高压旋喷注浆范文

高压旋喷注浆范文（精选10篇）

高压旋喷注浆 第1篇

高压旋喷注浆法又称旋喷法, 是利用钻机把带有喷嘴的注浆管置入预定土层深度, 通过高压设备使浆液或水通过钻杆, 由端头的特殊喷嘴以高压和高速水平喷入土体中, 当能量大、速度快、呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时, 土颗粒被切开, 一部分细小的土粒被喷射的浆液所置换, 随着液流被带到地面上, 其余土颗粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下, 与浆液搅拌混合, 并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列。经过一定时间浆液凝固后形成强度500-800千帕的水泥主体, 形成水泥土桩与桩间共同承担上部荷载的复合地基。从而提高了地基承载能力, 减小地基沉降量达到了加固地基的目的。

1 设计计算及说明

1.1 设计计算依据

《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002

《建筑地基处理设计规范》GB50007-2002

《建筑地基处理设计规范》DB23/902-2005

《电力工程地基处理技术规程》DL/T5024-2005

《建筑桩基技术规范》JGJ79-2002

施工场地《岩土工程勘察报告》

总体设计方要求:处理地层为粉质粘土, 处理前地基承载力特征值为124Kpa, 采用高压喷射注浆法 (旋喷) 进行处理, 处理后复合地基承载力特征值不小于180Kpa。

1.2 计算

计算采用公式fspk=m Ra/Ap+β (1-m) fsk

其中fspk处理后复合地基的承载力特征值, 取fspk=180Kpa

m桩土面积置换率

Ra单桩竖向承载力特征值

Ap桩的截面积 (m2) , 取Ap=0.1385m2

β桩间土承载力折减系数, 取β=0.80

fsk处理后桩间土承载力特征值 (Kpa) , 取fsk=124 Kpa

其中μp桩的周长

n桩长范围内所划分的土层数, 本次计算只取1层

qsi.qp桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值, 取qsi=24Kpa, qp=400 Kpa

li第i层土的厚度 (m) , 取li=3.0米

则Ra=150KN

m=0.082

基底下正方形布桩, 间距1.3米, 按此方案布置桩土面积置换率m=0.089

1.3 处理后复合土层的压缩模量按下列公式计算

Esp=[1+m (n-1) ]Es

其中, Esp复合土层压缩模量

Es天然土的压缩模量, 取Es=4.12Mpa

N桩土应力比, 取n=3.5

则Esp=5.04Mpa

1.4 其他说明

1.4.1桩身水泥土抗压强度平均值不小于5.0Mpa。1.4.2褥垫层厚200mm, 中粗砂或级配砂石。褥垫层上100mm厚C10垫层。

2 施工准备

2.1桩点定位放线。

2.2水泥原材进场检验出厂合格证, 进行水泥二次复检。

2.3钻机 (引孔) 、工程钻机、引孔泥浆泵、高压注浆泵、搅拌罐、电焊机、铁锹等设备准备齐全。

2.4施工技术交底。

3 施工工艺

3.1 施工参数

3.1.1桩间距1.3米、孔深3.3米、桩长3米、桩径0.42米。3.1.2采用单管法注浆, 注浆压力:P≥20MPa。3.1.3浆液采用普通硅酸盐P.O32.5水泥, 水灰比1.0。3.1.4提升速度:18~20cm/min, 旋转速度20转/min。

3.2 施工流程

按图定位放线桩点定位三菱钻机成孔百米钻机就位成孔验收制备浆夜下设喷射管喷射浆夜拔管冲洗成孔验收。

3.3 施工方法

3.3.1平整场地并清除地上和地下障碍物。3.3.2砼垫层浇筑。3.3.3按图纸定位放线桩位点, 专人复检后监理进行验收。3.3.4钻机按桩位点引孔 (本工程孔径为130mm) , 清除桩尖土。3.3.5监理验收桩径和桩深。3.3.6制备水泥浆。3.3.7通过高压泵将水泥浆由钻杆端头的特殊喷嘴以高压和高速喷入土体中, 使土体和水泥浆有效结合。3.3.8清洗高压喷射管内的水泥浆。3.3.9清除设计标高以上的水泥浆液。

4 质量控制

4.1设备安装平稳对正, 开孔前须严格检查桩位和开孔角度。

4.2引孔钻具岩惦管长度不小于3m, 同心度要好。

4.3确保引孔浓度达到设计要求。需用取心钻具, 取心难入岩浓度确保喷底进入泥质髟岩隔水层>1m。

4.4保持引孔泥浆性能, 孔壁完整, 不坍孔, 确保高喷管顺利下至孔底。

4.5高喷管下井前需在井口试验检查, 防止喷嘴堵塞。

4.6浆液配制必须严格按照配比均匀上料, 经常检查测定浆液比重, 并做好记录。

4.7高喷作业中, 必须注意观察水、气、浆压力和流量达到设计要求, 发现异常, 要立即停止提升, 查明原因, 及时处理。

4.8严格控制提升速度 (可根据现场情况适当调整转速及注浆压力) 。

4.9严格控制浆夜水灰比, 搅拌时间不应小于15min。

4.10如桩深达不到设计要求, 采用复喷措施。

4.11高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降上升或冒浆异常时, 应查明原因并及时采取措施, 以确保工程质量。

4.12高压喷射注浆完毕, 应迅速拔出喷射管口, 并清洗管内水泥浆, 以防止水泥浆沉淀、凝固。

4.13严格按照施工参数和材料用量施工, 多道工序如实作好记录。

4.14喷射完毕后, 及时清理设计标高一上的水泥土体。

结束语

高压旋喷注浆 第2篇

(1)注浆材料主要为水泥浆液，强度等级为32.5及以上的普通硅酸盐水泥，可以根据设计要求加入适量的外加剂(如早强剂CaCl2、速凝剂水玻璃等)，

(2)注浆量必须满足设计要求，与设计桩径、桩长、桩体抗压强度等有关，可以通过以下两个公式计算，取二者之较大值作为旋喷浆液用量。

按旋喷固结体的体积需要量计算：Q=3.14D2H(1+B)/4(公式一)

其中：Q旋喷浆液用量(m3); D桩体直径(m);

H桩长(m);B损失系数，可选用0.10.3，

按旋喷工艺参数要求计算：Q=(H/V)q(1+B)(公式二)

其中：Q旋喷浆液用量(m3);q高压注浆泵的排浆量(L/min);

H桩长(m);B损失系数，可选用0.10.3;

V注浆管提升速度(m/min)。

高压旋喷注浆 第3篇

关键词：高压旋喷桩；地基处理；质量控制

1.工程概况

某拟建工程上部建筑为14～16层框架剪力墙结构，下部基础采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）和高压旋喷桩处理，处理后采用筏板基础。其中高压旋喷桩设计桩径为Φ500mm，总桩数784根，桩端持力层为灰岩，设计复合地基承载力特征值fsp为68～290kPa不等，桩间距为1.60m×l.60m～3.0m×3.0m不等，单桩竖向抗压承载力特征值Ra=388kN，平均设计桩长12.5m。

2.地基情况

根据地地勘察报告，其土体自上而下，分布如下：

①杂填土：灰黑色、褐色，稍湿，稍密，厚度为0.70m～2.40m。

②粉质粘土：灰黄色、浅黄色，湿，可塑，厚度0.45～2.00m。

③粉砂：浅黄色、灰黄色，湿～饱和，松散，厚度0.70～3.10m。

④淤泥：灰黄色，流塑～软塑，饱和，松散，厚度为8.60m。

⑤卵石：浅黄色、灰黄色、饱和，稍密～中密～密实，揭露厚度0.70～16.00m。

⑥含碎粘土：褐黄色、黄色，湿，可塑硕更塑，厚度0.55～15.70m。

⑦中风化凝灰岩：灰黄色、褐色，凝灰结构，揭露厚度为3.80m。

⑧破碎灰岩：深灰色、青灰色，厚度1.00～3.80m，该层溶洞较发育。

⑨灰岩：深灰色、青灰色，未揭穿，最大揭露厚度为7.47m。

3.加固原理

高压喷旋桩是利用工程钻机成孔，将旋喷注浆管置于预计的地基加固深度，通过360°旋转并徐徐提升注浆管，用高壓发生设备产生的一定压力，将预先制备好以水泥、水以及带凝剂掺合料等材料作为主固化剂的浆液，从喷嘴中喷射流冲击土体，把土和浆液强制拌合，随后凝聚固结，形成一种新的有增大地基强度、提高地基承载力、止水防渗、减少支挡结构物土压力、防止砂土液化和降低土的含水量等功能的半刚性水泥土桩。

4.施工前的工艺试验

①试喷要求了解并掌握场地内的土层情况，对拟建高压喷射注浆的试喷工艺是至关重要的，拟定高压喷射注浆工艺的试喷方案，其主要工艺参数有：喷嘴直径与个数；浆液压力；注浆管的提升与旋转速度；不同土层的喷浆厚度；浆液配制水灰比及其外加剂的掺入量；各项材料的使用数量。

②现场试喷工作进行现场试喷，试喷点的选择一般以土层中对喷射注浆效果（桩径、桩体强度、入土深度）有较大影响的土层为主，对设计有特殊要求的工程应按设计要求办理；试喷完毕待桩体完全固结硬化的进行开挖，检查成桩形状与直径，并在桩体取试件进行室内强度试验，试验内容应根据设计要求的项目为确定；根据试喷的效果检验与设计的要求，再决定是否需要对试喷工艺进行局部修正，作为正式施工工艺交付实验；试喷数量一般为每一工程取1～3个试桩，当有特殊要求或地层变化较大时应作适当调整；试喷时注浆机械设备应保持在完好状态下正常进行。

