旋噴注漿法加固巖土地基
導(dǎo)語：對于灰?guī)r地區(qū)，由于工程地質(zhì)條件較差，存在大量的土洞、軟土層、溶洞、節(jié)理、裂隙等不良地質(zhì)現(xiàn)象，往往極大地影響著樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工。采用高壓旋噴復(fù)合地基處理技術(shù)，解決了在巖溶地區(qū)挖孔樁、灌注樁、鉆(沖)孔樁難于成樁且工期無法保證的技術(shù)難題，地基處理效果顯著，克服了灰?guī)r地區(qū)各種不良地質(zhì)現(xiàn)象的影響，增加了基礎(chǔ)施工的安全性。
1加固原理
旋噴注漿法是把底部帶有特殊噴嘴的注漿管置人土層中預(yù)定深度,利用高壓水泥漿切割原狀土后,借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動,使高壓水泥漿與崩落下來的土充分?jǐn)嚢杌旌?經(jīng)過區(qū)一段時間凝固在土體中形成圓柱狀固結(jié)體,從而加固地基的方法.根據(jù)注漿的方法,分為單管法、雙管法和多重法,這里介紹的是最簡便實(shí)用的單管旋噴注漿法,其形成的固結(jié)體稱為旋噴樁,此法對于含有粗糙土、砂礫土的軟弱地基加固具有其他方法所不及的優(yōu)越性,在秦沈客運(yùn)專線橋頭路基、涵洞基礎(chǔ)的地基加固施工中得到了廣泛應(yīng)用。
2工程概況
秦沈客運(yùn)專線A20標(biāo)段DK372+649.51-6m涵,線路經(jīng)過地段為遼河沖積平原,表層為砂粘土，其下主要以細(xì)砂、粉砂為主夾優(yōu)軟臥,最下層則以叫砂為川據(jù)設(shè)計(jì)文件及地質(zhì)補(bǔ)勘,該涵址處地質(zhì)情況:自地面0~4m為砂粘土,呈黃色,軟塑狀態(tài)為粉砂,灰色處于潮濕中密狀態(tài),其中4.5mPA下飽和夾粘性土層,基本承載力[σ]100kpa,為軟弱層$9.om以下為中砂,處于中密狀態(tài),含有礫石。
根據(jù)設(shè)計(jì)文件,為了滿足基本承載力[σ]≥200kpa的要求,采用旋噴樁加固,樁徑60cm,加固深度自地面下2.4~9.6m〈樁長7.2m),樁縱橫向間距為1.2m,按梅花型布置,總計(jì)數(shù)量為300根。
3施工準(zhǔn)備
3.1施工機(jī)具
旋噴注漿的主要機(jī)具:SH-30型地質(zhì)鉆機(jī)及SNH-H30高壓灰漿泵和配用的小型機(jī)具。
3.2主要材料
1)水泥:唐山啟新水泥廠生產(chǎn)的馬牌普硅425袋裝水泥,經(jīng)試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)滿足注漿要求。
2)水采用地下水，經(jīng)檢驗(yàn)符合施工用水標(biāo)準(zhǔn)。
3)早強(qiáng)劑：山西省武鵬化工廠生產(chǎn)的WP高效早強(qiáng)減水劑。
4)所有材料由現(xiàn)場值班技術(shù)人員采用配備的計(jì)量器具量取投入使用。
3.3工藝性試樁
1)室內(nèi)試驗(yàn)
采用工程地質(zhì)鉆機(jī)在施工區(qū)域取出加固范圍內(nèi)的粉砂〈含粘性土〉,經(jīng)試驗(yàn),土的含水量為w=34%,液性指數(shù)0.97,天然容重18。4KN/m3,屬中~高壓縮性土。
通過試配并考慮漿液有效利用等因素,確定每m成樁水泥用量為276kg，水泥漿的配合比為:C：W=1：1.15(重量比),早強(qiáng)劑摻加量為水泥用量的'0.8%。
2〉試樁施作
將施工機(jī)具就位在施工地點(diǎn)施工作試樁，施工參數(shù):注漿漿液壓力：200Mpa，灰漿泵漿液流量801/min，鉆桿提升速度0.2r/min,旋轉(zhuǎn)速度:20r/min。
調(diào)整好鉆機(jī)的平整、垂直度,鉆孔、旋噴完成試樁的作業(yè),共施作試樁2根。
3)試樁檢測
根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》〈JGJ79-91〉的規(guī)定并參照TB10113一96對粉噴樁檢測的規(guī)定，在噴射注漿7d后，采用輕便觸探儀(N10)對旋噴樁的質(zhì)量進(jìn)行檢查，當(dāng)N10擊時視為合格;經(jīng)檢驗(yàn)兩試樁均滿足要求。開挖樁頭長1~1.5m觀察旋噴成樁的效果，經(jīng)檢查樁體均質(zhì)，無斷層、夾碴情況，樁徑誤差符合規(guī)定規(guī)范要求，因而確認(rèn)確定的施工參數(shù)可以用于此工點(diǎn)旋噴樁施工.
4施工工藝
4.1工藝流程圖
4.1.1鉆機(jī)就位
將場地清理平整達(dá)到施工條件,根據(jù)樁位布置圖在場地上布孔,把鉆機(jī)安裝到施工位置,使鉆頭對正樁位中心,對點(diǎn)誤差不大于50mm,并檢查鉆機(jī)的垂直度。采用低壓〈O.5MPa左右〉水進(jìn)行射水試驗(yàn),確認(rèn)噴嘴暢通,壓力正常方可使用.
