旋噴注漿法加固巖土地基
導語：對於灰巖地區，由於工程地質條件較差，存在大量的土洞、軟土層、溶洞、節理、裂隙等不良地質現象，往往極大地影響着樁基礎的設計與施工。採用高壓旋噴複合地基處理技術，解決了在巖溶地區挖孔樁、灌注樁、鑽(衝)孔樁難於成樁且工期無法保證的技術難題，地基處理效果顯著，克服了灰巖地區各種不良地質現象的影響，增加了基礎施工的安全性。
1加固原理
旋噴注漿法是把底部帶有特殊噴嘴的注漿管置人土層中預定深度,利用高壓水泥漿切割原狀土後,藉助注漿管的旋轉和提升運動,使高壓水泥漿與崩落下來的土充分攪拌混合,經過區一段時間凝固在土體中形成圓柱狀固結體,從而加固地基的方法.根據注漿的方法,分為單管法、雙管法和多重法,這裏介紹的是最簡便實用的單管旋噴注漿法,其形成的固結體稱為旋噴樁,此法對於含有粗糙土、砂礫土的軟弱地基加固具有其他方法所不及的優越性,在秦沈客運專線橋頭路基、涵洞基礎的地基加固施工中得到了廣泛應用。
2工程概況
秦沈客運專線A20標段DK372+649.51-6m涵,線路經過地段為遼河沖積平原,表層為砂粘土，其下主要以細砂、粉砂為主夾優軟卧,最下層則以叫砂為川據設計文件及地質補勘,該涵址處地質情況:自地面0~4m為砂粘土,呈黃色,軟塑狀態為粉砂,灰色處於潮濕中密狀態,其中4.5mPA下飽和夾粘性土層,基本承載力[σ]100kpa,為軟弱層$以下為中砂,處於中密狀態,含有礫石。
根據設計文件,為了滿足基本承載力[σ]≥200kpa的要求,採用旋噴樁加固,樁徑60cm,加固深度自地面下2.4~9.6m〈樁長7.2m),樁縱橫向間距為1.2m,按梅花型佈置,總計數量為300根。
3施工準備
3.1施工機具
旋噴注漿的主要機具:SH-30型地質鑽機及SNH-H30高壓灰漿泵和配用的小型機具。
3.2主要材料
1)水泥:唐山啟新水泥廠生產的馬牌普硅425袋裝水泥,經試驗各項指標滿足注漿要求。
2)水採用地下水，經檢驗符合施工用水標準。
3)早強劑：山西省武鵬化工廠生產的WP高效早強減水劑。
4)所有材料由現場值班技術人員採用配備的計量器具量取投入使用。
3.3工藝性試樁
1)室內試驗
採用工程地質鑽機在施工區域取出加固範圍內的粉砂〈含粘性土〉,經試驗,土的含水量為w=34%,液性指數0.97,天然容重18。4KN/m3,屬中~高壓縮性土。
通過試配並考慮漿液有效利用等因素,確定每m成樁水泥用量為276kg，水泥漿的配合比為:C：W=1：1.15(重量比),早強劑摻加量為水泥用量的0.8%。
2〉試樁施作
將施工機具就位在施工地點施工作試樁，施工參數:注漿漿液壓力：200Mpa，灰漿泵漿液流量801/min，鑽桿提升速度0.2r/min,旋轉速度:20r/min。
調整好鑽機的平整、垂直度,鑽孔、旋噴完成試樁的作業,共施作試樁2根。
3)試樁檢測
根據《建築地基處理技術規範》〈JGJ79-91〉的規定並參照TB10113一96對粉噴樁檢測的規定，在噴射注漿7d後，採用輕便觸探儀(N10)對旋噴樁的質量進行檢查，當N10擊時視為合格;經檢驗兩試樁均滿足要求。開挖樁頭長1~1.5m觀察旋噴成樁的效果，經檢查樁體均質，無斷層、夾碴情況，樁徑誤差符合規定規範要求，因而確認確定的施工參數可以用於此工點旋噴樁施工.
4施工工藝
4.1工藝流程圖
4.1.1鑽機就位
將場地清理平整達到施工條件,根據樁位佈置圖在場地上布孔,把鑽機安裝到施工位置,使鑽頭對正樁位中心,對點誤差不大於50mm,並檢查鑽機的垂直度。採用低壓〈O.5MPa左右〉水進行射水試驗,確認噴嘴暢通,壓力正常方可使用.