5.施工中常见的质量问题和控制措施，

6.针对本工程旋喷桩施工中出现异常质量问题的控制方法

从工程一开始施工到100多根高压旋喷桩，发现喷嘴最大埋深达不到引孔深度的约占总施工量的50%（其中相差量小于0.5m的和相差量大于0.5m的各占一半）；喷嘴最大埋深等于或大于引孔深度的也约占50%。针对喷深达不到且相差量大于0.5的桩所占比例如此之大问题，为了确保工程质量，经业主、设计、监理、施工四方探讨取得一致意见，采取以下控制措施：

6.1已经施工的高喷桩的分类及处理的方法

（1）不作处理的

①喷嘴最大埋深不及引孔深度的差值大于0.5m，但喷长超过11m的；

②喷嘴最大埋深不及引孔深度的差值小于0.5m的。

（2）需要重新引孔并在桩底作重喷处理的：不但喷嘴最大埋深不及引孔的深度的差值大于0.5m而且喷长小于11m的。

6.2将要施工的高喷桩处理的方法

（1）当喷嘴埋深大于或等于引孔深度时可用原工艺要求施工。

（2）当出现喷嘴埋深度不及引孔深度的差值小于0.5m时，改进原工艺要求施工。其理由是：

①原引孔深度是含有基岩取芯深度约0.3m；

②使用的喷嘴是20°斜向下的。当孔底不提升大压力（32MPa）旋喷2min可获得喷远0.6m左右，20°向下喷的结果已加深0.2m；

③每退卸一节钻杆（2m）时复喷一回程，可形成竹节形态的桩。

（3）当出现喷嘴埋深不及引孔深度差值大于0.5m且喷长小于11m的，必须重新引孔后再钻到位方可进行高喷。

（4）当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值大于0.5m，但喷长大于11m的采取每退卸一节结杆（2m）时复喷一回程，形成竹节桩，增大摩阻力的方法处理。

7.关于返浆的处理

7.1关于高压旋喷桩返浆机理的探讨

S—渗失强度；

A—单位面积；

P—嘴外压力；

B—喷成空间压缩流变量；

W—地下涌水量；

L—漏洞流失量。

假设喷成空间压缩流变量B、地下涌水量W和漏洞流失量L均为0（以便看看未受该三因影响时，是否非返浆不可）。

显然返浆量q出随注入量q入增加而增加，随渗失强度S、嘴外压力p、面积A增加而减少。

渗失强度S与介质有关，在粘土、淤泥等中较小，在沙土层、卵石层等中较大。

高喷地层内嘴外压力P与浆液喷切搅拌做功后的残余压力、地层深度以及返浆阻力有关：

（1）一般而言，高喷输浆压力越大，喷切做功后的残余压力越大，则嘴外压力P越大。

（2）地层越深返浆通道越长，返浆阻力增大，则嘴外压力P越大。

（3）返浆通道越狭窄，返浆通道不规则，返浆阻力越大，也使嘴外压力增大。

接触面积A与喷切搅拌形状体积有关。当高喷压力越大，喷切搅拌体积越大，则接触面积A越大；另当嘴外压力越大，高喷桩周边层出现树根状劈裂越多时，其面积A也越大。

从以上分析知道，本工程卵石地层和含砾土层中，当高喷压力达到一定程度，提升速度适当时，桩径足够大，并在桩周产生一劈裂现象（产生3m孔距的串孔就是证明）使接触面积足够大，渗失量必然加大，则返浆量小；另因水钻钞土塌落，致使返浆通道不通畅，嘴外压力增大，也使返浆减少。反之压力小到一定程度（孔周介质少被喷切或不被喷切），并保持返浆通道畅通时，则返浆量多；类似现象正如在完整的石头中钻一个孔进行高喷，则产生百分百返浆。

由此推推断，压力在20MPa左右，并用膨润土护壁保障返浆通道畅通情况下，那么本施工可保证95%以上全孔返浆。

本工程桩周劈裂现象，严重性可从出现的二孔串孔返浆中看出，孔距3m时还能在深部串孔返浆，那么可断言两排先施工后，中间一排施工时返浆现象必然增加，因为地层己经吃饱，渗失程度S已变很小。

7.2非正常返浆的处理

在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面。通过对冒浆的观察，可以及时了解地层状况、判断旋喷的大致效果和拟定旋喷参数的合理性等。根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆数量20%者为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施。

（1）产生原因：①流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查密封性能。②出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆直到冒浆为止，或采用速凝浆液，使浆液在注浆管附近凝固。③冒浆量过大的主要原因一般是有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致。

（2）减少量浆量的措施：提高喷射压力（喷浆量不变）；适当缩小喷嘴孔径（喷射压力不变）；加快提升和旋转速度。

8.结束语

本工程旋喷桩784根。由于检测数量的有限性，过程控制是保证质量的关键，质量最终评定是在根据设计要求和质量检验评定标准基础上，结合对施工过程原始资料而进行综合评定。复合地基载荷试验：旋喷桩单桩竖向抗压静载试验4根；单桩复合地基载荷试验4根。经检测结果均满足设计要求。以上是本人实践中的总结，不足之处望各位专家批评和指正。

参考文献：

[l]《建设工程质量控制》中国建设监理协会组织编写2002.12.

[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79–2002).

[3]《福建省建设工程物探试验检测中心检测报告》第BJF040007号．

[4]《复合地基处理及其工程实例》中国建材工业出版社2000.6.

高压旋喷注浆加固设计及应用 第4篇

1 高压旋喷注浆机理分析

高压旋喷法利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后, 用高压泥浆泵, 通过钻杆杆端置于孔底的特殊喷嘴, 向周围土体喷射高压固化浆液 (一般使用水泥浆液) , 同时钻杆以一定的速度边旋转边提升, 高压射流使一定范围内的土体结构破坏, 并强制与固化浆液混合, 凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。主要用于加固地基, 提高地基的抗剪强度, 改善地基土的变形性能, 使其在荷载作用下, 不至破坏或产生过大的变形。

高压旋喷法加固地基机理主要体现在三方面[2]:1) 高压旋喷流切割破坏土体作用, 喷流以脉冲形式冲击土体, 使土体结构破坏出现空洞;2) 混合搅拌作用, 钻杆在旋转和提升的过程中, 在射流后面形成空隙, 在喷射压力作用下, 迫使土粒向与喷嘴相反的方向 (即阻力小的方向) 移动, 与浆液搅拌混合后形成固结体;3) 压密作用, 高压喷射流在切割破碎土体的过程中, 在破碎带边缘还有剩余压力, 这种压力对土层有压密作用。

2 高压旋喷注浆加固设计计算

2.1 喷浆量的设计计算

高压旋喷注浆法加固地基基础时的旋喷注浆量计算有两种方法, 即体积法和喷量法, 取其中大者作为设计喷射浆量[2]。

1) 喷量法。

以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间, 计算出浆量, 计算公式为:

其中, Q为浆量, m3;v为提升速度, m/min;H为喷射长度;β为损失系数。

2) 体积法。

其中, Q为浆量, m3;De为旋喷体直径, m;D0为注浆管直径, m;K1为填充率, K1=0.75～0.9;h1为旋喷长度, m;K2为未旋喷范围土的填充率, K2=0.5～0.75;h2为未旋喷长度, m;β为损失系数, β=0.1～0.2。

2.2 承载力设计计算

1) 单桩承载力计算。

旋喷桩单桩承载力的确定, 基本出发点与钻孔灌注桩相同, 但由于影响旋喷单桩承载力的因素较多, 因此在进行设计计算时, 除了依据现场试验和文献[6]提供的数据外, 应结合所在地的土质条件。由于单桩承载力的差异很大, 有条件时可进行单桩承载力试验, 若无法进行试验时可按下列公式计算, 取其中小者。

其中, fcu, k为桩身试块 (边长为70.7 mm立方体) 的无侧限抗压强度;η为强度折减系数, η=0.35～0.50;d为桩的平均直径, m;n为桩长范围内所划分的土层数;li为桩周第i层土的厚度, m;qsi为桩周第i层土的侧摩阻力特征值, kPa;qp为桩端地基土未经修正的承载力特征值, kPa。

2) 复合地基承载力计算。

旋喷复合地基承载力标准值应通过现场复合地基荷载试验确定, 也可以按下式计算:

其中, fsp, k为复合地基承载力标准值, kPa;Ae为1根桩承担的处理面积, m2;Ap为桩的平均截面积, m2;fs, k为桩间天然地基土承载力标准值, kPa;β为桩间天然地基土承载力折减系数;R${}_k^d$为单桩竖向承载力标准值, kN。

3 高压旋喷注浆法加固设计实例

3.1 工程概况

本加固对象为一座位于新密县—登封市的县级公路上的公路桥, 桥上跨一条铁路。该桥为钢筋混凝土悬臂箱形梁桥, 桥面由左右幅两片独立箱梁组合而成, 桥面铺装成一体, 钢筋混凝土排架桩墩, 北端墩基础为桩基, 南端墩基础为双层钢筋混凝土扩大基础, 桥台及其基础为M10浆砌片石。由于桥下地层开采煤矿, 桥体将受到较大影响, 为了保证公路通行需进行桥梁基础的加固设计, 经过论证比较, 决定采用高压旋喷注浆法加固基础。

3.2 设计方案

1) 北端墩基础的加固。北端墩基础为桩基, 桩基长度为13.4 m, 该桩基为摩擦端承桩, 桩基承载能力较大, 桩基周围土层为黄土状砂黏土层[σ]=180 kPa, 桩基置于砂页岩互层上[σ0]=800 kPa, 工程性质较好, 经过桥下开采后, 地层将出现沉陷和不均匀沉降。通过在承台周围布置高压旋喷桩来固结桩基周围土层形成复合地基来减少沉降和不均匀沉降。采用直径为80 cm的高压旋喷桩, 距承台顶面14 m, 共布设18根旋喷桩, 位置如图1所示。2) 南端墩基础的加固。南端墩基础为双层钢筋混凝土扩大基础, 扩大基础直接置于砂页岩互层上[σ0]=800 kPa, 桥下开采前基础承载能力及稳定性较好, 针对桥下开采后可能出现的沉降和不均匀沉陷, 通过在扩大基础周围布置高压旋喷桩加固桥基。采用直径为80 cm的高压旋喷桩, 距扩大基础顶面9.4 m, 即在扩大基础地面以下延伸7 m, 旋喷桩共布设21根, 具体位置如图2所示。其南北两端桥墩基础加固后, 立面图如图3所示。其南北两端桥墩基础加固后, 桩体将置于基础下并紧紧包裹桥梁基础, 其承载能力和抵抗不均匀沉降能力大大提高, 同时根据预测的地表倾斜趋势, 可在基础周围地层打入若干旋喷桩, 在其地表倾斜一侧还可以增补若干倾斜桩。

