随着现代化建设的发展,建设用地紧张。近年来地下使用面积在逐步的加大,为了解决地下基坑支护与已建结构物的基坑连接形成一个整体,同时满足基坑连接部位不渗漏要求等,旋喷桩得到广泛的运用。 旋喷桩主要机理和应用范围:
高压喷射灌浆是利用高压水或高压浆液形成的高速射流冲击、切割土体,并充填水泥浆液掺混其中形成柱桩或板墙的凝结体,用以用于硬接头处理、地质条件复杂、土质硬深沉搅拌桩施工不了的地质、回填土土层较厚,障碍物多的地质,基础防渗或提高地基承载力,旋喷在地层中形成圆桩体;摆喷形成板墙状凝结体;单管法是喷射水泥浆单种介质;双管法是水泥浆和压缩气同轴喷射以增大桩径;三管法是水、气、浆三种介质射流以增大桩径。
旋喷桩的特点:
旋喷桩与混凝土防渗墙相比造价低施工速度快,与深层搅拌桩相比可以克服地下障碍物的影响,适应性比较好。
我们工程旋喷桩采用“三重管法”施工,桩径Φ800mm,相邻桩搭接300,采用32.5级普硅水泥,水灰比为1.0,每米水泥用量为650公斤。
旋喷桩工作参数参考值如下:水泥浆的水灰比1:1.0,喷浆压力为2MPa,喷浆量为100~150L/min,气压0.7MPa,风量为10m3/min,水压30MPa,水流量80~120L/min,提升速度10cm/min,旋喷速度为10r/min。旋喷桩在实际施工前应进行现场试验确定工作实际参数,以保证桩径和搭接量,使止水帷幕能有效地止水。
一、 主要做好施工方案,有效的按施工组织设计组织施工。
1)、根据地质部门提供的地质勘察报告,该工程地质情况具体如下: 1、岩土层结构分布特征
拟建场地表层为人工填土,其下为全新统(Q4)河流相新近沉积的粉质粘土、淤泥质土,粉细砂、中细砂等,下部为更新统(Q3)沙砾土,底部为白垩系上统浦口组(K2P)风化基岩。在勘察深度内,拟建场地岩土层可分为八大工程地质层,十三个亚层,现自上至下分述如下:
①杂填土(Q4ml):灰褐色夹杂色,松散,稍湿,主要由建筑垃圾及少量生活垃圾混粉质粘土组成,局部为素填土;在原鱼塘处底部分布0.30~0.50米厚的淤泥质填土,层厚1.20~5.60米。
②1粘土(Q4al):灰黄色-灰色,饱和,软-可塑,中高压缩性。无摇振反应,刀切面光泽,干强度与韧性中等偏高。局部夹薄层粉土。该层局部缺失,层顶埋深1.20~2.90米,层厚0.00~2.40米。
②2粉土(Q4al):青灰色,饱和,稍密,中高压缩性。摇振反应较快,刀切面粗糙,干强度与韧性低。夹薄层粉质粘土。该层局部分布,层顶埋深1.50~4.00米,层厚0.00~3.60米。
③1淤泥质粉质粘土夹粉土(Q4):灰色,饱和,流塑,高压缩性。无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度与韧性中等。粉土呈薄层状,单层厚度2-5mm,
al
底部富集。无侧限抗压强度qu=35.2KPa,灵敏度St=3.2-4.4,属中-高灵敏土。该层整个场区均有分布。层顶埋深1.50~6.60米,层厚4.00~13.30米。
③2粉土夹粉质粘土(Q4al):灰色,饱和,稍密,中压缩性。摇振反应较迅速,刀切面粗糙,干强度与韧性低。粉质粘土呈薄层状,分布不均,局部夹薄层粉砂。该层整个场区均有分布。层顶埋深7.20~15.80米,层厚1.30~8.20米。 ④1粉砂夹粉土(Q4al):青灰色,饱和,稍密,中高压缩性。矿物成分以长石、石英为主,含少量白色云母片。该层为过度层,土质不均,夹薄层状粉质粘土。层顶埋深12.20~19.50米,层厚1.20~8.00米。 ④2粉砂(Q4al):青灰色,饱和,中密,中低压缩性。矿物成分以长石、石英为主。具水平沉积层理,含少量腐植物。层顶埋深15.90~25.40米,层厚10.00~14.60米。
④3粉细砂(Q4al):青灰色,饱和,中-密实,中低压缩性。矿物成分以长石、石英为主。具水平沉积层理,局部夹少量粉砂、粉土。层顶埋深24.20~33.10米,层厚8.20~16.90米。
⑤粉质粘土(Q4al):灰色,饱和,可塑,中压缩性。无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度与韧性中等。层顶埋深44.90~47.90米,层厚1.30~4.50米。 注:⑤粉质粘土以下土层在这里就不一一介绍了。
二、高压喷射注浆支护壁施工过程控制要求 (一)机具设备及材料要求
1、高压喷射注浆法主要机具设备包括:高压泵、钻机、浆液搅拌器等;辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材、阀门、接头安全设施等。
三重管系以三根互不相通的管子,按管径大小在同一轴线上重合套在一起,用于向土体内分别压入水、气、浆液。内管由泥浆泵压送2MPa左右的浆液;中管由高压泵压送20MPa左右的高压水;外管由空压机压送0.5MPa以上的压缩空气。空气喷嘴套在高压水喷嘴外,在同一圆心上。三重管由回转器、连接管和喷头三部分组成。回转器指三重管的上段,内安有支承轴承,当钻机转盘带动三重管旋转时,回转器外部不转内部转;连接管是指三重管的中段,为连接水、气、浆液的通道,旋转是由钻机转盘直接带动连接管使整根三重管旋转,根据旋喷深度可将多节连接管接长;喷头是指三重管的下段,其上装有喷嘴,是旋喷时向土层中喷射水、气、浆液的装置,也随连接管一起转动。喷嘴制造材料为硬质合金管,D0≈2mm左右。
