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2019-03

高壓旋噴樁施工工藝

發布時間 : 2019-03--05 點擊量 : 21
高壓旋噴樁施工技術是70年代日本首先提出,它是在靜壓灌漿的基礎上,引進水力采煤技術而發展起來的,是利用射流作用切割摻攪地層,改變原地層的結構和組成,同時灌入水泥漿或復合漿形成凝結體,借以達到加固地基和防滲止水的目的。?一、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,可廣泛應用于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉質粘土、(亞粘土)、粉土(亞砂土)、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,也可作為基礎防滲之用;可作為施工中的臨時措施(如深基坑側壁擋土或擋水、防水帷幕等),也可作為永久建筑物的地基加固、防滲處理。?3、當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。??二、工藝原理及設計要求?1.加固原理??高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后,以高壓設備使漿液或水、(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體(即旋噴樁),以達到加固地基或止水防滲的目的。??根據噴射方法的不同,噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法。??單管法:單層噴射管,僅噴射水泥漿。??二重管法:又稱漿液氣體噴射法,是用二重注漿管同時將高壓水泥漿和空氣兩種介質噴射流橫向噴射出,沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環繞氣流的共同作用下,破壞土體的能量顯著增大,最后在土中形成較大的固結體。??三重管法:是一種漿液、水、氣噴射法,使用分別輸送水、氣、漿液三種介質的三重注漿管,在以高壓泵等高壓發生裝置產生高壓水流的周圍環繞一股圓筒狀氣流,進行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體,形成較大的空隙,再由泥漿泵將水泥漿以較低壓力注入到被切割、破碎的地基中,噴嘴作旋轉和提升運動,使水泥漿與土混合,在土中凝固,形成較大的固結體,其加固體直徑可達2m。???噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關,其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強度τ、噴咀直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴咀直徑d成正比,與提升速度S、土的抗剪強度τ和漿液稠度B成反比。加固體強度與單位加固體中的水泥摻入量和土質有關。??單管、二重管、三重管旋噴樁機注漿施工示意參見圖1、圖2、圖3。?2.成樁機理??高壓噴射注漿的成樁機理包括以下五種作用:??(1)高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈沖形式沖擊破壞土體,使土體出現空穴,土體裂隙擴張。??(2)混合攪拌作用。鉆桿在旋轉提升過程中,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,與漿液攪拌混合形成新的結構。??(3)升揚置換作用(三重管法)。高速水射流切割土體的同時,由于通入壓縮氣體而把一部分切下的土粒排出地上,土粒排出后所留空隙由水泥漿液補充。??(4)充填、滲透固結作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙,析水固結,還可滲入砂層一定厚度而形成固結體。??(5)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。旋噴樁固結體情況圖4所示。?三、工藝流程?高壓旋噴樁施工工藝流程圖見圖5。?四、施工工藝??1、鉆機定位。移動旋噴樁機到指定樁位,將鉆頭對準孔位中心,同時整平鉆機,放置平穩、水平,鉆桿的垂直度偏差不大于1%~1.5%。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,壓力是否正常。??2、制備水泥漿。樁機移位時,即開始按設計確定的配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中,再將水泥和外摻劑倒入,開動攪拌機攪拌10~20分鐘,而后擰開攪拌桶底部閥門,放入第一道篩網(孔徑為0.8mm),過濾后流入漿液池,然后通過泥漿泵抽進第二道過濾網(孔徑為0.8mm),第二次過濾后流入漿液桶中,待壓漿時備用。??3、鉆孔(三重管法)。當采用地質鉆機鉆孔時,鉆頭在預定樁位鉆孔至設計標高(預鉆孔孔徑為15cm)。??4、插管(單重管法、二重管法)。當采用旋噴注漿管進行鉆孔作業時,鉆孔和插管二道工序可合而為一。當第一階段貫入土中時,可借助噴射管本身的噴射或振動貫入。其過程為:啟動鉆機,同時開啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液,使鉆桿沿導向架振動、射流成孔下沉;直到樁底設計標高,觀察工作電流不應大于額定值。三重管法鉆機鉆孔后,拔出鉆桿,再插入旋噴管。在插管過程中,為防止泥砂堵塞噴嘴,可用較小壓力(0.5~1.0MPa)邊下管邊射水。??5、提升噴漿管、攪拌。噴漿管下沉到達設計深度后,停止鉆進,旋轉不停,高壓泥漿泵壓力增到施工設計值(20~40MPa),坐底噴漿30s后,邊噴漿,邊旋轉,同時嚴格按照設計和試樁確定的提升速度提升鉆桿。若為二重管法或三重管法施工,在達到設計深度后,接通高壓水管、空壓管,開動高壓清水泵、泥漿泵、空壓機和鉆機進行旋轉,并用儀表控制壓力、流量和風量,分別達到預定數值時開始提升,繼續旋噴和提升,直至達到預期的加固高度后停止。??6、樁頭部分處理。當旋噴管提升接近樁頂時,應從樁頂以下1.0m開始,慢速提升旋噴,旋噴數秒,再向上慢速提升0.5m,直至樁頂停漿面。??7、若遇礫石地層,為保證樁徑,可重復噴漿、攪拌:按上述4~6步驟重復噴漿、攪拌,直至噴漿管提升至停漿面,關閉高壓泥漿泵(清水泵、空壓機),停止水泥漿(水、風)的輸送,將旋噴漿管旋轉提升出地面,關閉鉆機。??8、清洗。向漿液罐中注入適量清水,開啟高壓泵,清洗全部管路中殘存的水泥漿,直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。??9、移位。移動樁機進行下一根樁的施工。??10、補漿。噴射注漿作業完成后,由于漿液的析水作用,一般均有不同程度的收縮,使固結體頂部出現凹穴,要及時用水灰比為1.0的水泥漿補灌。??五、質量通病的處理?1.不冒漿或冒漿量少。?通常原因是加固土層粒徑過大,孔隙較多,可采取以下措施:?1)加大漿液濃度,可以從1.1加大到1.3左右繼續噴射。?2)灌注粘土漿或加細砂、中砂,待孔隙填滿后再繼續正常噴射。?3)在漿液中摻加骨料。?4)加泥球封閉后繼續正常噴射。?5)灌注水泥砂漿后,再將孔內水泥漿置換成粘土漿,待孔隙填滿后繼續正常噴射。?2.冒漿量過大。?通常是有效噴射范圍與噴漿量不適應有關,可采取以下措施:?1)提高噴射壓力。?2)適當縮小噴嘴直徑。?3)適當加快提升速度。由于冒漿量中含有地層顆粒和漿液的混合體,目前對冒漿中的水泥的分離回收尚無適宜方法,在施工中多采用過濾、沉淀、回收調整濃度后再利用。?3.凹穴處理。?1)在噴射灌漿完畢時,即連續或間斷地向噴射孔內靜壓灌注漿液,直至孔內混合液凝固不在下沉。?2)在噴射灌漿完成后,向凝固體與其上部結構之間的空隙進行第二次靜壓灌漿,漿液的配比應為不收縮且具有膨脹性的材料,如采用水泥∶水∶鋁粉的配比為9.8∶6.9∶0.3的漿液。
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