3.3 高压旋喷注浆加固工序

该基础加固设计采用了二重管法。注浆材料采用525号的普通硅酸盐水泥浆, 水灰比为1∶1。添加剂为氯化钙 (早强剂) , 含量为水泥用量的3%, 三乙醇胺0.03%。旋喷桩施工顺序为:孔位放样→引孔钻探造孔→高喷机台就位→地面试喷→高喷射旋管下到设计深度→旋喷提升→换杆喷射提升→终喷→清洗器具移位。

4 结语

高压旋喷注浆加固法设计灵活、适应性强, 同时工程造价低, 对原有基础几乎不会造成破坏。旋喷桩成桩可在狭小空间施工, 其成桩方向、长度、大小等可根据设计需要调整。目前, 地基基础加固的方法较多, 在设计中首先应根据工程的特征, 选择经济合理可行的加固方案。高压旋喷注浆加固设计施工技术成熟、适应性强, 必将在土木工程领域有着广泛的应用空间。

参考文献

[1]叶书麟.地基处理[M].北京:中国建筑工业出版社, 1988:175-182.

[2]牛志荣, 李宏.复合地基处理及其工程实例[M].北京:中国建材工业出版社, 2000.

[3]宁夏元.高压旋喷注浆在桥台基础中的应用研究[D].长沙:湖南大学, 2007.

[4]郑利松.复合注浆法在基础加固中的应用[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2004 (11) :23-24.

[5]蒋炳亮.浅谈高压旋喷桩注浆法地基处理的施工[J].山西建筑, 2008, 34 (7) :132-133.

高压旋喷桩总结 第5篇

7.1.高压旋喷桩施工总结

7.1.1.工程概况

本工程位于上海市黄浦区老西门街道673街坊，拟建场地东侧为光启南路、南侧为中华路、西侧为河南南路、北侧为尚文路和黄家路。本合同段注浆为压密注浆桩为Φ800，水泥参量为25%。本工程±0相当于吴淞高程绝对标高3.600m。场地位于长江三角洲东南前缘，其天然地形基本平坦，自然地面标高在5.47～4.68m之间，高差0.79m。

根据岩土工程勘察报告（工程勘察证书号：090012-kj），根据勘察报告本工程70.5m内地基土均属地四纪沉积物，主要由软粘土、粘性土、粉性土和砂土组成。

本工程采用高压旋喷桩加固，喷射孔间距采用0.6m，共1805根，多排孔布置，注浆深度10.15~16.65m（深入基础层5m）选用“二重管法”旋喷注浆。7.1.2.设计技术指标

（1）旋喷桩桩径∅800，旋喷桩间距∅800∅600（用于加固）

（2）采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量为25%，水灰比为0.8~1.0，一般宜取1.0；

（3）使用高速搅拌机的水泥浆搅拌时间不应少于30s；使用普通搅拌机的水泥浆搅拌时间不应少于90s；水泥浆从制备到使用完毕的时间不应超过4h，否则作废浆处理。

（4）钻机与高压泵的距离不宜过远，钻机孔位允许偏差不应大于50mm。（5）桩位偏差不超过50mm,桩身垂直度误差不超过1/200，桩径偏差不大于10mm。（6）喷射注浆管插入孔内，喷嘴达到设计标高后方可喷射注浆，喷射注浆应由下往上进行作业；喷射注浆参数达到规定值后，可按照双管法施工工艺要求提升注浆管；注浆管分段提升的搭接长度不应小于100mm。

（7）防止孔间串浆，施工时必须采用跳跃法，相邻两根桩施工间隔时间不小于48h，间距不小于4~6m。

（8）旋喷桩采用双管法施工，注浆压力宜为20～25MPa，气流压力宜取0.7MPa，气体流量0.8～1.2L/min，水泥浆流量70L/min，提升速度为10～20cm/min，旋转速度为15r/min。

（9）宜采用钻孔取芯方法对高压旋喷桩施工质量进行检测。（10）检测点的数量不少于施工总桩数的1％，且不少于5点。（11）未尽事宜参照行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）执行。7.1.3.施工参数确定及施工布置(1)、施工参数确定

根据设计要求进行生产性试桩，采用参数为：空气压力为0.7Mpa，排量1m3/min，浆压：25Mpa，水灰比1：1～1.5：1，进浆比重：1.37～1.5g/cm3，排量70L/min，回浆比重应大于：1.2～1.3g/cm3，提升速度：20cm/min，旋转速度：15r/min，分次卸管注浆，搭接厚度≥20cm，平均水泥用量226kg/m。

（2）、施工布置 ①.水泥制浆站

高压喷射灌浆施工采用集中制浆站供浆，根据地形条件，在施工场地周边适当位置设置一个集中制浆站，制浆站面积约20m2。制浆站由水泥堆放平台和高速搅拌机平台组成，送入灌浆现场的低速搅拌机内后采用SGB6-10型输浆泵泵送入至喷射管内进行喷浆作业。管路采用Φ25CM钢管。②.施工用风、水、电

高压喷射灌浆施工用风采用移动式电动空压机供风,供风量约为20m3/h； 施工用水根据需要使用自来水进行搅拌水泥浆液，用水量约35m3/h；

施工场地内用电满足高压旋喷机械用电量，高峰期同时用电负荷约为382.5kvA（取0.8同时系数）。

备注：当主供电系统电压过低或者电压不稳时，采用柴油发电机进行临时供电，以保证工程的连续性及工程质量、进度（在整体施工场地内有配备一台500kw发电机）。7.1.4.机械设备及浆液材料（1）、机械设备

XY-4型高喷机2台，XPB-10高压水泵2台，SGY-80钻机2台，6PQ潜水泵2台，XPB-90D高压水泵2台，SGB6-10中压灌浆泵2台，20m3空压机2台，MZ-200履带液压潜孔钻机2台。（2）、浆液材料

（1）制浆：水泥采用标号不低于42.5号硅酸盐水泥，并符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-2007）的规定，采用BZ-20L型高速搅拌机制浆。（2）制浆材料的称量采用质量或体积计量法，其误差不大于5%。7.1.5.施工工艺

（1）高喷防渗强施工采用分段作业，依次成墙。

（2）高喷防渗强各旋喷孔分序施工，套接成墙，先Ⅰ序后Ⅱ序。分段包干，平行作业。

（3）单孔喷灌施工程序为：放样→造孔→下喷具→喷射→提升→回灌→成桩→结束。7.1.6.施工方法（1）、钻孔

（1）测量放样：防渗墙施工平台形成后，由测量人员准确放样，并在适当位置布置控制点，进行施工期的检测校核，孔位中心允许偏差不大于5cm。

（2）钻孔时先移机就位，用水平尺校准机身，控制孔位偏差不大于5 cm，确保

钻孔偏斜率不大于1%。

（3）由于工程地质条件复杂，采用MZ-200履带液压潜孔钻机以及SGY-80钻机钻孔潜孔偏心锤跟管钻进造孔，孔径150mm，下￠146mm套管跟进，在孔深达到设计要求时下入特制PVC管护壁直至孔底，（PVC管要求脆性较好）然后起拔套管。（2）、喷浆

（1）钻孔结束后，将喷射机移至成孔处，先进行地面试喷，检查各项工艺参数符合要求后下管，待现场技术人员认可后方可喷射施工，喷射过程中如遇到特殊情况，如喷嘴堵塞等，应将管提出地面进行处理后再进行施工。

（2）制浆：水泥采用标号不低于42.5号硅酸盐水泥，采用ZJ-400型高速搅拌机制浆，如需掺加外加剂时，浆液配比将通过试验后确定。

制浆过程中应随时测量浆液密度，工作结束后，统计该孔的材料用量，浆液制备采用无受蚀水源，确保浆液质量。

（3）喷射提升：喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的气、浆，待注入浆液冒出孔口后，按设计的提升、旋转、搅动速度，自下而上边转动喷射边提升，直至设计终喷高程停喷。喷射过程中，技术人员应随时检查各环节的运行情况，并根据具体情况采取下列措施：

①接、卸、换管要快，防止塌孔和堵咀。②喷射因故障中断应酌情处理，因机械故障要尽力缩短中断时间，及早恢复喷射灌浆，如中断时间超过1小时，要采取补救措施，恢复喷射时，喷管要多下0.5～1.0m，保证凝结体的连续性。

（4）回灌：高喷注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现下沉现象，故应在完成注浆后，停滞一定时间，根据浆液回落情况直至浆面不再下沉为止，回灌浆液一般采用邻孔高喷冒浆自流充填。（3）、高喷灌浆施工要点

高压喷射灌浆施工时应注意如下情况：

①.围护基坑填筑材料的级配和压实度均应认真规划，以满足灌浆施工的客观要求。

②.管路、旋转活接头和喷嘴等必须拧紧，达到安全密封；水泥浆液、高压水和压缩空气各管路系统均应不堵不漏不串。设备系统安装后，必须经过运行试验，试验压力要达到工作压力的 1.5～2.0 倍。

