旋喷注浆法加固地基施工
摘要本文通过对旋喷注浆法的加回原理和在秦沈客运专线A-20标段涵洞基础加固施工中应用情况的介绍,以工程实例说明单管旋喷法的施工工艺、施工质量检测方法,并提出施工中应注意的问题,旨在推广旋喷注浆法在地下工程中的应用
关键词 高压 旋喷法 施工
1 加固原理
旋喷注浆法是把底部带有特殊喷嘴的注浆管置人土层中预定深度,利用高压水泥浆切割原状土后,借助注浆管的旋转和提升运动,使高压水泥浆与崩落下来的土充分搅拌混合,经过区一段时间凝固在土体中形成圆柱状固结体,从而加固地基的方法.根据注浆的方法,分为单管法、双管法和多重法,这里介绍的是最简便实用的单管旋喷注浆法,其形成的固结体称为旋喷桩,此法对于含有粗糙土、砂砾土的软弱地基加固具有其他方法所不及的优越性,在秦沈客运专线桥头路基、
涵洞基础的地基加固施工中得到了广泛应用。
2 工程概况
秦沈客运专线A20标段DK372+9.51-6m涵,线路经过地段为辽河冲积平原,表层为砂粘土，其下主要以细砂、粉砂为主夹优软卧,最下层则以叫砂为川据设计文件及地质补勘,该涵址处地质情况:自地面0~4m为砂粘土,呈黄色,软塑状态为粉砂,灰色处于潮湿中密状态,其中4.5m PA下饱和夹粘性土层,基本承载力[σ]100kpa,为软弱层$9.om以下为中砂,处于中密状态,含有砾石。
根据设计文件,为了满足基本承载力[σ]≥200 kpa的要求,采用旋喷桩加固,桩径60cm,加固深度自地面下2.4~9.6m〈桩长7.2m),桩纵横向间距为1.2m,按梅花型布置,总计数量为300根。 3 施工准备
3.1 施工机具
旋喷注浆的主要机具:SH-30型地质钻机及SNH-H30高压灰浆泵和配用的小型机
具,详见下表：
机具名称 地质钻机 高压灰浆泵 灰浆搅拌机 压浆管 高压胶管 发电机 计量器具 3.2主要材料
规 格 SH-30型 SNH-H300 单 位 台 台 数 量 2 2 备 注 0.2m3 Ф42 B19*45~345 14KW 台称、量具 台 m m 台 套 1 24 20 2 1 1)水泥:唐山启新水泥厂生产的马牌普硅425袋装水泥,经试验各项指标满足注浆要求。
2）水采用地下水，经检验符合施工用水标准。
3)早强剂：山西省武鹏化工厂生产的WP高效早强减水剂。
4)所有材料由现场值班技术人员采用配备的计量器具量取投入使用。
钻机就 3.3工艺性试桩 1）室内试验
制 浆 位 钻 孔 采用工程地质钻机在施工区域取出加固
浆液加压 堵射水旋喷注范围内的粉砂〈含粘性土〉,经试验,土的含 水量为w=34%,液性指数0.97,天然容重18。 4KN/m3,属中~高压缩性土。
通过试配并考虑浆液有效利用等因素, 确 定每m成桩水泥用量为276kg，水泥浆的配 合比为:C：W=1：1.15(重量比),早强剂掺 加量为水泥用量的0.8%。 2〉试桩施作
将施工机具就位在施工地点施工作试桩， 施工参数:注浆浆液压力：200Mpa，灰浆 泵浆液流量801/min，钻杆提升速度0.2r/min, 旋转速度:20r/min。
调整好钻机的平整、垂直度,钻孔、旋喷完成试桩的作业,共施作试桩2根。 3)试桩检测
根据《建筑地基处理技术规范》〈JGJ79-91〉的规定并参照TB10113一
96对粉喷桩检测的规定，在喷射注浆7d后，采用轻便触探仪（N10）对旋喷桩的质量进行检查，当N10击时视为合格；经检验两试桩均满足要求。开挖桩头长1~1.5m观察旋喷成桩的效果，经检查桩体均质，无断层、夹碴情况，桩径误差符合规定规范要求，因而确认确定的施工参数可以用于此工点旋喷桩施工.
