高壓旋噴樁試驗樁施工方案

圍護構造工程高壓旋噴樁實驗樁施工方案編制：審核：同意：中鐵十八局集團有限公司廈門環(huán)島路（鰲山路-高殿二號路段）工程Ⅱ標項目經(jīng)理部月日目錄TOC\h\z\u\t"標題1,1,標題2,2,標題3,3"臨時豎井旋噴樁首件 21、概述 21.1工程概況 21.2工程地質概況 31.3試樁的目的 42、施工技術方案 52.1單重管旋噴樁施工工藝介紹 52.2施工工藝流程 62.3操作要點 62.4勞動力、機具配備 93、注意事項 93.1固結體強度不均勻、縮頸 93.2固結體頂部凹陷 93.3壓力驟然上升 103.4鉆孔偏斜、冒漿過大或不冒漿 10圍護構造工程高壓旋噴樁實驗樁施工方案1、概述1.1工程概況廈門市環(huán)島路（鰲山路-高殿二號路段）工程Ⅱ標圍護構造重要采用Φ1.2m、Φ1.0m鉆孔灌注樁，樁間設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)試樁施工狀況調(diào)節(jié)），當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。鉆機引孔直徑不不大于100mm，鉆孔偏差不不不大于50mm，高壓噴射注漿由下而上持續(xù)進行，當注漿管不能一次提高完畢，注漿管分段提高的搭接長度不得不大于200mm，確保固結體的整體性。水泥漿壓力不不大于22MPa，旋轉速率約20r/min，提高速率15cm/min。噴射結束后、漿液凝固前，頂部進行靜壓注漿，避免頂部因漿液凝固收縮而產(chǎn)生凹穴。樁間止水帷幕大樣圖以下圖。圖1樁間止水帷幕大樣圖（單位：mm）圍護構造工程單根樁長進入基底不不大于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。試樁位置以下圖所示。圖2高壓旋噴樁試樁位置示意圖1.2工程地質概況試樁處工程地質分布狀況為：6.81～1.01m為雜填土、1.01m～-0.29m為淤泥、-0.29m～-4.69m為殘積砂質粘性土、-4.69m～-7.39m為全風化花崗巖層。旋噴樁位于粘土層中。圍護構造地質縱斷面圖以下圖。圖3圍護構造地質縱斷面圖1.3試樁的目的在展開大批量旋噴樁施工邁進行試樁，以校驗施工工藝參數(shù)的選擇與否合理，并根據(jù)試樁成果及工程經(jīng)驗調(diào)節(jié)施工工藝參數(shù)，來指導下步施工。(1)擬定不同土層旋噴樁的施工參數(shù)(水灰比、注漿壓力、提高速度、旋轉速度、加固后土體的強度等)。(2)擬定旋噴樁配套施工所需機械設備。(3)使全部的管理及施工人員精確地掌握本工程施工范疇內(nèi)旋噴樁的施工辦法。(4)通過該實驗施工進行收集、整頓、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足準備。2、施工技術方案2.1單重管旋噴樁施工工藝介紹2.1.1工藝原理高壓噴射注漿法是運用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后，以高壓設備使?jié){液或水、（空氣）成為20～40MPa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步提高，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一種圓柱狀固結體（即旋噴樁），以達成加固地基或止水防滲的目的。根據(jù)噴射辦法的不同，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。鉆桿在旋轉提高過程中，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，與漿液攪拌混合形成新的構造。（3）充填、滲入固結作用。高壓水泥漿快速充填沖開的溝槽和土粒的空隙，析水固結，還可滲入砂層一定厚度而形成固結體。圖5土體固結示意圖（4）壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中，在破碎部位邊沿尚有剩余壓力，并對土層可產(chǎn)生一定壓密作用，使旋噴樁體邊沿部分的抗壓強度高于中心部分。2.1.3合用范疇（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，可廣泛應用于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉質粘土、粉土、砂土、黃土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多個土層。