高壓旋噴樁在涵閘軟基加固施工中的應(yīng)用
2015-08-04
涵閘作為堤防工程中重要的組成部分，在確保滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)的需要有著不可代替的作用。但由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、施工技術(shù)差和維護(hù)不足的原因，使得涵閘在運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)了滲漏、裂縫及傾斜等問(wèn)題。不僅對(duì)堤防工程的安全造成影響，也危害到了國(guó)家和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。高壓旋噴樁作為堤防工程中一種常見(jiàn)的防滲技術(shù)，以其適用范圍廣、機(jī)械化程度高、施工簡(jiǎn)單和低噪音等優(yōu)點(diǎn)，逐漸在堤防工程的涵閘軟基加固施工中得到廣泛的應(yīng)用。
1高壓旋噴樁施工原理
高壓旋噴樁是利用工程鉆機(jī)鉆孔，把帶有特殊噴嘴的噴桿（鉆桿）插至設(shè)計(jì)深度后，用高壓泥漿泵向周圍土體噴射固化漿液。從噴嘴噴射出來(lái)的高壓射流破壞土體結(jié)構(gòu)，致使土粒從土體上剝落下來(lái)與漿液混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。漿液凝固后，便在土體中形成具有一定性能和柱體形狀的固結(jié)體。
高壓旋噴樁基本工藝類型按噴射介質(zhì)及其管路多少可分為單管法、二重管法、三重管法等。漿液通常采用水泥漿（一般用普通硅酸鹽水泥，僅有抗?jié)B而無(wú)抗凍要求時(shí)可使用火山灰水泥）。水灰比一般為(0.8～1.2)：1，固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度（28d）最大可達(dá)20Mpa。當(dāng)?shù)叵滤惠^高或要求早強(qiáng)時(shí)，可加入氯化鈣、三乙醇胺等速凝早強(qiáng)劑。
高壓旋噴樁主要用于加固地基，提高地基的抗剪強(qiáng)度，改善地基土的變形性能，使其在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，不至破壞或產(chǎn)生過(guò)大的變形。該技術(shù)已廣泛用于工業(yè)與民用建筑、地鐵、市政、水利、礦山建設(shè)中，其用途包括深基坑開(kāi)挖中隔水、坑底加固、擋土、盾構(gòu)工程起始和終端部位土體加固，舊有建筑、橋梁基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)，市政管線加固，堤防工程防滲等。
2旋噴樁加固涵閘基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案
2.1旋噴樁位的平面布置
在原閘底板上打孔時(shí)，孔位在平面布置上有均勻并排布孔、間隔梅花形布孔和嵌套環(huán)形布孔2種形式。
?。?）均勻并排（方格形）布孔。地基加固工程兼有防滲要求時(shí)，樁孔距L=0.866D，排距S=0.75D(D為旋噴樁設(shè)計(jì)直徑）。同時(shí)還需交圈打孔布置，且交圈厚度 ，若僅加固地基，則各旋噴樁不必交圈，孔距L=(2～3)D。
?。?）間隔梅花形布孔，梅花孔距為L(zhǎng)=(2～4)D，梅花中心間距S=(6～10)D。
(3)嵌套環(huán)形布孔，內(nèi)環(huán)半徑為r=（3～4）D,外環(huán)半徑為R=（5～7）D。
2.2 旋噴樁直徑設(shè)計(jì)
旋噴樁的樁體直徑可通過(guò)其復(fù)合地基承載力公式算獲得，也可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)確定。另外，樁體直徑還受到噴射工藝、土的種類及密度程度等因素的影響。
復(fù)合地基內(nèi)旋噴樁的單樁承載力計(jì)算公式為：
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式中：Ae為單樁承擔(dān)的處理面積，m2；Ap(為樁的平均截面面積，m2； 為樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kpa；β為樁間天然地基土承載力折減系數(shù)，可取0.2～0.6，當(dāng)不考慮樁間軟土作用時(shí)，可取為0。
3高壓旋噴樁施工工藝
3.1旋噴樁施工準(zhǔn)備
旋噴樁施工準(zhǔn)備工作為：(1)在閘室進(jìn)口處橫向設(shè)置8m～15m寬的鉆機(jī)工作平臺(tái)及安全護(hù)欄。(2)準(zhǔn)備固化漿液材料，如水泥、氯化鈉、三乙醇胺等。(3)放樣定樁位、進(jìn)場(chǎng)設(shè)備的試運(yùn)行。(4)選一開(kāi)闊地，按設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的初選樁距和排距定出4個(gè)樁位，進(jìn)行試樁。通過(guò)試樁，了解施工工藝及旋噴效果。然后，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試噴開(kāi)挖后搭接情況，確定適當(dāng)?shù)氖┕?shù)。
3.2施工工藝流程
鉆機(jī)就位→引孔（擴(kuò)孔）到設(shè)計(jì)深度→試噴→噴管下放至孔底→封堵垂向噴嘴→攪漿由下而上旋噴作業(yè)到設(shè)計(jì)樁頂→沖洗噴管4高噴臺(tái)車移位→回灌。
3.3施工原則
進(jìn)行旋噴樁施工時(shí)，應(yīng)遵循先內(nèi)后外的施工原則。為確保樁與樁間能很好地咬合，宜采用打一跳一法，且間隔時(shí)間應(yīng)大于36h。
3.4灌漿材料
主要采用425#普通硅酸鹽水泥，水取用地下水或天然河道沉積表層純凈水。
4旋噴樁的質(zhì)量檢測(cè)與效果
旋噴樁的質(zhì)量檢測(cè)方法主要有:(1)鉆芯取樣試驗(yàn)；(2)開(kāi)挖檢驗(yàn)；(3)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；(4)載荷試驗(yàn)；(4)圍井試驗(yàn)等。穿堤涵閘底板加固工程主要以防滲為主，因此旋噴樁體的檢驗(yàn)工作主要是進(jìn)行關(guān)鍵控制工序、開(kāi)挖檢查、室內(nèi)試驗(yàn)和圍井注水試驗(yàn)。
4.1關(guān)鍵控制工序
施工過(guò)程中，緊緊抓住鉆造孔（孔深、傾斜度等），灌漿（注漿壓力、注漿量等）這兩道工序，要嚴(yán)格按照施工工序及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，才能保證防滲、加固工程的各項(xiàng)工藝參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4.2開(kāi)挖檢查
沿旋噴樁防滲體上游側(cè)橫向全部開(kāi)挖，縱向開(kāi)挖一定深度，使樁體上部全部暴露出來(lái)，測(cè)量樁體有效直徑、連接處最小寬度；直觀檢查樁體的整體性、均勻性和垂直度。