③.台车安放应保持水平，喷管的允许斜度不得大于 1.5%。

④.喷管进入预定深度后应先进行试喷，待达到预定压力、流量后，再提升摆喷。中途发生故障，应立即停止提升和喷射，以防止桩体中断。同时进行检查，尽快排除故障恢复注浆并做好详细记录。高喷灌浆因故中断恢复施工时，要将喷射管头下入中断处以下 30cm，采取重叠搭接喷射处理后，方可继续向上提升喷射注

浆，停机时间超过 3h时，要对泵体及输浆管路进行清洗后方可继续施工。⑤.高喷水泥浆液必须严格过滤，防止水泥结块和杂物堵塞喷嘴及管路。⑥.高喷结束后要连续将冒浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止，在黏土层或淤泥层内进行喷射时，不得将冒浆回灌至孔内。每次施工完毕后，必须立即用清水冲洗喷射机具和管路，检查磨损情况，如有损坏零部件应及时更换。

⑦.高压喷射作业过程中，应经常测试水泥浆液密度。浆液水灰比为 1：1时，其相应浆液密度为 1.5g/cm3，当施工中浆液密度超出上述指标时，应立即停止喷注，并调整至上述正常范围后，方可继续喷射。

⑧.喷射过程中，按设计文件要求或监理人指示经常检查、调整高压水泵或低压灌浆泵的压力，浆液流量、空压机风压和风量，旋转和提升速度以及实际的浆液耗用量。当冒浆量超过 20%或完全不冒浆时，则在浆液中加入速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定地层范围内凝固，同时增大注浆量，减慢提升速度或进行静喷，直至正常为止。

⑨.若冒浆过大，采取提高喷射压力，加快提升速度，但应经现场监理人批准，同时对冒出地面的浆液进行过滤，沉淀去杂质，再回收利用。（4）、特殊情况处理措施

①.在喷射过程中，因停电或喷嘴堵塞等分原因造成的喷灌中断，尽快排除故障，并复喷0.3~0.5cm。

②.孔内严重漏浆需降低喷管提升速度或停止提升静喷30min，掺加速凝剂，加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆，向孔口冲填砂、土料，如上述方法无效，则报告监理人采用间歇处理。

③.在喷射过程中，喷射流遇大块石层，在正常旋喷的情况下，并在块体另一端的两侧（或一侧，依钻孔情况而定）补增喷灌孔以确保搭接，或者调整邻孔孔距以及相应参数进行处理。7.1.7.施工中遇到的主要问题（1）、钻孔

①.在石层中经常出现卡锤的现象，严重时偏心锤回返不出就必须连同套管一起拔出，重新造孔，造成大量重复工作。通过更换管靴和偏心锤此问题才得以缓解。（2）、喷浆 ②.孔口返浆反常，返浆量小于进浆量的20%或者不返浆，或反浆密度小于1.2g/cm3，密度过小或者不返浆，慢速提升或加入水玻璃。过大可采用提高喷射压力，适当加快提升。

③.为防止喷嘴堵塞，采用下管低压喷水或者气的方式，也可用胶布缠住喷嘴下

管。7.1.8.小结

高压旋喷注浆 第6篇

武汉80万t/年乙烯项目第一循环水场某地下大型管道两根平行管子在试水时均出现不同程度漏水,管道直径2 000 mm,管子中心距离地面5.5 m,漏水区域水平方向距离管道阀门井约5 m。发现漏水后,管道修复人员将管道水阀关掉,然后将管道内的水抽出后发现,漏水区域有大量的泥土沙子涌入管内,且一直有水不断的渗入管道内。根据推测,在管道试水过程中,高压水通过漏水点向外漏水,管道外围土体已经充满水,在管道抽水后管道外围水又反向渗入管道内,同时携带大量的泥土沙子。由于管道内渗水已经带入大量泥沙,所以预测管道外围已经有大量的空洞出现。

推测漏水事故发生的原因有两点:

1)地下管道焊接接头有缺陷,在不利的因素诱导下造成的破坏;

2)由于该段地下管道一端插入阀门井中,一端为天然地基,在试水过程中加入荷载之后造成两端不均匀沉降后管道产生内力造成破坏。

根据现场情况,要对管道漏水进行修复,首先必须对管道地基进行加固,保证在管道通水后给管道提供足够的承载力,然后对漏水点进行焊接补漏,由于电焊作业需要干燥的作业面,所以需要采取措施保证电焊焊接作业面干燥。

1修复方案比选

1.1 大开挖

通过大开挖,将漏水管道挖出来,然后将管道修复作业面风干,满足电焊作业条件之后开始对漏水点焊接补漏,然后层层碾压回填。根据现场情况,由于管道西侧2 m为冷却塔,东侧3 m为循环水过滤装置罐,直接大开挖容易导致临近建筑物基础不均匀沉降变形,方案排除。

1.2 钢板桩支护后开挖

通过在东西两侧建筑物边打钢板桩支护后大开挖进行管道修复,可有效减小大开挖对临近建筑物基础造成的不均匀沉降,但是,由于钢板桩刚度不够,在打完钢板桩开挖之后,钢板桩顶部会有少量位移,对附近建筑物的影响不可忽略,考虑到附近建筑物的重要性,该方案排除。

1.3 打钻孔灌注支护桩后开挖

打钻孔灌注支护桩,然后顶部加冠梁和斜撑对基坑进行支护后开挖,支护刚度可满足要求,不会对周围建筑物造成破坏。但是,由于钻孔灌注桩施工周期长,施工完成后需28 d以后才能达到设计强度。考虑到本项目为抢险工程,工期要求紧张,不适宜采用本方案。

1.4 打降水井降水后从管道内焊接补漏

通过降水,使管道内不再有水渗出,为漏水点焊接提供干燥作业面,然后人进入管道内部对漏水点进行焊接。在现场漏水区域均匀布设6口降水井,根据现场试验,在打完三口井之后就进行抽水,发现抽出水中含有大量的泥沙,抽水后地面出现了塌陷,根据现场情况推测,由于管道周围有空洞且空洞内均充满水,在抽水的时候又将泥沙带出,导致地面塌陷,对附近建筑物造成不利影响,该方案终止。

1.5 高压旋喷注浆对漏水管道周围土体进行加固并止水

使用高压旋喷注浆工艺对管道底部一定深度的土体进行加固,并将管道周围空洞填充密实,达到管道在运行过程中的承载力要求,同时,高压旋喷注浆使水泥浆对管道形成包裹,起到一定的止水作用,给电焊作业提供了条件。该方案在实施过程中不会对临近的建筑物造成不利影响,并且工期短,可操作性强,认定方案可行。

2高压旋喷注浆加固施工

2.1 高压旋喷注浆施工方案的确定

1)根据现场情况,采用ϕ800@700的双重管高压旋喷桩对水管底部及侧壁进行加固,共6排,水灰比1∶2,水泥用量220 kg/m,水泥浆中掺入3%的水玻璃,提高其抗渗性,高压泥浆泵压力设计值20 MPa～25 MPa。投入设备表见表1。

2)管道底部采用低压水泥浆注浆加固,注浆压力2 MPa～3 MPa,在注浆点停留喷浆管在管道底部5 min～8 min,一边旋转,一边注浆。

3)高压旋喷桩的施工顺序为:先施工贴近水管的四排,后施工远离水管的两排,施工深度在水管底以上的范围内应减小喷浆压力。

4)注浆施工前应从管道内将管道漏水区域简单封堵,避免在高压旋喷注浆过程中高压水泥浆通过漏水点进入管道内。高压旋喷注浆平面布置图及剖面图见图1,图2。

2.2 高压旋喷注浆的施工工艺

1)钻机就位。移动旋喷桩机到指定桩位,将钻头对准孔位中心,同时整平钻机,放置平稳、水平,钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。就位后,首先进行低压(0.5 MPa)射水试验,用以检查喷嘴是否畅通,压力是否正常。

2)制备水泥浆。桩机移位时,即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水加入桶中,再将水泥和外掺剂倒入,开动搅拌机搅拌10 min～20 min,而后拧开搅拌桶底部阀门,放入第一道筛网(孔径为0.8 mm),过滤后流入浆液池,然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网(孔径为0.8 mm),第二道过滤后流入浆液桶中,待压浆时备用。

3)当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时,钻孔和插管两道工序可合二为一。当第一阶段贯入土中时,可借助喷射管本身的喷射或震动贯入。其过程为:启动钻机,同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液,使钻杆沿导向架震动、射流成孔下沉,直到桩底设计标高,观察工作电流不应大于额定值。在插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,可用较小压力(0.5 MPa～1.0 MPa)边下管边喷浆。

4)提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后,停止钻进,旋转不停,高压泥浆泵压力增到施工设计值(20 MPa～25 MPa),坐底喷浆30 s后,边喷浆,边旋转,同时提升钻杆。在达到设计深度后,接通空压管,开动高压泥浆泵、空压机和钻机进行旋转,并用仪表控制水泥浆压力在20 MPa～25 MPa、风量在1 m3/min～2 m3/min,一边旋喷一边提升,直至达到预期的加固高度后停止。

5)桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时,应从桩顶以下1.0 m开始,慢速提升旋喷,旋喷数秒,再向上慢速提升0.5 m,直至桩顶停浆面。

6)若遇砾石地层,为保证桩径,可重复喷浆、搅拌;按上述4)～5)步骤重复喷浆、搅拌,直至喷浆管提升至停浆面,关闭高压泥浆泵、空压机,停止水泥浆、风的输送,将旋喷浆管旋转提升出地面,关闭钻机。

7)清洗。向浆液罐中注入适量清水,开启高压泵,清洗全部管路中残存的水泥浆,直至基本干净,并将粘附在旋喷管头上的土清洗干净。

8)移位。移动桩机进行下一根桩的施工。

9)补浆。喷射注浆作业完成后,由于浆液的析水作用,一般均有不同程度的收缩,使固结体顶部出现凹穴,要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。