（2）可作為現(xiàn)有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作為基礎防滲之用；可作為施工中的臨時方法，如深基坑側壁擋土或擋水、防水帷幕、邊坡?lián)跬粱驌跛?，也可作為永久建筑物的地基加固、防滲解決。（3）當用于解決泥炭土或地下水含有侵蝕性、地下水流速過大和已涌水的地基工程時，宜通過實驗擬定其合用性。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。鉆孔鉆孔旋噴高壓泵輸送漿液成樁鉆機移位終孔檢查沉淀解決鉆機就位廢漿排放漿液制備廢水渣土排放樁位測設實驗參數(shù)的選用施工準備空壓機供水或風圖6高壓旋噴樁試樁工藝流程圖2.3操作要點2.3.1施工準備(1)施工前對施工場地進行清理、平整，應確保場地的三通一平，確保用電安全。(2)施工前探明管線、建構筑物等地下障礙物埋深和位置，挖出探坑并作好具體的標示標記。(3)做好排漿溝，設立排漿等臨時設施。(4)材料進場，對設備機械性能等進行檢查。水泥、外加劑等材料進場按規(guī)定抽檢實驗。2.3.2實驗參數(shù)的選用根據(jù)設計圖紙規(guī)定、施工規(guī)范、地質條件(分為三種地層：素填土、粉質粘土層、殘積砂質粘性土)、以往類似工程的施工經(jīng)驗及初次試樁成果，經(jīng)與專業(yè)隊伍協(xié)商擬定各實驗樁位的施工參數(shù)，具體見表1～表3。表101#實驗樁單重管實驗參數(shù)表巖層描述離地面高度（m）漿壓力（Mpa）提高速度（cm/min）旋轉速度（r/min）水灰比雜填土0～7.125～2610～11200.8:1殘積砂質粘性土7.1～11.524～2511～12200.8:1表202#實驗樁單重管實驗參數(shù)表巖層描述離地面高度（m）漿壓力（Mpa）提高速度（cm/min）旋轉速度（r/min）水灰比雜填土0～7.126～2711～12200.8:1殘積砂質粘性土7.1～11.525～2612～13200.8:1表303#實驗樁單重管實驗參數(shù)表巖層描述離地面高度（m）漿壓力（Mpa）提高速度（cm/min）旋轉速度（r/min）水灰比雜填土0～7.127～2813～14200.8:1殘積砂質粘性土7.1～11.526～2714～15200.8:12.3.3樁位測設按規(guī)定對施工場地的基準點、基軸線及水準點實施引測、復核。對于標定的基準點要做好明顯的標志和編號，并做好保護工作。使用全站儀等，采用極坐標法進行樁位的放樣。2.3.4鉆機就位移動旋噴樁機到指定樁位，鉆桿頭對準孔位中心。為確保鉆孔達成設計規(guī)定的垂直度，鉆機就位后，作水平校正，鉆機鉆桿采用鉆桿導向架進行定位，使鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置，其垂直度不得不不大于1%～1.5%，鉆頭對正樁位中心，對點誤差不不不大于50mm，鉆桿與鉆孔方向應保持一致。就位后，首先進行低壓(0.5MPa)射水實驗，用以檢查噴嘴與否暢通，壓力與否正常。2.3.5鉆孔鉆孔與插管同時施工為一道工序，鉆孔過程中作好具體的鉆孔統(tǒng)計。鉆孔過程中，為避免泥砂堵塞噴嘴，采用邊射水邊鉆進的辦法。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)施鉆直達成到設計標高為準，此時水壓不適宜不不大于1.0Mpa。2.3.6漿液制備及檢測(1)實驗室負責漿液配合比設計，嚴格按設計規(guī)定配備水泥漿，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)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，漿液存留不得超出4小時，當未用完的漿液超出4小時，通過實驗證明其性能符合規(guī)定后方可使用。漿液應始終保持攪拌狀態(tài)，避免產(chǎn)生沉淀。施工過程中實驗員應經(jīng)常隨機抽取漿液進行檢查。2.3.7噴射作業(yè)(1)噴射注漿前要檢查高壓設備和管路系統(tǒng)，使用前應對安全閥進行鑒定，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)當噴管插入預定深度后，由下而上進行噴射作業(yè)，技術人員必須時刻注意檢查漿壓力、旋轉速度、提高速度、冒漿量等參數(shù)與否符合規(guī)定，并隨時做好統(tǒng)計。(3)噴射過程中，注漿管分段提高時搭接長度不得不大于500mm。冒漿量控制在20%注漿量以內(nèi)，不不大于20%或完全不冒漿時，應查明因素并采用對應的方法。