高壓旋噴樁在地基加固施工中的應(yīng)用
2015-06-11
1.引言
所謂高壓旋噴樁，就是利用鉆機(jī)把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使水泥漿液以高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，當(dāng)能量大、速度快和呈脈動(dòng)狀的噴射流的動(dòng)壓超過土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，土粒從土體剝離下來，除部分土粒隨水泥漿冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與水泥漿攪拌混合并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小有規(guī)律的重新排列。水泥漿凝固后在土中形成一個(gè)固結(jié)體，從而使地基得到加固。
2.高壓旋噴樁的工藝類型
旋噴樁基本工藝類型有三種，即單管法、二重管法、三重管法。
2.1單管旋噴法
通過單根管路，利用20MPa左右的高壓漿液，噴射沖切破壞土體，同時(shí)借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升，使?jié){液與土體混合凝固，成樁直徑為40～80cm。其加固質(zhì)量好，施工速度快和成本低，但固結(jié)體直徑較小。
2.2二重管旋噴法
在單管法的基礎(chǔ)上又加以壓縮空氣，并使用雙通道的二重灌漿管。在管的底部側(cè)面有一個(gè)同軸雙重噴嘴，高壓漿液以20MPa左右的壓力從內(nèi)噴嘴中高速噴出，在射流的外圍加以0.7MPa左右的壓縮空氣噴出。在土體中形成直徑明顯增加的柱狀固結(jié)體，直徑可達(dá)80～150cm。
2.3三重管旋噴法
使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重灌漿管。在以高壓裝置產(chǎn)生的20MPa左右的高壓水噴射流的周圍，環(huán)繞一股0.7MPa左右的圓筒狀氣流，進(jìn)行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再另由泥漿泵注入壓力為2～5MPa的漿液填充，噴嘴坐旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，最后在土提中形成較大的柱狀固結(jié)體，直徑可達(dá)80～200cm。
?。╝）單管旋噴法；（b）二重管旋噴法；（c）三重管旋噴法
3.高壓旋噴樁施工技術(shù)
3.1施工前的準(zhǔn)備
工程開工前，材料員針對(duì)本工程施工所需的主要材料水泥，根據(jù)施工預(yù)算，制訂采購計(jì)劃。所采購的材料應(yīng)符合公司合格供方名錄，并同供應(yīng)商簽訂供貨合同。要求供應(yīng)商所供的材料質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，供貨及時(shí)，滿足進(jìn)度要求。材料進(jìn)場后，按規(guī)定送質(zhì)監(jiān)站復(fù)驗(yàn)，合格后方可使用。根據(jù)工程地質(zhì)情況及業(yè)主工期要求，合理選用高壓旋噴樁機(jī)進(jìn)場施工。其它輔助工具有壓漿管、攪拌筒，高壓送漿泵、空壓機(jī)等，開工前進(jìn)行一次維收保養(yǎng)。
工程開工前，組織主要管理人員學(xué)習(xí)有關(guān)規(guī)范、規(guī)程文件，了解地質(zhì)情況。組織主要管理人員仔細(xì)研究施工圖，并將有疑問之處提問建設(shè)單位或設(shè)計(jì)單位，參加施工圖紙會(huì)審和設(shè)計(jì)圖紙交底。
3.2鉆孔與引孔驗(yàn)收
鉆孔是高噴灌漿中最重要的工序之一，需嚴(yán)格控制造孔質(zhì)量。鉆機(jī)安放時(shí)用吊車配合移動(dòng)到設(shè)計(jì)孔位上，調(diào)整好鉆桿的垂直度及水平位置，對(duì)準(zhǔn)孔位中心，縱橫向偏差不得大于5cm，為保證鉆孔達(dá)到規(guī)范要求的垂直度偏差1.5％以內(nèi)。鉆機(jī)到位后，用枕木支起，水平尺校正立軸、機(jī)腳，做到平穩(wěn)、對(duì)正。立軸豎直后試轉(zhuǎn)一次，最后用地錨將鉆機(jī)腳鎖定。在鉆孔過程中要經(jīng)常復(fù)核立軸是否豎直，若有偏差立即校正。鉆混凝土采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)，地基部位采用合金鉆進(jìn)。鉆孔完畢后，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理人驗(yàn)收，驗(yàn)收內(nèi)容主要是引孔孔深、孔位、以及觀察是否坍塌，并準(zhǔn)備噴射作業(yè)。
3.3噴射注漿作業(yè)