2.3 高压旋喷注浆注意事项

由于高压旋喷桩位距离地下管道很近,在施工过程中,测量人员密切配合,严格复核桩位,以防钻孔打到地下管道上造成二次破坏。钻机操作人员在操作钻机钻进过程中也要谨慎,打到障碍物后要判断是否为地下管道。在高压旋喷注浆过程中安排专人通过阀门井中的人孔进入管道内进行监控,以防加固过程中地下管道被顶起。

3处理效果分析

通过6 d的施工,现场已经按照设计方案施工完成。高压旋喷注浆区域地面被抬高约20 cm～30 cm,推测地下空洞已经被水泥浆填实,承载力可以满足地下管道运行过程中的使用要求。进入地下管道内观察,从管道外向管道内的渗水明显消失。安排工人将管道内通过漏水点渗入的水和泥沙清理干净,用鼓风机将焊接作业面吹干,满足电焊作业条件,该处理方案达到了预期效果。

4结语

在石化工程建设中,大直径地下管道很多,由于埋设管道的地面多数均有建筑物,在建设和使用过程中如果管道出现故障需要修复,明挖作业一般不具有可操作性。在一定的条件下,高压旋喷注浆可作为一个不错的处理方案,一方面可以对管道地基进行加固,一方面还可以起到止水作用,为地下人工修复作业提供条件。

摘要：鉴于某地下大型管道漏水区域附近均为重要建筑物,提出了应用高压旋喷注浆的方法对管道基础进行加固,同时起到一定的止水作用,为从管道内部进行修复焊接提供了条件,达到了预期效果。

关键词：地下管道,修复,高压旋喷注浆,应用

参考文献

[1]李方政.高压旋喷技术在地铁车站深基坑防水工程中的应用[J].公路交通科技,2003,20(1):21-23.

[2]牛虹.高压旋喷法的施工特性及设备[J].工业建筑,2002,32(10):52-55.

高压旋喷注浆 第7篇

随着大跨度桥梁施工技术的发展, 大孔径钻孔桩基础越来越被广泛采用, 特别是在一些地质情况复杂, 覆盖层厚的地区, 大跨度桥梁基础多采用大孔径超长钻孔桩基础, 对于该类桩的施工, 虽然从施工技术, 施工设备, 工艺控制、操作要求等方面都提出了更严格的要求, 但是, 往往还会有个别桩在成桩后经过质量检测发现存在一定的质量缺陷。因此对于此类桩基缺陷的处理以及处理后的检测和检验成为大孔径桩基施工中一个重要的课题。

2 基本情况介绍

某高架桥主桥19号墩基础为6根ф2.5m的钻孔灌注桩, 桩深75.00~80.00m, 施工采用冲击法成孔, 泥浆正循环排渣, 并辅以泵吸反循环清孔。

主要地质情况为: (1) 淤泥层, 层厚约33.00m, 主要分布于﹣2.30~﹣34.80m; (2) 粘土层, 主要分布于﹣34.80~﹣35.80m; (3) 粉砂层, 主要分布于﹣35.80~﹣37.50m; (4) 砾砂层, 主要分布于37.50~﹣41.90m, ﹣52.90~﹣59.00m; (5) 亚粘土, 分布于﹣41.90~﹣43.60m, ﹣59.00~﹣67.50m;; (6) 粗砂层, 主要分布于﹣43.60~﹣52.90m; (7) 强风化岩, 主要分布于﹣67.50~﹣70.60m; (8) 弱风化及微风化, 分布于﹣70.60m以下。

桩基的缺陷情况及形成原因:19号墩5#、6#桩桩径为ф2.5m, 桩深76.00~78.00m, 成桩后通过超声检测发现在桩底部位存在严重缺陷, 后经取芯, 其检验结果与超声检测结论基本吻合, 从两种检测情况看两桩缺陷主要集中在桩底部位, 并形成连通体, 6#桩在﹣59.00m左右处亦存在缺陷。桩底缺陷形成的主要原因是由于在灌注水下混凝土之前孔底沉渣未彻底清理干净, 使孔底形成锅底状沉渣, 在灌注首批混凝土时, 由于冲击力作用混凝土向周边扩散时与周边沉渣搅和后被后续混凝土覆盖从而形成缺陷。19-5#、19-6#桩为最先施工的大孔径深桩, 由于地质复杂, 覆盖层厚达70.0m以上, 又因场地等限制, 没有足够大的泥浆池来净化泥桨, 因此, 成孔后的清孔无法用优质泥浆将钻孔用泥浆完全置换出来, 又由于钢筋笼安装时间过长 (3~5d) , 使得第二次清孔时孔底沉淀过厚 (达3.0m以上) , 由于孔深, 吸泥管在孔底范围非常有限, 因此灌注混凝土之前很难将孔底沉渣全部清除。

后续施工中采取的措施: (1) 第一次清孔必须将泥浆指标调整好 (主要指标如:含砂率≤2%, 胶体率≥95%) , 并将孔底沉渣尽量清干净; (2) 改进钢筋笼安装工艺缩短安装时间至48h以内; (3) 二次清孔采用球状放射射浆管射浆清洗与泵吸排渣交替进行确保混凝土灌注之前将孔底沉渣清理干净, 在后面的桩基施工过程中通过以上措施效果非常明显。

3 缺陷处理方案

针对19-5#、19-6#桩的缺陷主要集中在桩底部位, 并且基本连通, 而且每根桩的四个取芯孔均有三个以上芯孔通过缺陷部位, 因此, 采用"高压旋喷、压力注浆法"对该缺陷桩进行补强处理, 此方案是采用ZJB﹣35型高压泵和取芯钻杆、高压喷嘴通过取芯孔对缺陷部位进行高压清洗和切割, 并将清洗和切割下来的沉渣和松散混凝土通过气举排出孔外, 使缺陷部位形成"空洞", 待确定基本清理干净后再对缺陷部位进行高压旋喷和压力注桨, 使空洞部位被水泥浆充满, 水泥浆固结后与桩身混凝土及基岩结合成整体, 从而达到补强效果。

4 缺陷处理过程

4.1 准备工作

机械设备、人员的准备 (施工前制定详细施组) ;

施工准备: (1) 旋喷、压浆用水泥浆配合比要求:旋喷用水泥浆水灰比采用0.6, 用42.5R水泥, 加高效减水剂和膨胀剂UEA, 凝结时间≥10h, 28d强度≥25MPa;压浆用水泥浆水灰比采用0.5, 用42.5R水泥, 加高效减水剂和膨胀剂UEA, 凝结时间≥10h, 28d强度≥30MPa;

(2) 孔口管埋设:在每个取芯孔口要埋设长度不小于0.5m的ф89mm钢管, 要求牢固密封, 能承受3MPa压力, 管口装好开关阀。

4.2 旋喷桩帷幕施工

在实施补强之前, 针对19-6#桩﹣59.00m左右处局部缺陷范围实施旋喷桩帷幕处理。从取芯情况看﹣59m处缺陷有混凝土明显被水冲洗的痕迹, 且有与地质层相同的砾砂, 根据地质资料反映, 该层有较大承压水存在, 缺陷可能是由于在灌注混凝土时, 承压水对尚未凝结的混凝土的冲洗所造成, 且缺陷与周围地层连通, 因此在处理之前, 先应对该处地层实施固化处理。具体做法是;在缺陷周围离桩边0.3~0.5m处布设高压旋喷桩帷幕, 旋喷桩间距0.5m, 根据缺陷程度, 沿缺陷周边布置10支, 桩长在缺陷上下3~5m, 以形成帷幕, 起固砂止水作用, 以利缺陷处理。

4.3 高压切割、清洗, 气举排渣

高压切割、清洗, 是指用高压水流 (压力达28~30MPa) , 对缺陷部位进行冲洗和切割, 使缺陷内的填充物、松散混凝土被高压冲洗和切割开, 再通过气举, 将残渣排出孔外。高压切割是利用取芯钻机、钻杆, 钻杆底部安装高压喷嘴 (ф1.8~3.0mm) , 钻杆与钻机及高压泵连接好并通过取芯孔下放至缺陷部位, 利用高压泵和喷嘴产生的高压水流对缺陷部位进行切割冲洗, 通过钻机的旋转和上下起落, 使切割清洗全方位反复进行。气举排渣是指利用压风机产生的压缩空气送入孔中, 与孔内水和沉积物形成混合气体, 产生负压, 从而将孔内沉渣排出孔外, 孔内接入风管长度应大于孔深的2/3, 风压应大于水头的1.5~2.0倍, 气举与切割应交替进行, 待排出水样静置24h无沉淀, 可认为切割清洗和排渣完成。

注意事项:

(1) 高压清洗和切割只能适用于嵌入基岩内桩底部位的缺陷处理, 桩身其他部位切不可采用高压切割清洗, 特别是砂层, 只可用一般压力 (水头的1.5倍左右) 清洗;

(2) 气举排渣时, 风管口不能落在桩身其他部位缺陷处, 特别是与外界连通处;

(3) 每孔排出的渣量必须收集计量记录, 以便确定"空洞"之大小。

4.4 高压旋喷、压桨

切割清洗, 气举排渣完成后, 开始向缺陷空洞内实施高压旋喷和压力注桨。高压旋喷也是利用钻机、装有喷嘴的钻杆、高压泵向缺陷空洞内喷入0.6水灰比的水泥浆, 旋喷压力18~20MPa, 通过钻机对钻杆的旋转, 和上下起落, 高压喷出的水泥浆与缺陷空铜内各界面上残留的砂粒等充分混合, 以确保水泥浆能与缺陷各界面结合良好, 每孔旋喷量视"空洞"大小来定, 一般第一个孔旋喷量为估计空洞大小的1/2, 后面每孔为1/3。

压浆, 每孔旋喷完后, 应即刻拆除旋喷钻杆, 转入下孔旋喷, 旋喷好的孔内接入压浆管, 压入0.5水灰比的水泥浆, 压桨用普通压浆机, 压力1.0MPa左右, 压入浓水泥浆量原则上以孔口冒出较浓水泥浆 (比重接近0.6水灰比水泥浆比重) 来确定, 但由于桩长孔深, 且在﹣59m左右处, 缺陷与地层承压水连通, 压浆时孔口均不冒浆, 因此, 我们按估计空洞体积的3倍左右压入浓浆。