4.1.2鉆孔
射水試驗(yàn)結(jié)束后,即可開始鉆孔,水壓由0.5MPa提高到1.OMh,一根鉆桿用完后,停止曹射水,接長鉆桿,繼續(xù)施鉆直到達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高為準(zhǔn);停止射水?dāng)Q下第一根鉆桿,放入鋼球堵住射水孔,再安上鉆桿。
4.1.3制漿
制漿工作與鉆也同時進(jìn)行,把水先加入攪拌桶內(nèi),再加入水泥和早強(qiáng)劑,開動攪拌機(jī)拌和10~20min,擰開攪拌桶底部的閱門,漿液流人過濾篩進(jìn)行兩次過濾,過濾結(jié)束后漿液放人漿液池內(nèi)。采用高壓泥漿泵抽取漿液,注人注漿管準(zhǔn)備噴漿.
4.1.4旋噴
高壓泥漿泵將水泥漿注入注漿管,漿液壓力達(dá)到14~24MPa,旋轉(zhuǎn)鉆桿待漿液從孔底冒出地面后開始提升鉆桿,邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn)、邊提升,待第一根鉆桿完全提出地面后,停止噴漿,迅速拆除此根鉆桿而后恢復(fù)噴漿,當(dāng)漿液壓力恢復(fù)至旋噴壓力〈2OMPa左右〉后,重新開始提升鉆桿,依次循環(huán)作業(yè),直至噴嘴提升至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高后繼續(xù)采用低壓5MPa左右噴漿1~2min。
4.1.5終孔
旋噴結(jié)束后先停風(fēng)、停水,繼續(xù)用泥漿泵低壓(5MPa)注漿,待漿液返回孔口方可停漿,爾后提出鉆桿、將噴嘴沖洗干凈,將鉆機(jī)移至新位置作業(yè).
4.2施工注意事項(xiàng)
4.2.1每次拆換一根鉆桿后應(yīng)將噴嘴自原高度下插loomm左右,以高壓復(fù)噴2min,再開始提升.鉆桿實(shí)施下一循環(huán)的旋噴作業(yè)。
4.2.2旋噴作業(yè)過程因機(jī)械故障等中斷后,下一次作業(yè)應(yīng)重新鉆孔至設(shè)計(jì)孔底然后實(shí)施旋噴、作業(yè)。
4.2.3旋噴過程出現(xiàn)壓力驟升或驟降時應(yīng)停止作業(yè),提出鉆桿,查明原因方可恢復(fù)施工.
4.2.4旋噴過程中,往往有一定量的土粒隨著部分漿液沿注漿管壁冒出地面,一般此量小于注漿量的20%,當(dāng)其大于注漿量的20%或完全不冒漿時,應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)措施。
4.2.5通過不同地層的分界位置時,應(yīng)對此位置上、下各不小于0.4m的高度范圍復(fù)噴一次以確保質(zhì)量.
4.2.6無論鉆孔或旋噴作業(yè)過程中鉆機(jī)的垂直度都必須控制在1.5%以內(nèi),以有效防止因鉆在點(diǎn)機(jī)傾斜過大產(chǎn)生的加固深度不能滿足設(shè)計(jì)要求的情況。
4.2.7施工中所有材料必須在有效使用期限內(nèi),并經(jīng)試驗(yàn)合格方可投入使用。施工的所有原始資料均應(yīng)保存完整。
4.3施工組織
該工點(diǎn)引進(jìn)旋噴設(shè)備兩套,每套設(shè)備設(shè)置一個施工班組,每班組由7~8人組成,技術(shù)員1名,負(fù)責(zé)施工全過程的技術(shù)管理工作,包括原始資料的記錄、質(zhì)量監(jiān)督及施工過程出現(xiàn)問題的處理和反饋等。組長1名,負(fù)責(zé)該機(jī)組的指揮,協(xié)調(diào)各工序以便正常作業(yè)。操作工3名,機(jī)械工l名,輔助工人2名。采取兩班制作業(yè),每班8h,每套機(jī)械每日完成14~18根樁.
4.4旋暇質(zhì)量檢驗(yàn)
對旋噴樁的質(zhì)量檢驗(yàn)主要包括z樁體的整體性、均勻性,樁體的直徑、垂直度及樁體的強(qiáng)度特征.根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-91〉第1.0.4條的規(guī)定并結(jié)合《秦沈客運(yùn)專線鐵路路基施工技術(shù)細(xì)則以試行)〈1994年4月鐵道部建設(shè)管理司印發(fā)〉第4.7.3條的相關(guān)要求采取鉆孔取芯和載荷試驗(yàn)兩種方法進(jìn)行檢測,檢測點(diǎn)的頻率為總孔數(shù)的2~5%,最少不少于2個點(diǎn),成樁28天后進(jìn)行檢驗(yàn)。
經(jīng)甲方指定的檢驗(yàn)單位檢驗(yàn)該工點(diǎn)旋噴樁均符合設(shè)計(jì)要求和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn).
5結(jié)束語
旋噴注漿法加困地基施工機(jī)具簡單、噪音及振動小、施工速度快、成本低,且工藝易于掌握,經(jīng)對復(fù)合地基的沉降觀測表明,這種方法加固地段沉降量較砂樁、袋裝砂井、插塑板、碎石樁等加固段小得多,這也說明旋噴注漿法加固地基效果是良好的$如果在旋噴樁中插入粗鋼筋或型鋼,用以實(shí)施較大深度的土質(zhì)基坑、水下基坑的圍護(hù),這將使此方法得到更廣泛的應(yīng)用。
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