4.1.2鑽孔
射水試驗結束後,即可開始鑽孔,水壓由0.5MPa提高到,一根鑽桿用完後,停止曹射水,接長鑽桿,繼續施鑽直到達到設計標高為準;停止射水擰下第一根鑽桿,放入鋼球堵住射水孔,再安上鑽桿。
4.1.3製漿
製漿工作與鑽也同時進行,把水先加入攪拌桶內,再加入水泥和早強劑,開動攪拌機拌和10~20min,擰開攪拌桶底部的閲門,漿液流人過濾篩進行兩次過濾,過濾結束後漿液放人漿液池內。採用高壓泥漿泵抽取漿液,注人注漿管準備噴漿.
4.1.4旋噴
高壓泥漿泵將水泥漿注入注漿管,漿液壓力達到14~24MPa,旋轉鑽桿待漿液從孔底冒出地面後開始提升鑽桿,邊噴漿、邊旋轉、邊提升,待第一根鑽桿完全提出地面後,停止噴漿,迅速拆除此根鑽桿而後恢復噴漿,當漿液壓力恢復至旋噴壓力〈2OMPa左右〉後,重新開始提升鑽桿,依次循環作業,直至噴嘴提升至樁頂設計標高後繼續採用低壓5MPa左右噴漿1~2min。
4.1.5終孔
旋噴結束後先停風、停水,繼續用泥漿泵低壓(5MPa)注漿,待漿液返回孔口方可停漿,爾後提出鑽桿、將噴嘴沖洗乾淨,將鑽機移至新位置作業.
4.2施工注意事項
4.2.1每次拆換一根鑽桿後應將噴嘴自原高度下插loomm左右,以高壓復噴2min,再開始提升.鑽桿實施下一循環的旋噴作業。
4.2.2旋噴作業過程因機械故障等中斷後,下一次作業應重新鑽孔至設計孔底然後實施旋噴、作業。
4.2.3旋噴過程出現壓力驟升或驟降時應停止作業,提出鑽桿,查明原因方可恢復施工.
4.2.4旋噴過程中,往往有一定量的土粒隨着部分漿液沿注漿管壁冒出地面,一般此量小於注漿量的20%,當其大於注漿量的20%或完全不冒漿時,應查明原因並採取相應措施。
4.2.5通過不同地層的分界位置時,應對此位置上、下各不小於0.4m的高度範圍復噴一次以確保質量.
4.2.6無論鑽孔或旋噴作業過程中鑽機的垂直度都必須控制在1.5%以內,以有效防止因鑽在點機傾斜過大產生的加固深度不能滿足設計要求的情況。
4.2.7施工中所有材料必須在有效使用期限內,並經試驗合格方可投入使用。施工的所有原始資料均應保存完整。
4.3施工組織
該工點引進旋噴設備兩套,每套設備設置一個施工班組,每班組由7~8人組成,技術員1名,負責施工全過程的技術管理工作,包括原始資料的記錄、質量監督及施工過程出現問題的`處理和反饋等。組長1名,負責該機組的指揮,協調各工序以便正常作業。操作工3名,機械工l名,輔助工人2名。採取兩班制作業,每班8h,每套機械每日完成14~18根樁.
4.4旋暇質量檢驗
對旋噴樁的質量檢驗主要包括z樁體的整體性、均勻性,樁體的直徑、垂直度及樁體的強度特徵.根據《建築地基處理技術規範》(JGJ79-91〉第1.0.4條的規定並結合《秦沈客運專線鐵路路基施工技術細則以試行)〈1994年4月鐵道部建設管理司印發〉第4.7.3條的相關要求採取鑽孔取芯和載荷試驗兩種方法進行檢測,檢測點的頻率為總孔數的2~5%,最少不少於2個點,成樁28天后進行檢驗。
經甲方指定的檢驗單位檢驗該工點旋噴樁均符合設計要求和檢驗標準.
5結束語
旋噴注漿法加困地基施工機具簡單、噪音及振動小、施工速度快、成本低,且工藝易於掌握,經對複合地基的沉降觀測表明,這種方法加固地段沉降量較砂樁、袋裝砂井、插塑板、碎石樁等加固段小得多,這也説明旋噴注漿法加固地基效果是良好的$如果在旋噴樁中插入粗鋼筋或型鋼,用以實施較大深度的土質基坑、水下基坑的圍護,這將使此方法得到更廣泛的應用。
