水泥旋噴樁施工技術研究

1、水泥旋噴樁施工技術研究水泥旋噴樁施工技術研究1問題提出對于大斷面黃土隧道，因其同時具有黃土的濕陷性和穩(wěn)定性差等因素，造成地基承載力較低，研究應用軟弱地基 加固新技術已非常迫切。在甘肅省內，大斷面黃土隧道地基處理水泥 旋噴樁施工領域還是空白，沒有成型的施工工藝。2應用工程簡介 2. 1工程概況蘭秦快速路忠和至水阜段付家窯1#隧道位于蘭州市黃河北岸的皋蘭縣忠和鎮(zhèn)付家窯村，隧道穿行黃土山梁, 進口布設于黃土沖溝一側山體，付家窯1#隧道總長為1532m,隧道右 線起訖樁號yk0+380yk1+202,全長822m,左線起訖樁號zk0+450 zk1+160,全長710m,左右線均為1.4%的縱坡，隧道

2、最大埋深112m, 隧道開挖斷面積超過170m2,開挖寬度和高度分別達到17m和13m。 隧道基底地質自上而下依次為：粉質粘土、粉土、細砂，地基承載力 6=100120kpa,設計為高壓旋噴樁進行加固，加固體直徑為06 米，樁長6. 3-7. 2米，孔位間距為12米xi. 2米，梅花狀布置。 旋噴樁采用新鮮水泥，加固后復合地基承載力應達到300kpa以上。2. 2施工組織根據(jù)隧道的具體設計和特點進行實施性施工組織設計，施工通風采用長管路壓入式通風，運輸采用無軌運輸，根據(jù)隧 道總工期的要求，合理安排，制定有效的措施，以達到質量、安全、 工期、環(huán)保目標。施工作業(yè)按4條主作業(yè)線、3條輔助作業(yè)線布置。

3、4條主作業(yè)線即開挖作業(yè)線、裝渣運輸作業(yè)線、噴錨支護作業(yè) 線、襯砌作業(yè)線；3條輔助作業(yè)線為通風降塵作業(yè)線、注漿作業(yè)線、 排水作業(yè)線。2.3旋噴樁加固機理所謂高壓旋噴樁，就是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆至土層的預定位置后，以高壓設 備使水泥漿液以高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，當能量大、 速度快和呈脈動狀的噴射流的動壓超過土體結構強度時，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固結體,從而使地基得到加i古i。旋噴吋噴嘴以20mpa左右的壓力

4、噴射，同時以一定速度(2022r/min)旋轉和(1530cm/min)徐徐提升， 形成圓柱狀固結體提高地基的抗剪強度及改善土的變形性質。使其在 上部結構荷載直接作用下，不會產生破壞或較大變形；并可形成封閉 的帷幕。 3施工技術方案及質量控制措施3. 1施工方案選擇 3.1.1方案選擇高壓旋噴樁注漿法分為單管法、二重管法、三重管法。從施工過程中來看，單管法施工時，是以水泥漿高速 噴射沖擊破壞土體，從單管噴射高壓水泥漿為噴射流；二重管法、三 重管法施工時，是以水泥漿、水或壓縮空氣等介質高速噴射沖擊破壞 土體，形成噴射流。隧道地基為軟弱沙質黃土層，如在施工過程中排 水量較大時，對軟弱土層的物理力學

5、性質起到軟化和泥化的不良作用。 因此在傅家窯1#隧道基底加固采用單管法進行地基加固處理。3. 1. 2機具人員配置 機具：mjg-50型錨桿鉆機2臺，gpb-90型 高壓注漿泵2臺，町g-80型制漿機4臺，一千升漿桶1個。 人 員：施工負責人1名、技術員1名、機長2名、電工及灌漿工等技術 工人8名。 3. 1.3施工參數(shù)確定1)施工技術參數(shù)2)漿液用量計算公式：q二hq (1+ci ) /v 式中：q為漿液用量(m3) v為提升速度(m/min)ii為旋噴樁長度(m)q為單位時間壓漿量(m3/min)q為損失系數(shù)，一般為0102。3)施工配合比：水、水泥、速凝劑、膨脹劑摻入比例為:1： 1：

6、0.1： o.olo 3.2施工工藝3.2. 1施工準備在隧道基底根據(jù)設計圖紙進行測量放樣，釘木樁標出每個旋噴樁的位置。在定孔位 吋，一定嚴格按照設計放樣定孔位，其誤差不大于2cm,并用木樁i古i 定。在高噴灌漿軸線拐彎處應設固定樁，同吋在施工軸線510m范 圍設控制樁。3. 2. 2鉆機就位把鉆機移至鉆孔位置，對準孔位用水平尺掌握機臺水平，立軸垂直、墊牢機架、鉆機的垂直度度 偏差不不大于1%15,經技術人員驗測合格后方可開鉆。如發(fā)現(xiàn) 鉆機傾斜，則停機找平后再開鉆。就位后，首先進行低壓(0. 5mpa) 射水試驗，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否止常。3.2.3鉆機成孔鉆進過程中，提升速度20c