將注漿管下到預(yù)定深度后，進(jìn)行地下試噴，一切正常后即可自下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。施工過程中，必須時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間、氣漿流量及壓力、提升速度、等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，并隨時(shí)做好記錄，如遇故障及時(shí)排除。
上提旋噴施工時(shí)，要做好壓力、流量和冒漿量的測量工作，并按規(guī)定逐次記錄，各配套設(shè)備開啟應(yīng)有順序：空載啟動(dòng)空壓機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再空載啟動(dòng)高壓泵，然后向孔內(nèi)送風(fēng)，使風(fēng)壓和泵壓逐漸升到規(guī)定值后即可開動(dòng)注漿泵，待泵量正常后估計(jì)水泥漿已流出噴頭時(shí)，即可按要求邊旋轉(zhuǎn)、邊提升進(jìn)行旋噴作業(yè)。旋噴管插入預(yù)定深度后，及時(shí)按設(shè)計(jì)配合比配制漿液，按設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速原地旋轉(zhuǎn)噴管。輸入高壓水泥漿液，待泵壓升至設(shè)計(jì)規(guī)定值且孔口返漿且比重大于1.3時(shí)提升旋噴管，進(jìn)行由下而上的旋噴注漿作業(yè)。在旋噴過程中，嚴(yán)格記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括制漿漿液比重、回漿比重、漿壓、提升速度、進(jìn)返漿流量。根據(jù)地層預(yù)知情況，初步擬訂的噴漿數(shù)據(jù)如下，實(shí)際施工時(shí)參數(shù)根據(jù)旋噴灌漿試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整。
旋噴中需拆卸注漿管時(shí)，應(yīng)先停止提升和回轉(zhuǎn)，同時(shí)停止送漿，然后逐漸減少風(fēng)壓，最后停機(jī)，拆卸完畢繼續(xù)旋噴時(shí)，開機(jī)順序必須遵守操作要求的規(guī)定，為防止旋噴固結(jié)體脫節(jié)，應(yīng)使旋噴孔段互相搭接大于0.15m，旋噴作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)停漿高度后，即可停風(fēng)，繼續(xù)注漿，待水泥漿從孔口返出后，停止注漿，立即將吸水管移至清水箱，開泵抽吸清水，并拔出注漿管，待吸入清水將注漿管中的水泥漿頂出后，即可停泵。
旋噴結(jié)束后，卸下的注漿管應(yīng)立即用清水將其各通道沖洗干凈并擰上堵頭。注漿泵、送漿管路和攪拌機(jī)等都要用清水徹底清洗。壓氣管路和高壓泵管路也要分別送風(fēng)、送水沖洗干凈。旋噴注漿后，由于漿液吸水作用，一般均不同程度收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，待水泥漿終凝后，立即清洗凹穴，并及時(shí)用水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌。
3.4回灌和起拔套管
旋噴灌漿至套管部位（上限）后，應(yīng)關(guān)閉高壓水，繼續(xù)充填水泥漿直至孔口回漿濃度達(dá)到1.6。拔起旋噴管后，繼續(xù)向孔內(nèi)回灌比重1.65的濃水泥漿，直至孔內(nèi)液面不再下降。回灌是很重要的工序，可以對(duì)旋噴體上部起到較好的填充效果。
4.質(zhì)量檢查
旋噴固結(jié)體系在地層下直接形成，屬于隱蔽工程，因而不能直接觀察到旋噴樁體的質(zhì)量。必須用比較切合實(shí)際的各種檢查方法來鑒定其加固效果。限于目前我國技術(shù)條件噴射質(zhì)量的檢查有開挖檢查、室內(nèi)試驗(yàn)、鉆孔檢查、載荷試驗(yàn)。
旋噴樁檢驗(yàn)分為施工前檢查和施工后的檢查，施工前先進(jìn)行旋噴試驗(yàn)固結(jié)體，主要通過檢查確定旋噴參數(shù)、水泥漿配件、外加劑材料，旋噴質(zhì)量等，施工后檢查為旋噴固結(jié)體在土層形成后進(jìn)行，檢驗(yàn)方法采用鉆孔注水檢查、鉆孔取芯芯樣抗壓、抗?jié)B試驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)間為噴射施工結(jié)束后4周進(jìn)行，檢查數(shù)量為旋噴固結(jié)體數(shù)量的2%～5%，每個(gè)加固工程至少2個(gè)，檢查點(diǎn)布置在施工中出現(xiàn)異常情況的部位或地質(zhì)情況復(fù)雜、可能對(duì)高噴灌漿質(zhì)量產(chǎn)生影響的部位，也可是監(jiān)理人認(rèn)為需檢查的部位。
5.結(jié)束語
綜上所述，高壓旋噴樁地基處理技術(shù)是一種專業(yè)性非常強(qiáng)的施工技術(shù)，在施工前要做好施工準(zhǔn)備工作，施工過程中要合理選擇各種施工技術(shù)參數(shù)，嚴(yán)格做好各個(gè)施工程序的質(zhì)量控制工作，從而使旋噴樁的質(zhì)量得到有效保證。
