旋噴樁施工方案

2022-11-23 08:12:04 字數 4910 閱讀 3861

高壓旋噴樁施工工藝

高壓旋噴樁施工技術是70年代日本首先提出,它是在靜壓灌漿的基礎上,引進水力採煤技術而發展起來的,是利用射流作用切割摻攪地層,改變原地層的結構和組成,同時灌入水泥漿或復合漿形成凝結體,藉以達到加固地基和防滲的目的。

1、工藝特點

(1)施工機具裝置簡單,施工簡便。

(2)具有較好的耐久性,且料源廣闊,**低廉。

(3)雜訊小,無汙染。

2、適用範圍

(1)受土層、土的粒度、土的密度、硬化劑粘性、硬化劑硬化時間影響小,可廣泛應用於淤泥、淤泥質土、粘性土、粉質粘土、(亞粘土)粉土(亞砂土)、砂土、黃土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多種土層。

(2)可作為既有建築和新建建築的地基加固之用,也可作為基礎防滲之用:可作為施工中臨時措施(如深基坑側壁擋土或擋水、防水帷幕等),也可作為永久建築物的地基加固、防滲處理。

(3)當用於處理泥炭土或地下水具有侵蝕性、地下水流速過大和已湧水的地基工程時,宜通過試驗確定其適用性。

3、工藝原理及設計要求

(1)加固原理

高壓噴射注漿法是利用鑽機把帶有噴嘴的注漿管鑽進土層的預定位臵後,以高壓裝置使漿液或水、(空氣)成為20-40mpa的高壓射流從噴嘴中噴射出來,沖切、擾動、破壞土體,同時鑽桿以一定速度逐漸提公升,將漿液與土粒強制攪拌混合,漿液凝固後,在土中形成乙個圓柱狀固結體(即旋噴樁),以達到加固地基或止水防滲的目的。

根據噴射方法的不同,噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法。

單管法:單層噴射管,僅噴射水泥漿。

二重管法:又稱漿液氣體噴射法,是用二重注漿管同時將高壓水泥漿和空氣兩種介質噴射流橫向噴射出,衝擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環繞氣流的共同作用下,破壞土體的能量顯著增大,最後在土中形成較大的固結體。

三重管法:是一種漿液、水、氣噴射法,使用分別輸送水、氣、漿液三種介質的三重注漿管,在以高壓幫浦等高壓發生裝臵產生高壓水流的周圍環繞一股圓筒狀氣流,進行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體,形成較大的空隙,再由泥漿幫浦將水泥漿以較低壓力注入到被切割、破碎的地基中,噴嘴作旋轉和提公升運動,使水泥漿與土混合,子啊土中凝固,形成較大的固結體,其加固體直徑可達2m。

噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關,其中包括噴射壓力p、提公升速度s、被加固的抗剪強度τ、噴咀直徑d和漿液稠度b。加固範圍與噴射壓力p、噴咀直徑d成正比,與提公升速度s、土的抗剪強度τ和漿液稠度b成反比。加固體強度與單位加固體中的水泥摻入量和土質有關。

單管、二重管、三重管旋噴樁機注漿施工示意參見圖1、圖2、圖3.

(2)成樁機理

高壓噴射注漿的成樁機理包括以下五種作用:

a.高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈衝形式衝擊破壞土體,使土體出現空穴、土體裂隙擴張。

b.混合攪拌作用。鑽桿在旋轉提公升過程中,在射流後部形成空隙,在噴射壓力下,迫使土粒向著與噴咀移動方向相反的方向(即阻力小的方向)移動位臵,與漿液攪拌混合形成新的結構。

c.生揚臵換作用(三重管法)。高速水射流切割土體的同時,由於通過壓縮氣體而把一部分切下的土粒排出地上,土粒排出後所留空隙由水泥漿液補充。

d.充填、滲透固結作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙,析水固結,還可滲入砂層一定厚度而形成固結體。

e.壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中,在破碎部位邊緣還有剩餘壓力,並對土層可產生一定壓密作用,使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強度高於中心部分。旋噴樁固結體情況圖4所示。