浆液搅拌可采用污水泵自循环式的搅拌罐或水力混合器。
辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存、运输系统以及各种管件、阀门、接头、压力流量仪表、安全设施等。
2、材料
水泥:采用强度等级为PO:32.5水泥,经复试合格后。按设计要求配制
水泥泥浆,水灰比为1:1~1.5:为消除离析,施工时采取技术措施,再加入水泥用量3%的陶土、0.9‰的碱。浆液宜在旋喷前1h以内配制,使用时滤去硬块、砂石,以免堵塞管路和喷嘴。
(二)施工要点
1、三重管旋喷法施工工艺流程:振动沉桩机就位,放桩靴,立套管,安振动锤→套管沉入设计深度→拔起一段套管,卸上段套管,使下段露出地面(使h>要求的旋喷长度)→套管中插入三重管,边旋、边喷、边提升→自动提升旋喷管→拔出旋喷管与套管。
2、施工前先进行场地平整,挖好排浆沟,做好钻机定位。要求钻机安放保持水平,钻机保持垂直,其倾斜度不得大于1.5%。
3、高压注浆法施工程序为:机具就位→贯入注浆管、试喷射→喷射注浆→拔管及冲洗等。
4、三重管法施工须预先用钻机或振动打桩机钻成直径150mm的孔,然后将三重注浆管插入孔内,按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求,由下而上进行喷射注浆,注浆管分段提升的搭接长度不小于100mm。
5、在插入旋喷管前先检查高压水与空气喷射情况,各部位密封圈是否封闭,插入后先作高压水射水试验,合格后方可喷射注浆。如因塌孔插入困难时,可用低压(2MPa)水冲孔喷下,但须把高压水喷嘴用塑料包裹,以免泥土堵塞。 6、喷嘴直径、提升速度、旋喷速度,喷射压力、排量等旋喷参数见下表,或根据现场试验确定。
旋喷施工主要机具和参数 项目 喷嘴孔径(mm) 参数 喷嘴个数 旋转速度(r/min) 提升速度(mm/min) 高压泵 机具性能 空压机 泥浆泵 压力(MPa) 流量(L/min) 压力(MPa) 流量(L/min) 压力(MPa) 流量(L/min) 0.0009
三重管法 Φ2~3 1~2 5~15 50~150 20~40 60~120 0.7 1~3 3~5 100~150 (1~1.5):1:0.03:浆液配合比: 水:水泥:陶土:碱
7、当采用三重管法旋喷,开始时,先送高压水,再送水泥浆和压缩空气,在一般情况下,压缩空气可晚送30s。在柱底部边旋转边喷射1min后,再进行边旋转、边提升、边喷射。
8、喷射时,先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时,应体制提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即进行检查排除故障;如发现有浆液喷射不足,影响桩体的设计直径时,应进行复核。
9、当处理既有建筑地基时,应采取速凝浆液或大间隔孔旋喷和冒浆回灌等措施,以防旋喷过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象,影响被加固建筑及邻近建筑。
10、桩喷浆量Q(L/根)可按下式计算: Q= (H/v)·q·(1+β) 式中:H— 旋喷长度(m);
v— 旋喷管提升速度(m/min); q— 泵的排浆量(L/min);
β— 浆液损失系数,一般取0.1~0.2。
旋喷过程中,冒浆量应控制在10%~25%之间。对需要扩大加固范围或提高强度的工程,可采取复喷措施,即先喷一遍清水,再喷一遍或两遍水泥浆。
11、喷到桩高后应迅速拔出注浆管,用清水冲洗管路,防止凝固堵塞。相邻两桩施工间隔时间应不小于48h,间距应不小于4~6m。
三、高压喷射注浆地基施工事后(验收)控制要点
1、工程施工前应检查水泥,外掺剂等原材料的质量,桩位,压力表、流量表的精度和灵敏度,高压喷射设备的性能。
2、工程施工中应检查预先设定的施工参数(压力、水泥浆量、提升速度 、旋转速度等)及施工程序。
3、工程施工结束后,应按有关规定检验桩体强度、平均直径、桩身中心位置、桩体质量。桩体质量检验应在施工结束后28d进行。
4、高压喷射注浆地基质量检验标准应符合下表的要求:
高压喷浆注浆地基质量检验标准 项序目 号 12允许偏差或允许值 检查项目 水泥及外掺剂数量 水泥用量 桩体强度单位 数值 符合出厂要求 设计要求 设计要求 检查方法 查产品合格证书或抽样送检 查看流量表及水泥浆水灰比 按规定方法 主控项目 3或完整性检验 412一般项目 3456地基承载力 钻孔位置 钻孔垂直度 孔深 注浆压力 桩体搭接 桩体直径 桩身中心允许偏差
设计要求 mm % mm 按设定参数指标 mm mm >200 ≤50 ≤50 ≤1.5 ±200 按规定方法 用钢尺量 经纬仪测钻杆或实测 用钢尺量 查看压力表 用钢尺量 开挖后用钢尺量 开挖后桩顶下500mm处用钢尺量,D为桩径
7
≤0.2D
在本工程施工过程中,严格按照国家相关技术规范组织施工,所有旋喷桩经检测合格,所有桩身结构完整,开挖后无一处有渗漏现象,桩身质量满足设计要求,桩位偏差符合验收规范要求。
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