冒漿過大的重要因素是有效噴射范疇與注漿量不相適應，注漿量大大超出噴漿固結所需漿量；減少冒漿的方法：提高噴射壓力，加緊提高和旋轉速度；不冒漿采用的方法：在漿液中摻入適量的速凝劑，縮短固結時間，使?jié){液在一定土層范疇內(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、噴漿量能夠按下式計算：Q=(H/V)×q(1+β)式中：H—旋噴長度V—旋噴管提高速度q—泵的排漿量β—漿液損失系數(shù)，普通取0.1～0.2。2.3.8清洗噴射作業(yè)完畢后，應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內(nèi)機內(nèi)不得殘存水泥漿。普通把漿液換成水，在地面上噴射，方便把泥漿泵、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畢后，應及時清洗灌漿泵和輸漿管路，避免清洗不及時不徹底造成漿液在輸漿管路中沉淀結塊，堵塞輸漿管路和噴嘴，影響下一孔的施工。2.3.9樁機移位關閉電機，將樁機移至下一樁位待用。2.4勞動力、機具配備2.4.1勞動力組織單臺旋噴樁機勞動力組織見表4。表4勞動力配備表序號工種人數(shù)備注1總負責人1負責施工總體安排2技術人員1施工定位、施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計及質量檢查3安全員1負責施工現(xiàn)場的安全工作4工長1負責現(xiàn)場施工指揮、協(xié)調(diào)等5樁機司機2分別負責開引孔鉆機和旋噴機6電工1負責電氣操作7普工3拌漿及現(xiàn)場文明施工累計=SUM(ABOVE)102.4.2重要機械設備單臺旋噴樁機機械設備配備見表5。表5機械設備配備表序號作業(yè)名稱機具設備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1引孔、旋噴單重管旋噴機MDL135G型鉆機臺22泵送水泥漿高壓注漿泵GZB40型泥漿泵臺23漿液拌制拌漿罐1.0m3臺23、注意事項根據(jù)旋噴樁施工工藝特點及場區(qū)內(nèi)工程地質狀況，為確保旋噴樁施工質量，針對施工中可能出現(xiàn)的問題進行分析并提出防止方法及解決辦法以下。3.1固結體強度不均勻、縮頸3.1.1產(chǎn)生因素(1)噴射辦法與機具沒有根據(jù)地質條件進行選擇。(2)噴漿設備出現(xiàn)故障中斷施工。(3)拔管速度、旋轉速度及注漿量適配不當，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，不充足。(5)穿過較硬的粘性土，產(chǎn)生縮頸。3.1.2防止方法及解決辦法(1)根據(jù)地質水文條件的不同，選擇不同的噴漿辦法和施工工藝參數(shù)，確保成樁樁徑和樁間咬合。(2)噴漿施工之前，應做水密、氣密實驗，檢查各部件的密封性，一切正常后才干施工，確保旋噴的持續(xù)性。(3)嚴格檢查噴嘴的位置、形狀、個數(shù)及直徑等，確保旋噴效果。(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，復噴搭接高度不得不大于500mm。(5)為了增強旋噴效果，能夠采用提高噴射壓力、噴漿量或減少回轉速度與提高速度等方法，也能夠采用復噴工藝：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，自下而上進行第二次噴射(復噴)。3.2固結體頂部凹陷3.2.1產(chǎn)生因素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,因而造成在固結體頂部出現(xiàn)凹穴,其深度隨土質漿液的析水性、固結體的直徑和長度等因素的不同而異。3.2.2防止方法及解決辦法(1)旋噴長度比設計長度長0.3～1.0米，或在旋噴樁施工完畢，將固結體頂部鑿去部分，在凹穴部位用混凝土填滿或直接在旋噴孔中再次注入漿液，或在旋噴注漿完畢后，在固體的頂部0.5～1.0m范疇內(nèi)再鉆進0.5～1.0m，在原位提桿再注漿復噴一次加強。(2)在噴射灌漿完畢時，即持續(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壓力驟然上升3.3.1產(chǎn)生因素(1)噴嘴堵塞。(2)高壓管路清洗不凈，漿液沉淀或其它雜物堵塞管路。(3)泵體或出漿管路有堵塞。3.3.2防止方法及解決辦法(1)應停機檢查，首先卸壓，如噴嘴堵塞，可將鉆桿提高進行疏通。(2)其它狀況堵塞應松開接頭進行疏動，待堵塞消失后再進行旋噴。3.4鉆孔偏斜、冒漿過大或不冒漿3.4.1產(chǎn)生因素(1)遇有地下埋設物，地面不平不實，鉆桿傾斜度超標。