淺論高壓旋噴樁在淺埋隧道中的應(yīng)用

1、淺論高壓旋噴樁在淺埋隧道中的應(yīng)用1 前言1.1 加固原理。高壓噴射注漿法是利用鉆機(jī)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2040MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來(lái)，沖切、擾動(dòng)、破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)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。1.2 加固體直徑。旋噴樁直徑與現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)、土體強(qiáng)度和噴射壓力、流量、提升速度和漿液稠度等諸多因素有關(guān)，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。1.3 布置形式。樁的平面布置形式根據(jù)加固的目的考慮，本文采用整體加固形式，用以提高土體的穩(wěn)定性。1.4 設(shè)計(jì)承載力及漿量。

2、按樁身強(qiáng)度和土體強(qiáng)度計(jì)算樁的容許承載力，計(jì)算復(fù)合地基承載力，三者做比較。漿量計(jì)算采取體積法和噴量法，取大者作為設(shè)計(jì)噴射漿量。2 概況及特點(diǎn)芙蓉山隧道凈寬15.75m，凈高5.0m，埋深較淺，含水量較大，滲透系數(shù)小，自穩(wěn)能力差，隧頂主要為亞粘土。洞身采用復(fù)合式襯砌(五心圓曲墻式襯砌)，隧道右線從芙蓉山經(jīng)常年沖刷形成的V型槽下穿過(guò),一側(cè)山勢(shì)較高,另一側(cè)山勢(shì)較低。基于以上情況,本隧道有以下特點(diǎn)：淺埋;大跨;軟弱土質(zhì);偏壓;高仰坡。施工過(guò)程中，隧道上方土方出現(xiàn)不均勻沉降及部分塌陷，經(jīng)方案比選決定采用高壓旋噴加固方法處理。3 技術(shù)參數(shù)(1)成樁直徑不小于1.0m，咬合10cm，采用三重管，施工參數(shù)根據(jù)實(shí)

3、驗(yàn)確定，成樁實(shí)驗(yàn)中，要求取芯，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于1.5MPa。(2)水泥用量按每根樁400kg/m計(jì)，可采用初噴100kg/m，復(fù)噴300kg/m工藝。樁及空樁長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工范圍綜合考慮。(3)旋噴樁布設(shè)寬度應(yīng)超出隧道開(kāi)挖寬度2米，樁間距(樁心與樁心的距離):橫向90cm，縱向80cm。4 施工工藝(一)施工準(zhǔn)備。平整場(chǎng)地，做好通水、通電及硬化道路工作;進(jìn)行技術(shù)交底工作，作好施工前安全文明教育;選擇合適的位置，進(jìn)行試樁，以期確定噴嘴型號(hào)及規(guī)格、進(jìn)尺及提升速度、注漿壓力、注漿流量、水灰比值及水泥摻入量、成樁直徑和成樁強(qiáng)度等技術(shù)參數(shù)。同時(shí)熟悉圖紙，掌握施工時(shí)的具體要求，設(shè)立臨時(shí)設(shè)施，檢查機(jī)器

4、運(yùn)轉(zhuǎn)情況，布置好水泥漿池及水泥堆放場(chǎng)，按順序?qū)π龂姌哆M(jìn)行編號(hào)。(二)測(cè)量放樣。運(yùn)用導(dǎo)線控制法進(jìn)行控制點(diǎn)布設(shè)，其精度要求：距離中誤差：5mm，角度中誤差：10S;參照?qǐng)龅厍闆r，將主軸線控制點(diǎn)引至不受破壞的位置，且加以保護(hù);在復(fù)驗(yàn)合格的控制點(diǎn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行樁位點(diǎn)的放樣，其精度要求為30mm。(三)注漿工藝。影響固結(jié)體的質(zhì)量因素較多，本工程采用三重管注漿，注漿工藝是影響固結(jié)體的重要因素之一。1、旋噴。高壓旋噴注漿，自下而上，連續(xù)進(jìn)行，若施工中出現(xiàn)了停機(jī)故障，待修好后，需向下搭接不小于500mm 的長(zhǎng)度，以保證固結(jié)體的整體性。本工程隧頂主要為亞粘土應(yīng)適當(dāng)放慢提升和旋轉(zhuǎn)速度或提高旋噴壓力等。(1)鉆機(jī)定位

5、。移動(dòng)樁機(jī)到指定樁位，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)整平鉆機(jī)，鉆桿的垂直度偏差不大于1%1.5%。就位后，首先進(jìn)行低壓(0.5MPa)射水試驗(yàn)，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。(2)制備水泥漿。樁機(jī)移位時(shí)，即開(kāi)始按配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中，再將水泥和外摻劑倒入，攪拌1020分鐘后擰開(kāi)攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網(wǎng)(孔徑為0.8mm)，過(guò)濾后流入漿液池，然后通過(guò)泥漿泵抽進(jìn)第二道過(guò)濾網(wǎng)(孔徑為0.8mm)，第二次過(guò)濾后流入漿液桶中，待壓漿時(shí)備用。(3)鉆孔。當(dāng)采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，鉆頭在預(yù)定樁位鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高(預(yù)鉆孔孔徑為15cm)。(4)提升噴漿管、攪拌。達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，接通高壓水管、空壓

