高壓旋噴樁試驗樁施工方案

1、圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程高壓旋噴樁試驗樁施工方案編制:審核:批準(zhǔn):中鐵十八局集團(tuán)有限公司廈門環(huán)島路(鰲山路-高殿二號路段工程標(biāo)項目經(jīng)理部2014年月日目錄臨時豎井旋噴樁首件 (21、概述 (21.1 工程概況 (21.2 工程地質(zhì)概況 (31.3 試樁的目的 (42、施工技術(shù)方案 (52.1 單重管旋噴樁施工工藝簡介 (52.2 施工工藝流程 (62.3 操作要點 (62.4 勞動力、機具配置 (93、注意事項 (93.1 固結(jié)體強度不均勻、縮頸 (93.2 固結(jié)體頂部凹陷 (103.3 壓力驟然上升 (103.4 鉆孔偏斜、冒漿過大或不冒漿 (10圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程高壓旋噴樁試驗樁施工方案1、概述1.1 工程

2、概況廈門市環(huán)島路(鰲山路-高殿二號路段工程標(biāo)圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用1.2m、1.0m鉆孔灌注樁,樁間設(shè)高壓旋噴樁止水帷幕,高壓旋噴樁樁徑600mm。采用單重管施工工藝,固化劑采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥,水泥摻量約為40%(根據(jù)試樁施工情況調(diào)整,當(dāng)土層中地下水可能受潮汐等影響流速高時,宜摻入1%3%的水玻璃,改善水泥漿液的穩(wěn)定性與速凝性。鉆機引孔直徑不小于100mm,鉆孔偏差不大于50mm,高壓噴射注漿由下而上連續(xù)進(jìn)行,當(dāng)注漿管不能一次提升完成,注漿管分段提升的搭接長度不得小于200mm,確保固結(jié)體的整體性。水泥漿壓力不小于22MPa,旋轉(zhuǎn)速率約20r/min,提升速率15cm/min。噴射結(jié)

3、束后、漿液凝固前,頂部進(jìn)行靜壓注漿,防止頂部因漿液凝固收縮而產(chǎn)生凹穴。樁間止水帷幕大樣圖如下圖。 鉆孔樁圖1樁間止水帷幕大樣圖(單位:mm圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程單根樁長進(jìn)入基底不小于1.5m,試樁位置編號為01#、02#、03 #共3根旋噴樁,以驗證施工參數(shù)的合理性。試樁位置如下圖所示。 圖2 高壓旋噴樁試樁位置示意圖1.2 工程地質(zhì)概況試樁處工程地質(zhì)分布情況為:6.811.01m為雜填土、1.01m-0.29m為淤泥、-0.29m-4.69m為殘積砂質(zhì)粘性土、-4.69m-7.39m為全風(fēng)化花崗巖層。旋噴樁位于粘土層中。圍護(hù)結(jié)構(gòu)地質(zhì)縱斷面圖如下圖。 圖3圍護(hù)結(jié)構(gòu)地質(zhì)縱斷面圖1.3 試樁的目的在展開大批

4、量旋噴樁施工前進(jìn)行試樁,以校驗施工工藝參數(shù)的選擇是否合理,并根據(jù)試樁結(jié)果及工程經(jīng)驗調(diào)整施工工藝參數(shù),來指導(dǎo)下步施工。(1確定不同土層旋噴樁的施工參數(shù)(水灰比、注漿壓力、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、加固后土體的強度等。(2確定旋噴樁配套施工所需機械設(shè)備。(3使所有的管理及施工人員準(zhǔn)確地掌握本工程施工范圍內(nèi)旋噴樁的施工方法。(4通過該試驗施工進(jìn)行收集、整理、分析,形成一套完整的適合本工程的旋噴樁施工工藝,為下道工序施工做好充分準(zhǔn)備。2、施工技術(shù)方案2.1 單重管旋噴樁施工工藝簡介2.1.1 工藝原理高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)土層的預(yù)定位置后,以高壓設(shè)備使?jié){液或水、(空氣成為2040MP

