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旋噴注漿法加固巖土地基
導語：對于灰巖地區，由于工程地質條件較差，存在大量的土洞、軟土層、溶洞、節理、裂隙等不良地質現象，往往極大地影響著樁基礎的設計與施工。采用高壓旋噴復合地基處理技術，解決了在巖溶地區挖孔樁、灌注樁、鉆(沖)孔樁難于成樁且工期無法保證的技術難題，地基處理效果顯著，克服了灰巖地區各種不良地質現象的影響，增加了基礎施工的安全性。
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定深度,利用高壓水泥漿切割原狀土后,借助注漿管的旋轉和提升運動,使高壓水泥漿與崩落下來的土充分攪拌混合,經過區一段時間凝固在土體中形成圓柱狀固結體,從而加固地基的方法.根據注漿的方法,分為單管法、雙管法和多重法,這里介紹的是最簡便實用的單管旋噴注漿法,其形成的固結體稱為旋噴樁,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越性,在秦沈客運專線橋頭路基、涵洞基礎的地基加固施工中得到了廣泛應用。
2工程概況
秦沈客運專線A20標段DK372+649.51-6m涵,線路經過地段為遼河沖積平原,表層為砂粘土，其下主要以細砂、粉砂為主夾優軟臥,最下層則以叫砂為川據設計文件及地質補勘,該涵址處地質情況:自地面0~4m為砂粘土,呈黃色,軟塑狀態為粉砂,灰色處于潮濕中密狀態,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,含有礫石。
根據設計文件,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,總計數量為300根。
3施工準備
3.1施工機具
旋噴注漿的主要機具:SH-30型地質鉆機及SNH-H30高壓灰漿泵和配用的小型機具。
3.2主要材料
1)水泥:唐山啟新水泥廠生產的馬牌普硅425袋裝水泥,經試驗各項指標滿足注漿要求。
2)水采用地下水，經檢驗符合施工用水標準。
3)早強劑：山西省武鵬化工廠生產的WP高效早強減水劑。
4)所有材料由現場值班技術人員采用配備的計量器具量取投入使用。
3.3工藝性試樁
1)室內試驗
采用工程地質鉆機在施工區域取出加固范圍內的粉砂〈含粘性土〉,經試驗,土的含水量為w=34%,液性指數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),早強劑摻加量為水泥用量的0.8%。
2〉試樁施作
將施工機具就位在施工地點施工作試樁，施工參數: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,旋轉速度:20r/min。
調整好鉆機的平整、垂直度,鉆孔、旋噴完成試樁的作業,共施作試樁2根。
3)試樁檢測
根據《建筑地基處理技術規范》〈JGJ79-91〉的規定并參照TB10113一96對粉噴樁檢測的規定，在噴射注漿7d后，采用輕便觸探儀(N10)對旋噴樁的質量進行檢查，當N10擊時視為合格;經檢驗兩試樁均滿足要求。開挖樁頭長1~1.5m觀察旋噴成樁的效果，經檢查樁體均質，無斷層、夾碴情況，樁徑誤差符合規定規范要求，因而確認確定的施工參數可以用于此工點旋噴樁施工.
4施工工藝
4.1工藝流程圖
4.1.1鉆機就位
將場地清理平整達到施工條件,根據樁位布置圖在場地上布孔,把鉆機安裝到施工位置,使鉆頭對正樁位中心,對點誤差不大于50mm,并檢查鉆機的垂直度。采用低壓〈O.5MPa左右〉水進行射水試驗,確認噴嘴暢通,壓力正常方可使用.
4.1.2鉆孔
射水試驗結束后,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,繼續施鉆直到達到設計標高為準;停止射水擰下第一根鉆桿,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行,把水先加入攪拌桶內,再加入水泥和早強劑,開動攪拌機拌和10~20min,擰開攪拌桶底部的閱門,漿液流人過濾篩進行兩次過濾,過濾結束后漿液放人漿液池內。采用高壓泥漿泵抽取漿液,注人注漿管準備噴漿.
4.1.4旋噴
高壓泥漿泵將水泥漿注入注漿管,漿液壓力達到14~24MPa,旋轉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、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噴漿,當漿液壓力恢復至旋噴壓力〈2OMPa左右〉后,重新開始提升鉆桿,依次循環作業,直至噴嘴提升至樁頂設計標高后繼續采用低壓5MPa左右噴漿1~2min。
4.1.5終孔
旋噴結束后先停風、停水,繼續用泥漿泵低壓(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,將鉆機移至新位置作業.
4.2施工注意事項
4.2.1每次拆換一根鉆桿后應將噴嘴自原高度下插loomm左右,以高壓復噴2min,再開始提升.鉆桿實施下一循環的旋噴作業。
4.2.2旋噴作業過程因機械故障等中斷后,下一次作業應重新鉆孔至設計孔底然后實施旋噴、作業。
4.2.3旋噴過程出現壓力驟升或驟降時應停止作業,提出鉆桿,查明原因方可恢復施工.
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%,當其大于注漿量的20%或完全不冒漿時,應查明原因并采取相應措施。
4.2.5通過不同地層的分界位置時,應對此位置上、下各不小于0.4m的高度范圍復噴一次以確保質量.
4.2.6無論鉆孔或旋噴作業過程中鉆機的垂直度都必須控制在1.5%以內,以有效防止因鉆在點機傾斜過大產生的加固深度不能滿足設計要求的情況。
4.2.7施工中所有材料必須在有效使用期限內,并經試驗合格方可投入使用。施工的所有原始資料均應保存完整。
4.3施工組織
該工點引進旋噴設備兩套,每套設備設置一個施工班組,每班組由7~8人組成,技術員1名,負責施工全過程的技術管理工作,包括原始資料的記錄、質量監督及施工過程出現問題的處理和反饋等。組長1名,負責該機組的指揮,協調各工序以便正常作業。操作工3名,機械工l名,輔助工人2名。采取兩班制作業,每班8h,每套機械每日完成14~18根樁.
4.4旋暇質量檢驗
對旋噴樁的質量檢驗主要包括z樁體的整體性、均勻性,樁體的直徑、垂直度及樁體的強度特征.根據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-91〉第1.0.4條的規定并結合《秦沈客運專線鐵路路基施工技術細則以試行)〈1994年4月鐵道部建設管理司印發〉第4.7.3條的相關要求采取鉆孔取芯和載荷試驗兩種方法進行檢測,檢測點的頻率為總孔數的2~5%,最少不少于2個點,成樁28天后進行檢驗。
經甲方指定的檢驗單位檢驗該工點旋噴樁均符合設計要求和檢驗標準.
5結束語
旋噴注漿法加困地基施工機具簡單、噪音及振動小、施工速度快、成本低,且工藝易于掌握,經對復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,用以實施較大深度的土質基坑、水下基坑的圍護,這將使此方法得到更廣泛的應用。
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