注意事项: (1) 旋喷压浆之前, 必须对所有机械设备进行检修, 特别是高压泵、压浆机, 水泥浆搅拌机等重要设备, 一定要保证其完好率, 旋喷和压浆必须一次完成, 决不许中断;

(2) 做好各项记录, 如每孔旋喷、压浆起止时间, 压力大小, 水泥浆方量以及排出物方量等;

(3) 按要求做好水泥浆试件。

4.519﹣6#桩﹣59m处缺陷处理

该处为局部缺陷, 程度较轻。因该处缺陷与外界连通, 因此, 不能采用高压清洗和高压旋喷, 只能采用普通压力清洗和压桨, 清洗和压浆压力不宜大于1.0MPa。

5 处理结果检验

在对缺陷处理一个月后, 对桩基缺陷处理结果进行检验, 检验方法为超声检测和取芯检验。从超声检测结果来看, 处理前后结果并无改善, 对此, 我们咨询了有关知名专家, 认为由于水泥浆和混凝土为两种不同介质, 超声波在两种介质中传播速度不同, 因此, 单从超声检测还不能判断, 通过模拟试验也验证了这个结论。

我们在岸上利用两个直径为1.5m, 高2.0m的涵管模仿缺陷可能的空洞, 空洞内注满与压浆相同的水泥浆, 其它部位填满混凝土, 20d后检测结果:在纯水泥浆中平均波速为3124m/s, 混凝土中>4000m/s, 而穿过水泥浆和混凝土界面的平均波速为1971m/s;30d后上面三种情况的平均波速分别为:水泥浆中3327m/s, 混凝土中>4000m/s, 穿过水泥浆和混凝土界面2310m/s;60d后以上三种情况平均波速分别为:3396m/s, >4000m/s, 2424m/s。

由此可见对于这类缺陷桩补强后的检验不能单凭超声波检测来判断。取芯检验, 由于缺陷部位在桩底, 深度接近80m, 取芯能否达到缺陷部位有很大的偶然性, 所幸两桩所取三个芯均达到并穿过缺陷部位, 并充分的反映出了缺陷空洞的压浆情况, 从芯样看;空洞内浆体充实饱满, 与各界面 (桩身混凝土、基岩) 结合密贴, 无夹渣。从两桩取出的芯样中, 各选一组较完整的水泥浆体芯样做试件进行抗压强度实验, 结果表明, 压入的水泥浆体强度≥20MPa, 满足设计受力要求。

6 质量评述

在桩基缺陷处理和检测检验工作均已完成后, 由业主组织召开了专家评议会, 与会专家们通过观看芯样情况, 听取对缺陷处理施工过程的汇报, 认真查看了施工工艺, 施工过程记录, 检验检测报告后, 一致认为:这两根大孔径深桩桩底缺陷的处理, 由于采用了先进可靠的处理工艺, 加之在处理过程中准备完善, 组织严密, 各项记录完整可靠, 处理结果从取芯芯样看, 压浆密实饱满, 浆体与桩身混凝土及基岩结合密贴, 浆体强度较高, 能够满足设计受力要求, 处理后的质量评定为Ⅱ类桩。与会专家们认为该高架桥的两根深孔大孔径桩基缺陷的成功处理为大孔径深桩缺陷处理提供了良好的借鉴和施工经验

摘要：受各种因素影响, 桩基础施工中可能出现不同的质量缺陷, 如混凝土离析、断桩、夹泥、桩底沉渣超过设计允许值、桩底软弱夹层等, 针对各类缺陷的处理, 应有充分的方案论证、有效的施工方法及可靠的检测手段, 才可进行补强加固。本文就应用高压旋喷注浆法对缺陷桩的加固处理进行浅析, 共同探讨。

关键词：旋喷桩帷幕,压力注浆,桩基缺陷,补强

参考文献

[1]汪庆辉, 黎胜勇.高压旋喷注浆法处理桩基缺陷的一个工程实例.《中小企业管理与科技》, 2009年31期.

[2]镇亦明, 谢煜伦.高压旋喷注浆法在大直径缺陷灌注桩处理中的应用.《现代交通技术》, 2008年6期.

高压旋喷注浆 第8篇

高压旋喷注浆技术属于高压喷射注浆技术的其中一种, 这里我们先介绍下高压喷射注浆。对于含有颗粒的沙类土或者含泥量大的粘性土地基, 静压注浆无法使浆液充分渗透, 以致使加固效果不佳。高压喷射注浆是在静压注浆的基础上发展而来的, 通过将具有特别喷嘴的注浆管插入到预定深度的土层, 将浆液以约20MPa的高压喷射冲击土层, 利用水力高压使浆液与泥土均匀混合, 经过凝固在土层中形成坚固的结体。高压水喷切割技术在采煤方面的应用也为高压注浆技术打下了坚实的理论基础和实践应用。根据浆液喷射方向和固结体形状的不同, 高压注浆技术可分为定向喷射注浆和旋转喷射注浆两种, 本文介绍的是旋转喷射注浆。

旋转喷射注浆在施工中, 首先在地基上钻出直径在50~100mm之间的孔, 孔的数量和深度根据实际加固深度确定, 然后将喷嘴置于孔地, 一边旋转喷射浆液一边提升喷嘴, 喷射完成后经过自然凝固形成圆柱状的固结体, 形成的固结体直径一般为40~200mm。采用不同的浆液配比, 可形成不同强度的固结体, 一般使用的水泥浆液喷射形成的固结体, 其在粘性土壤中的抗压强度在5~10MPa, 在沙土中的抗压长度在10~20MPa。高压旋喷注浆施工方便灵活, 适用范围广, 主要用于地基的加固, 可有效增加地基的抗剪切强度, 抵制土层的变形。

二、高压旋喷注浆施工工艺

高压旋喷注浆施工工艺流程如图1 所示, 其中主要的施工技术有一下几个方面:

(1) 孔位确定。为了确保桩子位置的正确性, 需要根据设计图纸测量定位桩孔, 并用红漆或其他标志作标记。

(2) 钻机设备到位。在桥下或公路坡面上施工, 需在孔位上方搭设脚手架, 将钻机设备架设在孔位上方, 保证钻轴与桩位中心垂直对准, 防止桩孔钻斜。

(3) 钻孔。在地基土层内钻孔不能使用冲水钻孔, 可结合合金回转钻和气动孔锤进行钻孔, 需要反复清洗孔里残渣。

(4) 旋喷注浆。钻孔完成后卸下潜孔锤, 换上浆液喷嘴, 利用回转钻将其送入孔底。开通高压泵, 先进行定喷2~3min, 之后按照设计的速度进行旋转提升喷射注浆, 对于漏浆部位或者进浆量大的部位, 可进行加稠泥浆减慢喷头提升速度处理, 对于冒浆部位, 可适当加快喷头提升速度。

(5) 回灌桩顶。高压旋喷完成后, 由于浆液会吸水沉淀, 需要用水泥含量高的冒浆或纯水泥进行回灌, 以确保地基与桩顶的密贴。

(6) 钻具清洗。高压旋喷注浆作业完成后, 需要拆卸钻具, 并及时清洗, 防止钻具中遗留的水泥堵塞通道。

(7) 封孔。钻孔注浆施工完成之后, 需在7 天后用水泥砂浆进行回填封孔。

三、工程应用

西安市某沙河立交小桥, 其右7~14m之外是坚硬砂岩, 砂岩的倾角在45 度左右, 立交桥地基由粉土夹杂砾石构成, 其厚度在10m左右, 以下是基岩或卵石土。由于地基土层不均匀, 小桥左侧台脚发生了整体下沉, 导致右侧桥台的侧墙和前墙开裂, 桥面出现了一条裂缝, 需要通过高压旋喷注浆进行桥基加固。

桥基加固后要求桥台地基不再发生沉降, 右侧桥台的侧墙和前墙以及路面沉降不再加重, 桥梁可以安全通车。根据桥面载荷和桥基的实际情况布置桩子的数量和位置, 喷桩的上端支撑住桥台底部, 下端嵌入到基岩面内0.5m, 桩之间的间距保持1.2~1.5m, 桩直径要大于0.5m。总共布置旋喷桩110 根, 2 排布置与桥台左侧的公路边坡上, 2 排布置在桥下地面, 4 排布置在桥面下方。取桥面下方三根桩作为试验桩, 检测结果发现旋喷桩呈现不规则的锯齿状边缘, 桩体是粉土和水泥的混合体且混合均匀, 平均直径大于0.5m, 表1 中列出了抗压试验结果, 满足设计要求, 可将三根试验桩作为标准试件。

四、结论

桥基加固一个月后进行桩基检验, 结果表明采用高压旋喷技术对桥基加固效果明显, 后经长期观测发现桥台基础不再沉降, 桥台及路面裂缝不再发展, 达到了设计要求。实践证明, 高压旋喷注浆技术对桥梁地基加固是切实可行的、有效的。采用注浆方案对既有桥墩台进行加固方案国内已有很多成功实例, 通过对注浆压力及注浆量合理控制可以达到预期加固效果。

摘要：高压旋喷注浆技术可提高桥梁地基的抗剪强度, 抵制土层变形, 提升桥梁基础承载能力。本文主要讲述高压旋喷注浆技术施工要点, 并结合具体工程应用, 以验证高压旋喷注浆法在桥梁基础加固应用中的抗压特性。

关键词：高压旋喷,桥梁,基础加固

参考文献

[1]刘国波, 吴乾坤, 陈浩.椒江二桥主墩大直径超长嵌岩桩成孔技术[J].世界桥梁, 2012, 40 (1) :24-27.