5、a的高壓射流從噴嘴中噴射出來,沖切、擾動、破壞土體,同時鉆桿以一定速度逐漸提升,將漿液與土粒強制攪拌混合,漿液凝固后,在土中形成一個圓柱狀固結(jié)體(即旋噴樁,以達(dá)到加固地基或止水防滲的目的。根據(jù)噴射方法的不同,噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法。本工程中采用單重管法,單管法:單層噴射管,僅噴射水泥漿。 圖4單重管高壓旋噴注漿示意圖2.1.2 成樁機理(1高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈沖形式?jīng)_擊破壞土體,使土體出現(xiàn)空穴,土體裂隙擴張。 (2混合攪拌作用。鉆桿在旋轉(zhuǎn)提升過程中,在射流后部形成空隙,在噴射壓力下,迫使土粒向著與噴咀移動方向相反的方向(即阻力小的方向移動位置,與漿液攪拌

6、混合形成新的結(jié)構(gòu)。(3充填、滲透固結(jié)作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙,析水固結(jié),還可滲入砂層一定厚度而形成固結(jié)體。圖5土體固結(jié)示意圖(4壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中,在破碎部位邊緣還有剩余壓力,并對土層可產(chǎn)生一定壓密作用,使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。2.1.3 適用范圍(1受土層、土的粒度、土的密度、硬化劑粘性、硬化劑硬化時間影響小,可廣泛應(yīng)用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉質(zhì)粘土、粉土、砂土、黃土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多種土層。(2可作為既有建筑和新建建筑的地基加固之用,也可作為基礎(chǔ)防滲之用;可作為施工中的臨時措施,如深基坑側(cè)壁擋土或擋水、防水帷

7、幕、邊坡?lián)跬粱驌跛?也可作為永久建筑物的地基加固、防滲處理。(3當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性、地下水流速過大和已涌水的地基工程時,宜通過試驗確定其適用性。2.2 施工工藝流程單重管高壓旋噴樁試樁工藝流程見圖4。 圖6高壓旋噴樁試樁工藝流程圖2.3 操作要點2.3.1 施工準(zhǔn)備(1施工前對施工場地進(jìn)行清理、平整,應(yīng)保證場地的三通一平,確保用電安全。(2施工前探明管線、建構(gòu)筑物等地下障礙物埋深和位置,挖出探坑并作好詳細(xì)的標(biāo)示標(biāo)記。(3做好排漿溝,設(shè)置排漿等臨時設(shè)施。(4材料進(jìn)場,對設(shè)備機械性能等進(jìn)行檢查。水泥、外加劑等材料進(jìn)場按要求抽檢試驗。2.3.2 試驗參數(shù)的選取根據(jù)設(shè)計圖紙要求、施工

8、規(guī)范、地質(zhì)條件(分為三種地層:素填土、粉質(zhì)粘土層、殘積砂質(zhì)粘性土、以往類似工程的施工經(jīng)驗及首次試樁成果,經(jīng)與專業(yè)隊伍協(xié)商確定各試驗樁位的施工參數(shù),具體見表1表3。 2.3.3 樁位測設(shè)按規(guī)定對施工場地的基準(zhǔn)點、基軸線及水準(zhǔn)點實施引測、復(fù)核。對于標(biāo)定的基準(zhǔn)點要做好明顯的標(biāo)志和編號,并做好保護(hù)工作。使用全站儀等,采用極坐標(biāo)法進(jìn)行樁位的放樣。2.3.4 鉆機就位移動旋噴樁機到指定樁位,鉆桿頭對準(zhǔn)孔位中心。為保證鉆孔達(dá)到設(shè)計要求的垂直度,鉆機就位后,作水平校正,鉆機鉆桿采用鉆桿導(dǎo)向架進(jìn)行定位,使鉆桿軸線垂直對準(zhǔn)鉆孔中心位置,其垂直度不得大于1%1.5%,鉆頭對正樁位中心,對點誤差不大于50mm,鉆桿與

