足了施工要求,水平旋噴樁預(yù)加固不僅能安全、順利通過(guò)不良地質(zhì),而且進(jìn)度亦能保證,TGD-50型水平旋噴機(jī)設(shè)計(jì)新穎,實(shí)現(xiàn)了液壓升降,水平、傾斜和豎直旋噴作業(yè);液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單,操作維修方便,造價(jià)合理。針對(duì)此種地質(zhì),此方法安全、效率高、造價(jià)低等特點(diǎn),盡管此工法還有待進(jìn)一步完善,但無(wú)疑它是很有前途的。
參考文獻(xiàn)
1 工程概況
本水電站是是一座以發(fā)電為主,兼有防洪、灌溉等綜合利用的中型水利水電工程。壩址出露侏羅系中統(tǒng)漳組中段及第四系地層。第四系地層主要有沖洪積砂卵石、含砂粘土、含卵碎石砂質(zhì)粘土及坡殘積含碎石粘土砂卵石分布于河床、漫灘及Ⅰ級(jí)階地下部。Ⅰ級(jí)階地以含砂粘土堆積為主,厚(2.5~20)m;Ⅱ級(jí)階地以含卵碎石砂質(zhì)粘土堆積為主,厚(1.5~8)m,主要分布于右岸山坡上。坡殘積堆積層分布于壩址兩岸山坡,呈土黃色、紫紅色,含有細(xì)砂及碎石,一般厚(0.5~4)m。本水電站工程采用混凝土縱向圍堰和上下游土石圍堰擋水,河床導(dǎo)流。上游圍堰長(zhǎng)度127m,上游土石圍堰均設(shè)粘土心墻,圍堰基礎(chǔ)為第四系沖積砂卵石層、含粘土,厚度一般(2.5~20)m,砂礫卵石最大粒徑(10~20)cm,心墻以下部分采用高壓旋噴灌漿防滲處理。
2 高壓旋噴樁防滲墻的布置
根據(jù)本水電站的地質(zhì)情況及施工對(duì)圍堰防滲處理的要求,水電站一期上游圍堰原地面以下采用高壓旋噴樁防滲墻進(jìn)行防滲處理,具體布置形式如圖1所示。
3 高壓旋噴樁防滲墻的施工
3.1 主要施工機(jī)械設(shè)備
本水電站一期上游圍堰高壓旋噴樁防滲墻施工的主要設(shè)備如附表所示。
3.2 施工控制參數(shù)
噴射切割寬度:(500~600)mm;泵壓:P≥20MPa;提速:V提=(15~25)cm/min;防滲墻:18~20;孔斜:<1%;孔距:500mm;孔位偏差:50mm;孔徑:130mm;輸漿流量:(60~80)L/min;水灰比:1∶1~1∶0.8;轉(zhuǎn)速:(20~25)rpm;灰漿密度:(1.5~1.6)g/cm3;滲透系數(shù):10-6cm/s。
3.3 施工過(guò)程
3.3.1 定孔、設(shè)備調(diào)校
將使用的鉆機(jī)安置在設(shè)計(jì)孔位上,使鉆桿頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心,為保證鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度,鉆機(jī)就位后作水平校正,使鉆機(jī)軸線垂直對(duì)準(zhǔn)孔中心位置,旋噴注漿管的允許傾斜度不得大于1%。
3.3.2 鉆孔
在設(shè)計(jì)樁位的中心用鉆機(jī)鉆一旋噴管插入用的導(dǎo)孔,鉆孔的位置與設(shè)計(jì)位置偏差不得大于50mm,孔深應(yīng)達(dá)到基巖面以下50cm,鉆孔的目的為將旋噴注漿管插入預(yù)定的地層中。本工程采用潛孔鉆跟管鉆進(jìn)工藝,潛孔鉆是由潛孔沖擊器、鉆頭、偏心擴(kuò)孔器及導(dǎo)向裝置組成。鉆進(jìn)跟護(hù)壁管到孔底一次成孔,鉆孔完畢后在套管內(nèi)下入Φ89mmPVC硬塑花管。開(kāi)孔孔徑Φ130mm,嚴(yán)格控制鉆孔垂直度,成孔偏斜率控制在1%之內(nèi),如偏斜過(guò)大,應(yīng)采取糾斜措施。
3.3.3 插管
當(dāng)鉆孔鉆至規(guī)定的深度后,將旋噴注漿管插入到地層預(yù)定的位置。在插管過(guò)程中,為防止泥沙堵塞噴嘴,可邊射水、邊插管,水壓力一般不超過(guò)1MPa。
3.3.4 材料配置、制降、泵送
注漿材料采用P.042.5R的普通硅酸鹽水泥與水?dāng)嚢铻榛緷{液,水泥漿液的水灰比1∶1~1∶0.8,水泥漿液符合設(shè)計(jì)要求后通過(guò)高壓泥漿泵的壓力進(jìn)行注漿。旋噴用的水泥漿液在進(jìn)入高壓泥漿泵施噴前,進(jìn)行嚴(yán)格過(guò)濾,防止水泥結(jié)塊和雜物堵噴嘴和管路。
3.3.5 噴射注漿
噴射時(shí)要做好壓力、流量和冒漿量的量測(cè)工作,并按要求逐項(xiàng)記錄。當(dāng)噴射注漿管插入砂礫層中,噴管插入預(yù)定深度,噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后,即可進(jìn)行噴射注漿,水泥漿液通過(guò)高壓泥漿泵形成高壓水泥漿,以≥20MPa的壓力,通過(guò)噴射管由噴嘴由下而上向砂礫層中噴射。鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊向上提升,噴射的水泥漿一邊切削四周的砂礫料,一邊與砂礫料攪拌混合,形成圓柱狀的水泥漿與砂礫料的混合加固體即旋噴樁。嚴(yán)格控制提升速度,注漿過(guò)程中應(yīng)達(dá)到如下要求:高壓注漿設(shè)備的額定壓力和注漿量必須符合技術(shù)要求,并確保管路系統(tǒng)的暢通和密封。深層旋噴時(shí),應(yīng)先噴漿后旋轉(zhuǎn)和提升,以防止注漿管扭斷。高壓噴射完畢后應(yīng)迅速拔出噴射管,防止?jié){液凝固收縮后產(chǎn)生的空穴,在原孔位采用冒漿回灌。