[2]廖菲, 陶建山, 马涛.华南沿海地区桥梁摩擦桩基础沉降研究与处理[J].桥梁建设, 2012, 42 (3) :50-56.

高压旋喷注浆 第9篇

关键词：高压旋喷注浆法,湿陷性黄土,既有建筑物,地基处理

1 引言

高压旋喷注浆法是用高压高速水泥浆旋喷喷射流切割土体并与之混和, 待凝结后, 在土中形成具有一定强度的圆柱状固结体, 以达到提高地基土体强度, 增加土体承载力、改善土体变形性质的一种地基处理的方法, 可用于既有建筑物地基补强、基础托换和新建建筑物的地基处理[1~3]。高压旋喷注浆技术于20 世纪70 年代初期起源于日本。之后, 国内外学者对其理论与应用进行了发展, 2004 年, 郭喜平对高压旋喷注浆技术在黄土地区公路软弱路基处理中的应用进行了研究[4]。2009年, 王玉柱对高压旋喷桩加固既有建筑物地基方案优化进行了研究[5]。2014 年, 吕成基于现场试验得到高压旋喷桩承载特性变化规律[6]。本文结合湿陷性黄土地区既有房屋地基加固工程实例, 对地基不均匀沉降造成的建筑物墙体裂缝进行了分析, 并阐述了高压旋喷注浆法的加固原理、设计和施工工艺。

2 工程概况

某牵引变电所为2 层框架结构, 建筑面积1 450m2, 于2013 年8 月竣工交付使用, 2014 年7 月份持续降雨后地基土体突然发生湿陷变形, 致使基础不均匀沉降, 导致墙体开裂。具体病害情况如下: (1) 高压室内地基下陷, 1#高压室与2#高压室之间的隔墙下陷、裂缝最宽处15mm, 且有继续发展的趋势; (2) 高压室内12 台真空断路器因地面下陷不同程度出现动静触头不水平、接触不良问题, 现已使用木板垫平, 下陷最严重的211、212 断路器下方已垫起15mm, 如图1 所示; (3) 控制室地面出现下陷, 保护屏下方电缆沟底部下陷约150mm, 保护屏出现不同程度地倾斜, 如图2 所示。

3 原因分析

据现场勘探揭露, 场地内地层自上而下依次由人工填土 (Qml) 和第四系全新统冲积黄土 (Qal) 组成:

1) 素填土:主要由黏性土组成, 含水量砖瓦块, 沉降严重处呈软塑状态, 层厚3.2~4.0m;

2) 黄土:黄褐色, 多虫孔, 含氧化铁和钙质结核, 软塑~可塑状态, 平均含水量25.3%, 层厚0.5~1.5m;

3) 黄土:黄褐色, 大孔结构, 含氧化铁和钙质结核, 硬塑状态, 属Ⅱ级普通土, 平均含水量18.8%, 承载力特征值为140k Pa, 最大揭露厚度4.00m。

经分析, 变电所地基下沉主要原因是该所地处填方地段, 建设时使用湿陷性素黄土回填, 3:7 灰土封面施工不到位, 压实度不满足设计要求。2014 年7 月份, 大面积强降雨后, 由于排水不畅, 雨水渗入地基土体中, 导致地基土体含水量过多, 黄土湿陷引起的地基不均匀沉降, 造成房屋开裂。

4 设计加固方案

为控制裂缝进一步扩展, 制止工程沉降, 根据沉降和墙体开裂情况, 确定采用整体房屋结构综合加固处理方案, 对地基土体采用高压旋喷注浆加固, 构成桩土共同作用的复合地基, 重点是基础下, 要求穿过人工填土和上部软塑~可塑状黄土至底部承载能力较高的硬塑状黄土, 对墙体裂缝予以封闭, 完善排水构造设施。

4.1 高压旋喷注浆加固机理

当土质为软弱黏性土时, 在喷射注浆过程中, 高压喷射流将土体切削破坏, 使其由整体状变成松散状, 其中少量的细小土粒被喷射的水泥浆液所置换, 随着一部分浆液顺管壁流出地面, 其余的土粒与喷射的水泥浆液互相混合在一起, 形成一个整体, 其中, 大块的土体空隙中长满了水化物及其与土体反应的结晶, 这些结晶交织在一起, 形成水泥-- 土骨架结构, 经过一定时间, 通过土和水泥水化物的物理和化学作用, 形成强度高的水泥土固结体, 从而大大提高地基土体的强度, 改善地基土体的变形性质[7]。

4.2 工艺参数

1) 本工程共使用旋喷桩96 根, 每根桩承载力180k N, 桩径≥500mm, 间距1.5~1.9m, 桩长6m, 桩端位于硬塑黄土持力层中, 采用喷一跳二 (每隔两根桩施作一根) 施工, 且确保相邻两根桩间隔施工时间不少于7d, 加固方案如图3~4 所示。

2) 采用42.5 级的普通硅酸盐水泥配制成高压注射水泥浆液, 水灰比控制在1:1.0~1:1.2 之间, 并掺入约2% (占水泥重量百分比) 的水玻璃速凝剂。

3) 钻孔紧靠墙面, 钻孔位置与设计偏差小于50mm, 钻杆倾斜度小于1.5%。

4) 旋喷注浆均自下而上进行。 喷射注浆压力为20 ~22MPa, 喷嘴旋转速度15 ~20r/min, 喷嘴提升速度20 ~30cm/min, 流量70~100L/min。复喷可适当加快。旋喷管分段提升, 当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时, 卸管后应保持不小于10cm的搭接长度, 以保证固结体的连续性。

5) 成桩施工过程中, 如果因停机后恢复供浆时, 应在断浆面上下重复搭接50cm。

6) 注浆时最后1m复喷扩大桩端直径, 使上部桩径≥50cm, 下部桩径≥60cm, 以增大承载力, 确保地基处理质量。

7) 喷浆量的计算, 体积法计算喷浆量见式 (1) , 喷量法喷浆量见式 (2) , 取两者计算的较大值作为设计喷浆量。

(1) 体积法

(2) 喷量法

式中, Q为喷浆量, m3;D为设计的加固直径, m;H为设计桩长, m;α 为混合系数, α=0.6~0.8, 与加固直径和土质有关;q为单位时间的喷射量;t为每根桩的喷射时间;β 为作业损失系数, β=0.1~0.2。

喷浆量求出后, 根据设计的水灰比, 可由式 (3) 、式 (4) 确定水泥和水的用量。

式中, Mc为水泥用量, t;dc为水泥的相对密度, 对普通水泥dc=3.05~3.20, 计算时可取dc=3.0;ρw为水的密度, 取 ρw=1t/m3;C为水灰比;Mw为水的用量, t。

8) 为防止泥沙堵塞喷嘴, 并防止加剧黄土湿陷, 插旋喷管时由注水改为注压缩空气 (空压机排气压力为0.8~1.0MPa) , 边插管边喷射。

4.3 施工质量控制

1) 旋喷注浆中, 不论是钻孔还是喷射注浆过程, 都有大量的水流入地层, 给软弱土层带来不利影响, 加大建筑物的附加变形。因此, 施工中加入少量速凝剂, 加速水泥凝固, 减小变形。

2) 在加固既有地基时, 应注意采用跳喷施工, 以避免局部土体承载力的降低。

3) 施工过程中遇深部可塑~硬塑黄土时, 放缓提升速度, 至浅部软塑土层时加快提升速度, 同时加大喷射压力, 增加注浆量, 以保证固结体强度和直径[8]。现场冒浆时, 提升速度应根据冒浆情况进行调整, 冒出的浆液可视水泥含量的高低酌情回收利用。

4) 在旋喷注浆完成后, 浆液与地基土体搅拌混后的凝固过程中产生收缩, 使加固地基与建筑基础之间形成脱空现象, 必须在原旋喷孔位上采取补浆措施。补浆结束后, 用具有一定流动性的水泥砂浆进行封孔并进行捣实, 防止地表水以钻孔为通道对地基土体产生不利影响[9]。

5) 当旋喷注浆过程中出现下列异常情况时, 需查明原因并采取相应措施[10]:

(1) 流量不变而压力突然下降时, 应检查各部位的泄漏情况, 并应拔出注浆管, 检查密封性能。

(2) 出现不冒或断续冒浆时, 若系土质松软则视为正常现象, 可适当进行复喷;若系附近有空洞、通道, 则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止或拔出注浆管待浆液凝固后再注浆。

(3) 压力稍有下降时, 可能系注浆管被击穿或有孔洞, 使喷射能力降低。此时应拔出注浆管进行检查。

(4) 压力陡增超过最高限值、流量为零、停机后压力仍不变动时, 则可能系喷嘴堵塞。应拔管疏通喷嘴。

5 结语

牵引变电所地基采用高压旋喷注浆法加固处理后, 经过半年的沉降观测和2015 年雨季考验表明, 地基已经稳定, 房屋未出现新裂缝, 加固效果显著。高压旋喷注浆法硬化剂主要采用水泥浆, 并增添速凝早强剂, 施工简便, 施工时通过调整旋喷速度和提升速度、增减喷射压力, 便可改变在土中形成的固结体形状, 既可全长形成柱型固结体, 也可仅作其中一段, 满足设计需要的固结体形状, 加固体强度较高, 可广泛应用于软弱黏性土的加固处理。文中所阐述的设计方案和施工中的质量控制要点, 可供同类工程设计施工参考。

参考文献

[1]龚晓南.地基处理手册[K].北京:中国建筑工业出版社, 2008

[2]龙刚, 宣以琼.高压旋喷桩在桥梁桩基加固工程中的应用[J].安徽建筑工业学院学报, 2010 (3) :55-58.

[3]狄宏规, 冷伍明, 周顺华, 等.朔黄载铁路路基斜向高压旋喷桩加固效果[J].同济大学学报, 2013 (12) :1818-1823.

[4]郭喜平.高压旋喷注浆法在黄土地区公路软基处理中的应用研究[D].重庆:重庆交通学院, 2004.