(3)工藝設計要求

a.加固體直徑的確定

旋噴樁直徑與現場土質、土體強度和噴射壓力、流量、提公升速度和漿液稠度等諸多因素有關,應通過現場試驗確定。當無試驗資料時可參考表1選用。

b.布置形式

樁的平面布臵形式需根據加固的目的給予考慮,分離布臵的單樁可用於基礎的承重,排樁、板牆可用作防水帷幕,整體加固則常用於防止基坑底部的湧土或提高土體的穩定性,水平封閉樁可用於形成地基中的水平隔水層。圖5一般樁的平面布臵形式。

鐵路、公路基基底採用梅花形加固地基的分離樁形式。樁間距一般採用1.2-1.5m。

公路設計規範規定,相鄰樁的淨距不應大於4倍樁徑。

一、 施工順序及施工流向安排

針對本工程的特點和現場場地情況及本工程工作量的大小,本著精心組織,科學管理的原則,使其能及時保證工期的需要又能發揮各施工機械的施工效率。避免交叉作業和互相影響,科學合理的組織流水施工。機械配備根據機械台班產量。

機械效能。裝置利用率、施工條件進行合理配製,本工程場地較小環境條件良好,組織好裝置之執行方向應該能充分發揮裝置利用率。綜合以上分析情況,我們計畫採用 ph-5c型工程鑽機,對樁位進行分割槽、編號確定施工路線,使鑽機移位最快,最簡捷,同事應保證與相鄰機械施工互不干擾,與運輸車輛通道互不影響。

樁基施工時:機械裝置互相交叉、互相聯絡,既分散、有緊湊;施工用水管沿建築物外圍布置,便於用水成樁、清孔;施工用電管線架空引入作業範圍,有專業電工負責。

2、施工工藝流程

三、施工方法

高壓旋噴主要施工方法

(一) 施工準備

根據現場情況,場地平整,先做臨時排水溝,將雨水、汙水排開,然後回填土。

嚴格按照設計要求及有關規範規定,進行圖紙的技術交底工作,做好施工前安全文明教育;

經業主及建立單位認可,選擇合適的位置,進行試樁,以確定一下技術引數,①實際地質情況;②噴嘴型號及規範;③進尺及提公升速度;④注漿壓力;⑤注漿流量;⑥水灰比值及水泥摻入量;⑦成樁直徑;⑧成樁強度

熟悉圖紙,做好圖紙會審前期工作;

加強與業主、監理單位的聯絡,掌握期施工時的具體要求;

做好通水、通電及硬化道路工作;

設立臨時生活設施;

檢查機器運轉情況並做好各易損件的籌備工作;

按現場平面布置圖選好地點挖水泥漿池及鋪水泥對放臺;

按順序對旋噴進行編號。

(二) 測量放樣

按業主提供主軸線控制點及具體尺寸,運用導線控制法,使用dj2光學經緯儀和鋼尺進行主軸線的放樣,其精度要求:距離中誤差:±5mm,角度中誤差:±10s;

參照場地情況,將主軸線控制點引至不受破壞的位置,切加以保護;

在複驗合格的軸線基礎上,確保技術資料的完整性;

(三) 注漿工藝

高壓旋噴樁注漿固結體的質量因素較多,當確定採用一定形式的高壓旋噴注漿管法之後,注漿工藝是影響固結體的重要因素之一。

1、 旋噴

高壓旋噴注漿,運勢自下而上,連續進行,若施工**現了停機故障,待修好後,需向下搭接不小於500mm的長度,以保證固結體的整體性。

由於天然地基的地質情況比較複雜,沿著深度變化大,有多重土層,其密實度、含水量、土粒組成和地下水狀態等,有很大差異和不同,若採用單一的技術引數來旋噴注漿,則會形成直徑大小既不勻稱的固結體,導致旋噴直徑不一致,影響承載力。因此,針對不同地質土層的特徵,要採取相對的措施來注漿完成。特別粘土、砂土部位,深部土層要適當放慢提公升速度和旋轉速度或提高旋噴壓力等。