3.3.6 沖洗
高壓噴射完畢后,把噴射管等機(jī)具沖洗干凈,管、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水,在地面上噴射,以使泥漿泵、噴射管的漿液全部排出。
3.3.7 移動(dòng)機(jī)具
上述過(guò)程施工完畢后,把鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上。
4 施工過(guò)程殊情況的處理
本水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻施工中出現(xiàn)過(guò)如下問(wèn)題,后采取以下措施進(jìn)行彌補(bǔ),較好地完成了施工任務(wù)。(1)漿路被堵:在旋噴注漿過(guò)程中,送漿管路被堵,停止提升,立即用高壓水進(jìn)行沖洗至?xí)惩ǎ蝗缓髮姉U下降原深30cm以下繼續(xù)旋轉(zhuǎn);(2)孔口不返漿:采用降低提升速度或靜噴工藝,增大漿液濃度,加入速凝劑等措施進(jìn)行旋噴;(3)高噴中斷后的處理:由于意外的原因造成高噴中斷并報(bào)廢,用鉆機(jī)在原孔位重新鉆孔,一直鉆到出現(xiàn)水泥漿或水泥結(jié)石處再繼續(xù)進(jìn)行高噴;(4)大量漏漿的鉆孔,在孔內(nèi)加入適量的砂礫并直到返漿為止,或采用水玻璃―水泥漿液(水玻璃參量為水泥重量的3%~6%)快速凝堵住漿液漏失通道;(5)遇到噴管被抱住、卡住事故,記錄事故位置,處理后重新將噴管下到事故位置以下30cm,繼續(xù)旋噴施工;(6)遇到架空嚴(yán)重不返漿情況,采取先堵后噴的方式進(jìn)行處理,保證施工質(zhì)量。
5 施工質(zhì)量控制
5.1 質(zhì)量控制
旋噴樁防滲的質(zhì)量控制的重點(diǎn)在于施工過(guò)程中進(jìn)行控制,即對(duì)操作者和操作工藝在操作過(guò)程中的控制。工程質(zhì)量控制實(shí)行施工單位自檢和監(jiān)理單位抽檢的雙控制,對(duì)重要工序:
噴桿下設(shè)深度,鉆孔深度,注漿壓力、提速、轉(zhuǎn)速等全部實(shí)行技術(shù)、質(zhì)量及監(jiān)理人員旁站進(jìn)行全程質(zhì)量監(jiān)督,并做好詳細(xì)的記錄。為確保工程質(zhì)量,在施工中還做好以下幾個(gè)方面的工作:
(1)建立質(zhì)量管理組織機(jī)構(gòu)
項(xiàng)目部成立以項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢工程師、專職質(zhì)檢員為一體的質(zhì)量管理控制體系,其它各科室共同參與的全過(guò)程、全方位、全員的質(zhì)量管理,在施工中及時(shí)總結(jié),并不斷提高施工質(zhì)量,同時(shí)會(huì)同業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位定期檢查與抽查,形成上下齊抓共管的良好局面。
(2)建立各項(xiàng)質(zhì)量管理制度
為確保工程質(zhì)量,嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制,技術(shù)檔案管理制度等各項(xiàng)管理制度,使質(zhì)量管理工作制度化、系統(tǒng)化、程序化。
(3)進(jìn)行施工作業(yè)過(guò)程的技術(shù)交底,從技術(shù)層面上保證施工的質(zhì)量。
5.2 質(zhì)量檢測(cè)
本水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻的質(zhì)量檢查采用鉆孔檢查。在已旋噴好的防滲墻中鉆取巖芯來(lái)判斷其固結(jié)整體性,并將所取巖芯做成標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗?jié)B實(shí)驗(yàn),共取三組試塊,
根據(jù)檢測(cè)結(jié)果,滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s,滿足設(shè)計(jì)要求,取芯時(shí)應(yīng)在高壓噴射注漿結(jié)束28天后進(jìn)行,保證樁體有一定強(qiáng)度和完整性。
6 結(jié)束語(yǔ)
本水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻進(jìn)行一段時(shí)期的施工,施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)的要求,圍堰旋噴防滲墻的防滲效果很好,經(jīng)受過(guò)特大洪水考驗(yàn),滿足主體工程、施工的需要,未出現(xiàn)旋噴防滲墻漏水的現(xiàn)象。