9、鉆孔方向應(yīng)保持一致。就位后,首先進(jìn)行低壓(0.5MPa射水試驗,用以檢查噴嘴是否暢通,壓力是否正常。2.3.5 鉆孔鉆孔與插管同時施工為一道工序,鉆孔過程中作好詳細(xì)的鉆孔記錄。鉆孔過程中,為防止泥砂堵塞噴嘴,采取邊射水邊鉆進(jìn)的方法。開始鉆孔時,射水水壓由0.5Mpa提高到1.0Mpa。一根鉆桿用完后,停止射水,接長鉆桿,繼續(xù)施鉆直到達(dá)到設(shè)計標(biāo)高為準(zhǔn),此時水壓不宜大于1.0Mpa。2.3.6 漿液制備及檢測(1試驗室負(fù)責(zé)漿液配合比設(shè)計,嚴(yán)格按設(shè)計要求配置水泥漿,待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中。漿液拌制時,先在攪拌罐中加入水,然后再放入水泥進(jìn)行攪拌,攪拌時間不少于10分鐘。旋噴注漿的材料用水泥,根據(jù)

10、需要加入適量的外加劑。(2漿液易在旋噴前半小時以內(nèi)配制,漿液必須攪拌均勻,漿液存留不得超過4小時,當(dāng)未用完的漿液超過4小時,通過試驗證明其性能符合要求后方可使用。漿液應(yīng)始終保持?jǐn)嚢锠顟B(tài),防止產(chǎn)生沉淀。施工過程中試驗員應(yīng)經(jīng)常隨機抽取漿液進(jìn)行檢驗。2.3.7 噴射作業(yè)(1噴射注漿前要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng),使用前應(yīng)對安全閥進(jìn)行鑒定,其運行必須可靠,注漿管接頭的密封環(huán)必須無破損,密封性能良好,注漿管及噴嘴內(nèi)不得有任何雜物。(2當(dāng)噴管插入預(yù)定深度后,由下而上進(jìn)行噴射作業(yè),技術(shù)人員必須時刻注意檢查漿壓力、旋轉(zhuǎn)速度、提升速度、冒漿量等參數(shù)是否符合要求,并隨時做好記錄。(3噴射過程中,注漿管分段提升時搭接長

11、度不得小于500mm。冒漿量控制在20%注漿量以內(nèi),大于20%或完全不冒漿時,應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)的措施。冒漿過大的主要原因是有效噴射范圍與注漿量不相適應(yīng),注漿量大大超出噴漿固結(jié)所需漿量;減少冒漿的措施:提高噴射壓力,加快提升和旋轉(zhuǎn)速度;不冒漿采取的措施:在漿液中摻入適量的速凝劑,縮短固結(jié)時間,使?jié){液在一定土層范圍內(nèi)凝固;在地層空隙大的地段增大注漿量,填滿空隙后再繼續(xù)正常噴漿。(4漿液流量、噴漿量可以按下式計算:Q=(H/V×q(1+式中:H旋噴長度V旋噴管提升速度q泵的排漿量漿液損失系數(shù),一般取0.10.2。2.3.8 清洗噴射作業(yè)完成后,應(yīng)把注漿管等機具設(shè)備沖洗干凈,管內(nèi)機內(nèi)不得

12、殘存水泥漿。通常把漿液換成水,在地面上噴射,以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除。每一孔的高壓噴射注漿完成后,應(yīng)及時清洗灌漿泵和輸漿管路,防止清洗不及時不徹底導(dǎo)致漿液在輸漿管路中沉淀結(jié)塊,堵塞輸漿管路和噴嘴,影響下一孔的施工。2.3.9 樁機移位關(guān)閉電機,將樁機移至下一樁位待用。2.4 勞動力、機具配置2.4.1 勞動力組織單臺旋噴樁機勞動力組織見表4。 單臺旋噴樁機機械設(shè)備配置見表5。 根據(jù)旋噴樁施工工藝特點及場區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)情況,為保證旋噴樁施工質(zhì)量,針對施工中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并提出預(yù)防措施及處理方法如下。3.1 固結(jié)體強度不均勻、縮頸3.1.1 產(chǎn)生原因(1噴射方法與機具沒有根