6、管，開(kāi)動(dòng)高壓清水泵、泥漿泵、空壓機(jī)和鉆機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并用儀表控制壓力、流量和風(fēng)量，分別達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)開(kāi)始提升，繼續(xù)旋噴和提升，直至達(dá)到預(yù)期的加固高度后停止。(5)樁頭部分處理。當(dāng)旋噴管提升接近樁頂時(shí)，應(yīng)從樁頂以下1.0m開(kāi)始，慢速提升旋噴，旋噴數(shù)秒，再向上慢速提升0.5m，直至樁頂停漿面。(6)若遇礫石地層，為保證樁徑，按上述35步驟重復(fù)噴漿、攪拌，直至噴漿管提升至停漿面，關(guān)閉高壓泥漿泵，停止水泥漿的輸送，將旋噴漿管旋轉(zhuǎn)提升出地面，關(guān)閉鉆機(jī)。(7)清洗。向漿液罐中注入適量清水，開(kāi)啟高壓泵，清洗管路中殘存的水泥漿和噴漿管頭上的土。(8)移位。移動(dòng)樁機(jī)進(jìn)行下一根樁的施工。2、復(fù)噴。相同技術(shù)參數(shù)條件下

7、，對(duì)同一土層作重復(fù)注漿，能增加土體破壞有效長(zhǎng)度，從而加大固結(jié)體的直徑或長(zhǎng)度并提高固結(jié)體強(qiáng)度，復(fù)噴時(shí)全部噴漿，復(fù)噴的次數(shù)愈多固結(jié)體直徑加長(zhǎng)的效果愈好。(四)控制水泥用量。在噴漿提升過(guò)程中,控制水泥用量是關(guān)鍵。水泥的用量與噴漿壓力、噴嘴直徑、提升速度及水灰比等有直接關(guān)系，具體控制方法：1、若水泥量剩余，措施如下： 適當(dāng)增加噴漿壓力。 加大噴嘴直徑。 減慢提升速度。2、若水泥量不夠，措施如下：保證樁徑的情況下適當(dāng)減少壓力。噴嘴直徑適當(dāng)減少。保證樁體強(qiáng)度的情況下適當(dāng)加快提升速度。加大水灰比值。針對(duì)水泥漿下沉現(xiàn)象(水泥漿液密度較大)，采取自樁頂向下3.0m 進(jìn)行復(fù)噴，可保證樁體上部水泥土強(qiáng)度。(五)冒漿

8、處理。通過(guò)對(duì)冒漿的觀察，可以判斷旋噴的大致效果和斷定參數(shù)合理性等，冒漿量小于注漿量20%為正?，F(xiàn)象，超過(guò)20%或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)查明原因及時(shí)采取相應(yīng)措施。1、流量不變而壓力突然下降時(shí)，應(yīng)檢查部位的泄漏情況，必要時(shí)撥出注漿管，檢查其封密性能。2、出現(xiàn)不冒漿或斷續(xù)冒漿時(shí)，如土質(zhì)松軟則視為正?，F(xiàn)象，可適當(dāng)進(jìn)行復(fù)噴;如附近有空洞、暗道，則應(yīng)不提升注漿管，繼續(xù)注漿直至冒漿為止，或撥出注漿管待漿液凝固后，重新注漿直至冒漿為止，必要時(shí)采用速凝漿液，便于漿液在注漿管附近凝固。3、減少冒漿的措施冒漿主要由于有效噴射范圍與注漿不相適應(yīng)，注漿量大大超過(guò)固結(jié)所需的漿量所致。提高旋噴壓力(噴漿量不變)。適當(dāng)縮小噴嘴直徑

9、(旋噴壓力不變)。加快提升和旋轉(zhuǎn)速度。對(duì)于冒出地面的漿液，可經(jīng)過(guò)選擇和調(diào)整濃度后進(jìn)行前一根樁返漿回灌，以防止空穴現(xiàn)象。(六)固結(jié)體控形。固結(jié)體的形狀，可以通過(guò)調(diào)節(jié)旋噴壓力和注漿量，改變噴嘴移動(dòng)方向和提升速度，予以控制。(七)防止串孔。1、施工過(guò)程中，采取跳打的施工方法; 2、在高壓縮土層適當(dāng)減小噴漿壓力。3、加快提升速度和旋轉(zhuǎn)速度。6 結(jié)論高壓旋噴樁加固方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便，具有較好的耐久性，且料源廣闊，價(jià)格低廉，噪聲小，無(wú)污染，能有效的減少總沉降量，特別是樁身范圍沉降量，沉降量收斂快，有效減少差異沉降。由于條件的限制，我們并未對(duì)成樁后的水泥土取芯，因此也未得到其實(shí)際的強(qiáng)度。但從處理后兩年多時(shí)間以來(lái)，經(jīng)測(cè)量加固