[5]王玉柱.高压旋喷桩加固既有建筑物地基的方案优化研究[D].阜新:辽宁工程技术大学, 2009.

[6]吕成.基于现场试验的高压旋喷桩承载特性变化规律研究[J].安徽建筑, 2014 (5) :332-334.

[7]郭佳鹏.水泥搅拌锚管复合土钉围护结构的试验研究[D].杭州:浙江大学, 2011.

[8]孙玲、资建民.高压旋喷注浆法在桥梁地基处理中的应用[J].交通科技, 2004 (5) :68-70.

[9]刘景政, 杨素春, 钟冬波.地基处理与实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.

高压旋喷注浆 第10篇

高压旋喷注浆法即可作为复合地基, 在部分工程中也作为桩基使用, 同时也可用于地下连续墙接缝处的防水、抗渗处理。由于该方法具有施工工艺先进、占地面积小、加固效果明显、成本相对较低等优点, 在很多领域尤其是深基坑工程加固中得到了广泛应用。但是从近年来多起工程事例中可以发现, 由于高压喷射注浆法在喷射过程中产生较大的注浆压力, 对周围土体有抬升、冲刷和破坏等作用, 进而对周边建筑物和管线等设施带来了许多不利影响。

由于近年来地下工程项目越来越多, 类似这种高压旋喷引起周围环境破坏的案例也逐渐增多。因此有必要进行这方面的研究, 提出相应对策, 防止类似案例再次发生。下面将从高压旋喷注浆的原理出发, 结合实际工程案例进行分析。

1原理分析

进行旋喷施工时, 高压喷射流在地基中, 把土体切削破坏。其加固范围就是以喷射距离加上渗透部分或压缩部分的长度为半径的圆柱体。一部分细小的土粒被喷射的浆液所置换, 随着液流被带到地面上 (俗称冒浆) , 其余的土粒与浆液搅拌混合。在喷射动压力、离心力和重力的共同作用下, 横断面上的土粒按质量大小有规律地排列起来, 小颗粒在中部居多, 大颗粒多数在外侧或边缘部分, 形成了浆液主体搅拌混合、压缩和渗透等部分, 经过一定时间便凝固成强度较高渗透系数较小的固结体。随着土质不同, 横断面结构也多少有些不同。由于旋喷体不是等颗粒的单体结构, 固结质量也不均匀, 通常是中心部分强度低, 边缘部分强度高。

当压力高达10 MPa～40 MPa时, 喷射流在介质中喷射时的压力衰减规律可近似的采用下列经验公式:

pm=k·d${}_0^{0.5}$·p/xn (1)

式中:pm——喷射流轴线上离喷嘴距离x处的压力, kPa;

p——喷嘴出口处压力, kPa;

d0——喷嘴出口孔径, m;

x——喷射流与喷嘴出口的距离, m;

k, n——系数。

当喷射流处于能量衰竭状态时, 不能直接冲击土体使土颗粒剥落, 但能对有效射程的边界产生挤压力, 对四周土有压密作用, 并使部分浆液进入土粒间的间隙里, 使固结体与四周土体紧密相依, 不产生脱离现象。在地下水较高的地区, 由于高压喷射在施工过程中压力很大, 容易产生超孔隙水压力。

文献[1]提出, 对于低渗透性饱和土, 可将挤压力的挤土效果当作半无限土体中小孔扩张问题来分析, 应用土体弹塑性理论, 可求解挤压瞬时在土体中产生的应力、变形。在该瞬时, 假设高压喷射注浆在有效射程的边界产生的挤压力为以小孔扩张为主的内压, 那么小孔周围塑性区的附加应力为:

$\sigma {}_r=p{}_u-2c{}_u\ln (\frac{r}{r{}_0})$ (2)

式中:σr——附加应力;

pu——圆孔扩张应力;

cu——旋喷桩周饱和软土的不排水抗剪强度;

r——所求压力点离圆柱形扩张孔中心 (即旋喷桩中心) 的距离;

r0——旋喷桩固结体的半径。

通过推导得出旋喷桩桩土界面上的最大扩张应力为:

$p{}_u=c{}_u\left[\ln \frac{E}{2(1+u{}_s)c{}_u}+1\right]$ (3)

其中, E, us分别为桩周饱和土的弹性模量和泊松比。

因此, 土体中能承受的最大孔隙水压力近似地取为:

$\text{Δ}u=p{}_u=c{}_u\left[\ln \frac{E}{2(1+u{}_s)c{}_u}+1\right]$ (4)

当土体中扩张应力超过最大承受的孔隙水压力时, 周围土体即被冲刷破坏。

2工程实例分析

2.1 工程概况

昌平路车站沿常德路大致呈南北向布置, 车站横跨昌平路, 南至康定路, 车站沿线两侧为居民住宅、商店和厂房等, 距离车站基坑非常近。车站沿常德路布置, 车站主体采用地下2层三跨现浇钢筋混凝土结构。地面绝对标高为2.5 m。基坑保护等级为一级。

加固采用三重管高压旋喷桩工艺, 设计桩径为1 200 mm, 桩间距为900 mm。地基加固的内容包括车站部分标准段抽条加固、南端头井地基加固和北端头井阴角加固。

本工程场地内自上而下的土层为:①杂填土层, ②1粉质黏土层, ③1淤泥质粉质黏土层, ④1淤泥质黏土层, ⑤2-2粘质粉土夹粉质黏土层。旋喷桩成桩时, 主要涉及的土层为④1淤泥质黏土层和⑤2-2粘质粉土夹粉质黏土层。各土层的主要物理力学性质见表1。

2.2 险情过程

2007年5月15日, 昌平路站南端头井第一皮土开挖完成, 第一道支撑完成。北端头井第一皮土开挖, 坑外阴角处进行旋喷桩加固。

煤气管线M20、雨水管线Y12测点的变化速率分别达到21.8 mm/d, 57.9 mm/d, 大大超过警戒值。受影响管线点变形曲线见图1。

2.3 高压注浆法引起桩周土应力与土体中超孔隙水压力计算

在工程实际施工中, 高压旋喷设备的喷嘴压力为32 MPa, 设计桩径为1.2 m, 喷嘴直径d0=3 mm。取n=2, k=0.1, 则桩周产生的压力为:

pm=k·d${}_0^{0.5}$×p/xn=486 kPa (5)

本次施工中, 受旋喷桩影响的煤气管线直径300 mm, 埋深1.2 m;雨水管线直径1 500 mm, 埋深1.9 m。由于阴角处的加固范围从标高+2.500 m处一直延伸到标高-19.500 m处, 穿越多个土层。为了研究管线处土体情况, 取②1层褐黄～灰黄色粉质黏土作为研究对象。将cu=24 kPa, E=4.3 MPa, us=0.35代入式 (4) 中:

$\text{Δ}u=p{}_u=c{}_u[\ln \frac{E}{2(1+u{}_s)c{}_u}+1]=125$kPa (6)

由以上计算可以看出, 施工中该土层桩周产生的压力远大于土中所能承受的最大孔隙水压力, 从而导致桩周土在一定范围内的土体结构破坏, 一部分土体挤压到周围管线埋设处, 导致管线上抬。如, 对于雨水管线Y12, 距离加固体中心距大约4 m, 即取r=4, 代入式 (2) 中:

σr=pu-2culn (r/r0) =395 kPa (7)

可以看出, 该点处应力也远远大于土体所能承受的最大超孔隙水压力。所以产生了较大的隆起现象。

根据注水膨胀原理, 膨胀量由两部分组成:一部分是由有效应力变小、孔隙水压力增大引起的土体骨架瞬时膨胀应变;另一部分是土颗粒粘性流动和土中孔隙水的粘性流动引起的粘滞流动应变。其中土骨架的瞬时膨胀应变会随着时间的增长而不断减小, 是可恢复变形, 可通过减小注浆压力、放慢施工进度等措施来控制其瞬间的变形量。

2.4 防治措施

在本例中, 阴角处加固时间为期3 d, 共打设了9根桩。数据异常情况是在旋喷施工的最后一天, 即打设最后2根桩时发现的。这与相邻桩之间应力效应的叠加也有一定的关系, 当旋喷施工结束后, 超孔隙水压力随着时间的推移慢慢消散, 土骨架瞬时膨胀应变逐渐恢复, 隆起量慢慢回落并趋于稳定。因此建议在旋喷桩施工过程中, 在严格控制旋喷桩施工参数前提下, 应采用控制注浆压力、放慢施工进度、尽量选用三重管并按照背向保护对象向外推进、适当跳打的施工工艺, 以有效地控制旋喷桩施工挤土效应。

3结语

1) 高压喷射注浆法是地铁建设中地基处理的一种有效手段, 但如果施工过程控制不好, 极易产生土体隆起、破坏等现象, 从而对周边环境带来不利影响。

2) 高压喷射注浆法引起的隆起现象与施工过程中桩周产生的挤压应力和超孔隙水压力有关。当桩周产生的挤压应力大于土体本身能够承受的孔隙水压力时, 便容易发生隆起现象。

3) 超孔隙水压力随着时间的推移会慢慢消散, 因此可以通过放慢施工进度、调整施工参数、设置泄压孔等措施控制隆起速率, 保护周边环境。

摘要：以某实际工程为例, 对旋喷施工过程中的监测数据进行了分析, 通过计算旋喷施工产生的桩周土压力和超孔隙水压力, 找出旋喷施工对周边环境产生不利影响的原因, 最后提出了相应的防治措施, 以期为类似工程提供有益的借鉴。

关键词：旋喷工法,隆起,控制工艺

参考文献

[1]崔江余.高压喷射注浆法产生的超孔隙水压力分析[J].探矿工程, 2000 (1) :32-34.

[2]郑颖人, 龚晓南.岩土塑性力学基础[M].北京:中国建筑工业出版社, 1989:291-294.

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