13、據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。(2噴漿設(shè)備出現(xiàn)故障中斷施工。(3拔管速度、旋轉(zhuǎn)速度及注漿量適配不當(dāng),造成樁身直徑大小不均勻,漿液有多有少。(4噴射的漿液與切削的土粒強制攪拌不均勻,不充分。(5穿過較硬的粘性土,產(chǎn)生縮頸。3.1.2 預(yù)防措施及處理方法(1根據(jù)地質(zhì)水文條件的不同,選擇不同的噴漿方法和施工工藝參數(shù),保證成樁樁徑和樁間咬合。(2噴漿施工之前,應(yīng)做水密、氣密試驗,檢查各部件的密封性,一切正常后才能施工,保證旋噴的連續(xù)性。(3嚴(yán)格檢查噴嘴的位置、形狀、個數(shù)及直徑等,保證旋噴效果。圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程高壓旋噴樁試驗樁施工方案 (4在高壓旋噴注漿過程中接管或因故停機重新旋噴作業(yè)時，復(fù)噴搭接高度不得 小于 50

14、0mm。 (5為了增強旋噴效果，可以采取提高噴射壓力、噴漿量或降低回轉(zhuǎn)速度與提升 速度等措施，也可以采用復(fù)噴工藝：第一次噴射(初噴時，注入水泥漿液；初噴完畢 后，將注漿管下降至初噴開始的孔深，再抽送水泥漿，自下而上進(jìn)行第二次噴射(復(fù) 噴。 3.2 3.2.1 固結(jié)體頂部凹陷 產(chǎn)生原因 在水泥漿液與土攪拌混合后,由于漿液的析水特性,會產(chǎn)生一定的收縮作用,因而 造成在固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴,其深度隨土質(zhì)漿液的析水性、固結(jié)體的直徑和長度等因 素的不同而異。 3.2.2 預(yù)防措施及處理方法 (1旋噴長度比設(shè)計長度長 0.31.0 米，或在旋噴樁施工完畢，將固結(jié)體頂部鑿 去部分，在凹穴部位用混凝土填滿或直接

15、在旋噴孔中再次注入漿液，或在旋噴注漿完 成后，在固體的頂部 0.51.0m 范圍內(nèi)再鉆進(jìn) 0.51.0m，在原位提桿再注漿復(fù)噴一 次加強。 (2在噴射灌漿完畢時，即連續(xù)或間斷地向噴射孔內(nèi)靜壓灌注漿液，直至孔內(nèi)混 合液凝固不再下沉。 3.3 3.3.1 壓力驟然上升 產(chǎn)生原因 (1噴嘴堵塞。 (2高壓管路清洗不凈，漿液沉淀或其他雜物堵塞管路。 (3泵體或出漿管路有堵塞。 3.3.2 預(yù)防措施及處理方法 (1應(yīng)停機檢查，首先卸壓，如噴嘴堵塞，可將鉆桿提升進(jìn)行疏通。 (2其他情況堵塞應(yīng)松開接頭進(jìn)行疏動，待堵塞消失后再進(jìn)行旋噴。 3.4 3.4.1 鉆孔偏斜、冒漿過大或不冒漿 產(chǎn)生原因 (1遇有地下埋設(shè)物，地面不平不實，鉆桿傾斜度超標(biāo)。 (2實際注漿量超過實際需漿量過多。 (3地層中有較大空隙，有效噴射范圍與注漿量不相適應(yīng)，注漿量大大超過旋噴 固結(jié)所需的漿液而導(dǎo)致不冒漿。 3.4.2