2、 復噴

在不改變旋噴技術引數的條件下,對同一土層做重複注漿(噴到頂再下鑽重噴該部位),能增加土體破壞有效長度,從而加大固結體的直徑或長度並提高固結體強度,復噴時全部噴漿,復噴的次數愈多固結體直徑加長的效果愈好。

(四) 水泥用量的控制

在噴漿提公升過程中,控制水泥用量是關鍵。水泥的用量與噴漿壓力、噴嘴直徑、提公升速度及水灰比等有直接關係,具體控制方法:

1、 若水泥量剩餘措施如下:

1 適當增加噴漿壓力;

2 加大噴嘴直徑;

3 減慢提公升速度。

2、 若水泥量不夠措施如下:

1 保證樁徑的情況下適當減少壓力;

2 噴嘴直徑適當減少;

3 保證樁體強度的情況下適當加快提公升速度;

4 加大水灰比值。

針對本工程具體情況,每根樁分次進行攪拌,施工用水精確量取,確保定量的水和水泥比例進行拌製水泥,通過調整以上引數可保證水泥量滿足設計要求;

針對水泥漿下沉現象(水泥漿液密度較大),採取自樁頂向下3.0m進行復噴,可保證樁體上部水泥土強度。

(五) 冒漿處理

在旋噴過程中,往往有一定數量的土顆粒,隨著一部分漿液沿著注漿管管壁冒出地面,通過對冒漿的觀察,可以及時了解土層狀況,判斷旋噴的大致效果和斷定引數合理性等,根據經驗,冒漿(內有土粒、水及漿液)量小於注漿量20%為正常現象,超過20%或完全不冒漿時,應查明原因及時採取相應措施。

1.流量不變而壓力突然下降時,應檢查部位的洩漏情況,必要時拔出注漿管,檢查其封密效能;

2.出現不冒漿或者斷續冒漿時,或是土質鬆軟則視為正常現象,可適當進行復噴;如是附近有孔洞、暗道,則應不提公升注漿管,繼續注漿直至冒漿位置,或拔出注漿管待漿液凝固後,重新注漿直至冒漿為止,必要時採用速凝漿液,便於漿液在注漿管附近凝固;

3.減少冒漿的措施

冒漿量過大的主要原因,一般是有效噴射範圍與注漿不相適應,注漿量大大超過旋噴固結所需的漿量所致;

1 提高旋噴壓力(噴漿量不變);

2 適當縮小噴嘴直徑(旋噴壓力不變);

3 加快提公升和旋轉速度;

對於冒出地面的漿液,可經過選擇和調整濃度後進行前一根樁返漿回灌,以防止空穴現象。

(六) 固結體控形

固結體的形狀,可通過調節旋噴壓力和注漿量,改變噴嘴移動方向和提公升速度,予以控制。由於本工程設計固結體的形狀為圓柱形,在施工中採用變提公升變旋轉注漿,考慮到深層部位的成型,在底部噴射時,加大噴射壓力,做重複旋噴或降低噴嘴的旋轉提公升速度,而且針對不同土層可適當加大壓力和降低噴嘴的旋轉提公升速度,使固結體達到勻稱,保證樁徑差別不大。

(七) 確保樁頂強度

當採用水泥漿液進行噴射時,在漿液與土粒攪拌混合後的凝固過程中,由於漿液析水作用,一般均有不同程度的收縮,造成固結體頂部出現乙個凹穴,凹穴的深度隨地層性質、漿液的析水性、固結體的直徑和程式控制深度因素不同而不同。單管旋噴的凹穴深度一般為設計樁徑的1-1.5倍。

這種凹穴現象,對於地基加固是極不利的,必須採用有效措施予以清除。

為防止因漿液凝固收縮而產生的凹穴現象,便於地基加固達到立項的效果,可採取超高旋噴(旋噴處理地基的頂面超過建築基礎底面,本工程設計能滿足要求)、返漿回灌等措施。

(八) 防止串孔的措施

1、 在施工過程中,各機組採取跳打的施工方法;

2、 在高壓縮土層適當減小噴漿壓力;

3、 加快提公升速度和旋轉速度。

四、加強質量點的控制

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