4施工工艺
终 孔 4.1工艺流程图 4.1.1钻机就位
将场地清理平整达到施工条件,根据桩位布置图在场地上布孔,把钻机安装到施工位置,使钻头对正桩位中心,对点误差不大于50mm,并检查钻机的垂直度。采用低压〈O.5MPa左右〉水进行射水试验,确认喷嘴畅通,压力正常方可使用. 4.1.2钻孔
射水试验结束后,即可开始钻孔,水压由0.5MPa提高到1.OMh,一根钻杆用完后,停止曹射水,接长钻杆,继续施钻直到达到设计标高为准;停止射水拧下第一根钻杆,放入钢球堵住射水孔,再安上钻杆。 4.1.3制浆
制浆工作与钻也同时进行,把水先加入搅拌桶内,再加入水泥和早强剂,开动搅拌机拌和10~20min,拧开搅拌桶底部的阅门,浆液流人过滤筛进行两次过滤,过滤结束后浆液放人浆液池内。采用高压泥浆泵抽取浆液,注人注浆管准备喷浆. 4.1.4旋喷
高压泥浆泵将水泥浆注入注浆管,浆液压力达到14~24MPa,旋转钻杆待浆液从孔底冒出地面后开始提升钻杆,边喷浆、边旋转、边提升,待第一根钻杆完全提出地面后,停止喷浆,迅速拆除此根钻杆而后恢复喷浆,当浆液压力恢复至旋喷压力〈2OMPa左右〉后,重新开始提升钻杆,依次循环作业,直至喷嘴提升至桩顶设计标高后继续采用低压5MPa左右喷浆1~2min。 4.1.5终孔
旋喷结束后先停风、停水,继续用泥浆泵低压(5MPa)注浆,待浆液返回孔口方可停浆,尔后提出钻杆、将喷嘴冲洗干净,将钻机移至新位置作业. 4.2施工注意事项
4.2.1每次拆换一根钻杆后应将喷嘴自原高度下插loomm左右,以高压复喷2min,再开始提升.钻杆实施下一循环的旋喷作业。
4.2.2旋喷作业过程因机械故障等中断后,下一次作业应重新钻孔至设计孔底然
后实施旋喷、作业。
4.2.3旋喷过程出现压力骤升或骤降时应停止作业,提出钻杆,查明原因方可恢复施工.
4.2.4旋喷过程中,往往有一定量的土粒随着部分浆液沿注浆管壁冒出地面,一般此量小于注浆量的20%,当其大于注浆量的20%或完全不冒浆时,应查明原因并采取相应措施。
4.2.5通过不同地层的分界位置时,应对此位置上、下各不小于0.4m的高度范围复喷一次以确保质量.
4.2.6无论钻孔或旋喷作业过程中钻机的垂直度都必须控制在1.5%以内,以有效防止因钻在点机倾斜过大产生的加固深度不能满足设计要求的情况。 4.2.7施工中所有材料必须在有效使用期限内,并经试验合格方可投入使用。施工的所有原始资料均应保存完整。 4.3施工组织
该工点引进旋喷设备两套,每套设备设置一个施工班组,每班组由7~8人组成,技术员1名,负责施工全过程的技术管理工作,包括原始资料的记录、质量监督及施工过程出现问题的处理和反馈等。组长1名,负责该机组的指挥,协调各工序以便正常作业。操作工3名,机械工l名,辅助工人2名。采取两班制作业,每班8h,每套机械每日完成14~18根桩. 4.4旋暇质量检验
对旋喷桩的质量检验主要包括z桩体的整体性、均匀性,桩体的直径、垂直度及桩体的强度特征.根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91〉第1.0.4条的规定并结合《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则以试行)〈1994年4月铁道部建设管理司印发〉第4.7.3条的相关要求采取钻孔取芯和载荷试验两种方法进行检测,检测点的频率为总孔数的2~5%,最少不少于2个点,成桩28天后进行检验。
经甲方指定的检验单位检验该工点旋喷桩均符合设计要求和检验标准.