7、m/min,轉速20r/min,鉆孔位置與設計位置允許偏差不得大于50mmo遇到異常情況及時查明原因，采取相應措施，對地層變化、顆粒大小、硬度等要詳細記錄，鉆 孔結束后，由技術人員進行質量檢查，合格后方可移位進行下一個孔 的鉆進。為保證施工現(xiàn)場干燥，在鉆孔施工前，根據(jù)旋噴樁的軸線，開挖一條深0. 2米，寬約1米的泥漿槽，防止泥漿或廢漿液到 處溢流。3. 2.4插管噴射將噴射臺車移至成孔處，先在地面進行漿、氣試噴，檢查各項工藝參數(shù)符合設計要求后將噴射管下至 設計深度。插管過程中為防止泥沙堵塞噴嘴，采用邊射水、邊插管, 水壓力不超過impao壓力過大吋發(fā)生過孔壁射塌現(xiàn)象。經現(xiàn)場質檢人員檢查認可后方

8、可進行高噴灌漿施工，噴射過程中如遇特殊情 況，如漿壓過高或噴嘴堵塞等，應將噴射管提出地面進行處理，處理 好后再進行施工。3. 2. 5噴漿材料 采用p. s. a32. 5普通硅酸鹽水泥拌制，水泥應為新鮮無結塊，通過008mm方孔篩的篩余量 為w5%,每批次進場水泥必須有生產廠家產品合格證，并根據(jù)有關規(guī) 定進行抽查檢驗。制漿用水必須保證清潔無污染，符合拌制水工栓的 要求。<!-endprint-><!-st art print-> 3. 2. 6 制漿按設計配合比進行漿液攪制，在制漿過程中應隨時測量漿液比重，每 孔高噴灌漿結束后要統(tǒng)計該孔的材料用量。漿液用高速攪拌機攪制

9、, 拌制漿液必須連續(xù)均勻，攪拌吋間不小于30s, 次攪拌使用吋間亦 控制在4h以內。 3. 2.7噴射提升當噴射管下至設計深度,開始送入符合要求的漿、氣，待注入漿液冒出孔口吋,按設計的提升 方式及速度自下而上提升，直至提升到設計的終噴高程。噴射過程中，值班技術人員應隨吋檢查各環(huán)節(jié)的運行情況，并根據(jù)具體情 況采取下列措施：1）接、卸換管要快，防止塌孔和堵嘴；2）噴射因故障中斷，應酌情處理：（1）因機械故障，要盡力縮短中斷吋間，及早恢復灌漿；（2）如中斷吋間超過1小吋，要采取補救措施；（3）恢復噴射時，噴射管要多下0. 3m,保證凝結體的連續(xù)性。3.2.8冋灌噴射結束后，隨即在噴射孔內進行靜壓充填

10、灌漿，直到漿面不再下沉為止，保證高噴防滲墻i古i結后 墻頂標高，回灌漿液一般采用鄰孔高噴冒漿靜壓充填。3. 2. 9記錄現(xiàn)場技術人員應時刻注意檢查水泥漿初凝時間、注漿流量、壓力、旋轉提升隨度等參數(shù)，與設計要求進行比照，隨時做好記錄,并繪制作業(yè)過程曲線。噴射施工完畢后，把注漿管等機具設備沖洗干凈，采用水泥漿換成水，在仰拱面上噴射，清除泥漿泵、注漿 管內、軟管內殘存水泥漿。3. 2. 10工藝流程圖圖1旋噴樁施工流程圖 3. 3施工質量控制措施3. 3. 1鉆機就位時機座平穩(wěn)，立軸或轉盤與孔位對止，傾角與設計誤差不大于0. 5。o 3. 3.2噴射注漿前，先檢查高壓設備管路系統(tǒng)，設備的壓力和排量滿

11、 足設計要求，管路系統(tǒng)密封圈良好，各通道和噴嘴無雜物；噴射注漿 吋，注意開動注漿泵，待估算水泥漿的前鋒流出噴頭后，開始提升注 漿管，噴射注漿的孔段與前段搭接0. im,防止固結體脫節(jié)；噴射注 漿作業(yè)后，由于水泥漿析水會出現(xiàn)收縮固結體頂面出現(xiàn)凹穴，所以及 時用水泥漿進行補灌，防止鉆孔排出的泥漿雜物流入。3. 3.3在相鄰兩個孔間開挖排漿溝，形成樁與樁z間的系梁，以提高復核地基 總體的承載力。3.3.4冒漿處理：在旋噴處理中，有一定數(shù)量的土粒，隨著一部分水泥漿沿著注漿管管壁冒出地面。通過現(xiàn)場試驗 員觀察，及時了解丄層狀況，噴射的大致效果和噴射參數(shù)的合理性等。 冒漿量小于注漿量的20%者為正?，F(xiàn)象，

12、超過20%或完全不冒漿，技 術查明原因，并采取如下措施：1）若基底黃土空隙過大引起不冒漿，采用在水泥漿中添加速凝劑，縮短固結吋間，使水泥漿在一定 土層范圍內凝固另外在空隙地段增加注漿量，填充完空隙后在繼續(xù)正 常施工。2）冒漿量過大吋，一般為有效噴射范圍與水泥漿不相適應，注漿量超過旋噴固結所需的漿量造成的。減少的方法根據(jù)現(xiàn)場 的實際情況采取提高噴射壓力、適當縮小噴嘴直徑、控制固結體形狀。 3.4質量檢驗木工程旋噴樁施工完成后采用室內試驗及荷載試驗兩種方法進行質量檢驗。來內試驗：共制作3組標準試件進行無側限抗壓強度試驗，強度大于設計的2. 5mpa為滿足要求。荷載試驗：有平板靜荷試驗和載荷板試驗兩種，本丁程采用