5结束语
旋喷注浆法加困地基施工机具简单、噪音及振动小、施工速度快、成本低,且工艺易于掌握,经对复合地基的沉降观测表明,这种方法加固地段沉降量较砂桩、袋装砂井、插塑板、碎石桩等加固段小得多,这也说明旋喷注浆法加固地基效果是良好的$如果在旋喷桩中插入粗钢筋或型钢,用以实施较大深度的土质基坑、水下基坑的围护,这将使此方法得到更广泛的应用。
高喷灌浆在水库除险加固中的应用
发表日期：2005-03-16 作者：杨红军 杨艳玲 来源：水利工程网 评论
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一、 概 述
二道河子水库位于内蒙古自治区赤峰市松山区西路嘎河中游，水库大坝为均质土坝，坝址左岸黄土包及溢洪道一带呈双层结构，上部为砂壤土和壤土，下部为砂卵砾石层；坝基覆盖层为砂卵石，并与黄土包下砂卵砾石层相互贯通，透水性强，渗透系数为８２～１２７ｍ／ｄ，砂壤土和壤土的渗透系数为０．２４ｍ／ｄ。这样的土层结构使大坝左岸黄土包和左坝端渗流不稳定，当库水位较高，蓄水时间较长时，左岸黄土包下游出现大面积漫浸，左坝端下游排水体下有集中渗流出现，伴有流水声，严重威胁着水库大坝的安全。 经过反复论证分析，决定采用高喷灌浆技术对该水库进行除险加固。 二、高喷灌浆防渗板墙施工设备及施工工艺 １．施工设备
主要施工设备为：造孔系统、高压水系统、压缩空气系统、制浆供浆系统、提升喷射系统和检测系统。 ２．施工工艺
高压喷射灌浆施工工艺流程见图１。
根据设计防渗板墙施工轴线和孔距确定孔位，并作好地面桩标记。钻头φ１５０ｍｍ，泥浆护壁，泥浆材料为钙质膨润土、黏土、黄土、细砂等。搅拌浆液采用联合搅浆机制浆，泥浆泵供浆，要求浆液拌合均匀，比重稳定。浆液材料为纯水泥浆，水泥为普通硅酸盐水泥。
喷射灌浆，将高喷管下入到孔内，按造孔记录及设计板墙底线控制下入深度，然后启动高压水泵、空气压缩机，搅浆机供浆，同时全面检查各管路是否封闭，水、浆、气压力及流量是否符合设计参数要求，喷射管的喷射方向是否对正。启动设备３ｍｉｎ后，待水泥浆从孔口返浆，再按设计提升速度开始提升。喷射灌浆结束后，进行静压回填灌浆，至液面不析水、不下沉为止。 三、用围井试验确定施工参数
１９９６年在坝后的地质条件与坝址相近的地段做了一个五边形试验围井，围井边长１．２ｍ，孔深１１．１～１５．０６ｍ，其中土层厚３．７ｍ，砂砾石层厚６．８ｍ，基岩平均埋深１０．５ｍ。 试验中对不同地层的提升速度、摆动角度及水、气、浆等各项技术参数进行测试，凝固１４ｄ后，进行注水试验，然后全部挖开检查，发现板墙喷射均匀，连接牢固。其中土层高喷墙体厚度５～７ｃｍ，喷嘴双面有效长度６．５５～７．４ｍ；砂砾石层摆角形成墙体厚度３０ｃｍ以上，双面有效喷嘴喷射长度为２．７～３．０ｍ，全部满足设计要求。
经研究论证后确定：高喷板墙孔距为１．１ｍ，灌浆轴线与喷射轴线夹角为３０°，墙体采用折线连接，砂砾石层和土层全部采用摆喷，摆角为２５°。钻孔孔斜率必须小于１％，墙体厚度大于２０ｃｍ，墙体强度大于７０ＭＰａ，墙体渗透系数小于Ａ×１０－６ｃｍ／ｓ。 四、高喷防渗板墙的施工
二道河子水库除险加固的主体工程为高压喷射灌浆防渗板墙。１９９６年完成了３７ｍ试验段的施工，１９９７年又完成了另外３７ｍ及５０ｍ试验段。１９９８～２０００年，防渗板墙的施工全面展开，３年间进行了５６４ｍ设计轴线高喷防渗板墙的施工，共计完成钻孔６２６孔，钻孔总进尺为２４７７７．１４ｍ，灌浆总延米为１９５３２．５８ｍ，共使用水泥１３４４１．５ｔ。
该防渗板墙设计采用折线连接，分两序孔进行施工，第一序孔造孔及喷射灌浆完毕，等待１４ｄ后，再进行第二序孔的造孔及高喷灌浆的施工。具体墙体连接见图２、图３。
五、特殊情况处理 １．漏浆处理
在二道河子水库大坝高喷灌浆防渗板墙的施工中，有很多孔发生了漏浆现象，说明大坝基础存在严重的集中渗流区及流沙区，对水库大坝的稳定十分不利。因此发生漏浆时，视严重程度采取了停止提升或放慢提升速度的办法，让漏浆地层充分灌满水泥浆，从而达到灌浆的目的。在二序孔的钻孔中，取出了固结良好的类似混凝土的水泥芯，因而用此方法处理漏浆切实可行。 ２．孤石处理
二道河子水库大坝基础以砂砾石为主，存在有个别大的孤石。高喷过程中，根据钻孔记录，在喷至孤石深度时，采取上、下５０ｃｍ加大摆角、放慢提升速度的办法，充分将孤石用水泥浆包住，从而达到板墙充分连接的目的。 ３．事故停喷
如在高喷过程中发生停电等停喷事故，再次开喷时则采取复喷的办法，解决因停喷造成的板墙连续性问题。
