高壓旋噴樁在地基加固施工中的應用
2015-06-11
1.引言
所謂高壓旋噴樁，就是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆至土層的預定位置后，以高壓設備使水泥漿液以高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，當能量大、速度快和呈脈動狀的噴射流的動壓超過土體結構強度時，土粒從土體剝離下來，除部分土粒隨水泥漿冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與水泥漿攪拌混合并按一定的漿土比例和質量大小有規(guī)律的重新排列。水泥漿凝固后在土中形成一個固結體，從而使地基得到加固。
2.高壓旋噴樁的工藝類型
旋噴樁基本工藝類型有三種，即單管法、二重管法、三重管法。
2.1單管旋噴法
通過單根管路，利用20MPa左右的高壓漿液，噴射沖切破壞土體，同時借助注漿管的旋轉和提升，使?jié){液與土體混合凝固，成樁直徑為40～80cm。其加固質量好，施工速度快和成本低，但固結體直徑較小。
2.2二重管旋噴法
在單管法的基礎上又加以壓縮空氣，并使用雙通道的二重灌漿管。在管的底部側面有一個同軸雙重噴嘴，高壓漿液以20MPa左右的壓力從內噴嘴中高速噴出，在射流的外圍加以0.7MPa左右的壓縮空氣噴出。在土體中形成直徑明顯增加的柱狀固結體，直徑可達80～150cm。
2.3三重管旋噴法
使用分別輸送水、氣、漿三種介質的三重灌漿管。在以高壓裝置產生的20MPa左右的高壓水噴射流的周圍，環(huán)繞一股0.7MPa左右的圓筒狀氣流，進行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再另由泥漿泵注入壓力為2～5MPa的漿液填充，噴嘴坐旋轉和提升運動，最后在土提中形成較大的柱狀固結體，直徑可達80～200cm。
（a）單管旋噴法；（b）二重管旋噴法；（c）三重管旋噴法
3.高壓旋噴樁施工技術
3.1施工前的準備
工程開工前，材料員針對本工程施工所需的主要材料水泥，根據施工預算，制訂采購計劃。所采購的材料應符合公司合格供方名錄，并同供應商簽訂供貨合同。要求供應商所供的材料質量滿足設計和規(guī)范要求，供貨及時，滿足進度要求。材料進場后，按規(guī)定送質監(jiān)站復驗，合格后方可使用。根據工程地質情況及業(yè)主工期要求，合理選用高壓旋噴樁機進場施工。其它輔助工具有壓漿管、攪拌筒，高壓送漿泵、空壓機等，開工前進行一次維收保養(yǎng)。
工程開工前，組織主要管理人員學習有關規(guī)范、規(guī)程文件，了解地質情況。組織主要管理人員仔細研究施工圖，并將有疑問之處提問建設單位或設計單位，參加施工圖紙會審和設計圖紙交底。
3.2鉆孔與引孔驗收
鉆孔是高噴灌漿中最重要的工序之一，需嚴格控制造孔質量。鉆機安放時用吊車配合移動到設計孔位上，調整好鉆桿的垂直度及水平位置，對準孔位中心，縱橫向偏差不得大于5cm，為保證鉆孔達到規(guī)范要求的垂直度偏差1.5％以內。鉆機到位后，用枕木支起，水平尺校正立軸、機腳，做到平穩(wěn)、對正。立軸豎直后試轉一次，最后用地錨將鉆機腳鎖定。在鉆孔過程中要經常復核立軸是否豎直，若有偏差立即校正。鉆混凝土采用金剛石鉆頭鉆進，地基部位采用合金鉆進。鉆孔完畢后，報請監(jiān)理人驗收，驗收內容主要是引孔孔深、孔位、以及觀察是否坍塌，并準備噴射作業(yè)。
3.3噴射注漿作業(yè)
將注漿管下到預定深度后，進行地下試噴，一切正常后即可自下而上進行噴射作業(yè)。施工過程中，必須時刻注意檢查漿液初凝時間、氣漿流量及壓力、提升速度、等參數(shù)是否符合設計要求，并隨時做好記錄，如遇故障及時排除。
上提旋噴施工時，要做好壓力、流量和冒漿量的測量工作，并按規(guī)定逐次記錄，各配套設備開啟應有順序：空載啟動空壓機，待運轉正常后再空載啟動高壓泵，然后向孔內送風，使風壓和泵壓逐漸升到規(guī)定值后即可開動注漿泵，待泵量正常后估計水泥漿已流出噴頭時，即可按要求邊旋轉、邊提升進行旋噴作業(yè)。旋噴管插入預定深度后，及時按設計配合比配制漿液，按設計轉速原地旋轉噴管。輸入高壓水泥漿液，待泵壓升至設計規(guī)定值且孔口返漿且比重大于1.3時提升旋噴管，進行由下而上的旋噴注漿作業(yè)。在旋噴過程中，嚴格記錄各項數(shù)據，包括制漿漿液比重、回漿比重、漿壓、提升速度、進返漿流量。根據地層預知情況，初步擬訂的噴漿數(shù)據如下，實際施工時參數(shù)根據旋噴灌漿試驗結果調整。
旋噴中需拆卸注漿管時，應先停止提升和回轉，同時停止送漿，然后逐漸減少風壓，最后停機，拆卸完畢繼續(xù)旋噴時，開機順序必須遵守操作要求的規(guī)定，為防止旋噴固結體脫節(jié)，應使旋噴孔段互相搭接大于0.15m，旋噴作業(yè)達到設計停漿高度后，即可停風，繼續(xù)注漿，待水泥漿從孔口返出后，停止注漿，立即將吸水管移至清水箱，開泵抽吸清水，并拔出注漿管，待吸入清水將注漿管中的水泥漿頂出后，即可停泵。
旋噴結束后，卸下的注漿管應立即用清水將其各通道沖洗干凈并擰上堵頭。注漿泵、送漿管路和攪拌機等都要用清水徹底清洗。壓氣管路和高壓泵管路也要分別送風、送水沖洗干凈。旋噴注漿后，由于漿液吸水作用，一般均不同程度收縮，使固結體頂部出現(xiàn)凹穴，待水泥漿終凝后，立即清洗凹穴，并及時用水泥漿進行補灌。
3.4回灌和起拔套管
旋噴灌漿至套管部位（上限）后，應關閉高壓水，繼續(xù)充填水泥漿直至孔口回漿濃度達到1.6。拔起旋噴管后，繼續(xù)向孔內回灌比重1.65的濃水泥漿，直至孔內液面不再下降?；毓嗍呛苤匾墓ば颍梢詫π龂婓w上部起到較好的填充效果。
4.質量檢查
旋噴固結體系在地層下直接形成，屬于隱蔽工程，因而不能直接觀察到旋噴樁體的質量。必須用比較切合實際的各種檢查方法來鑒定其加固效果。限于目前我國技術條件噴射質量的檢查有開挖檢查、室內試驗、鉆孔檢查、載荷試驗。
旋噴樁檢驗分為施工前檢查和施工后的檢查，施工前先進行旋噴試驗固結體，主要通過檢查確定旋噴參數(shù)、水泥漿配件、外加劑材料，旋噴質量等，施工后檢查為旋噴固結體在土層形成后進行，檢驗方法采用鉆孔注水檢查、鉆孔取芯芯樣抗壓、抗?jié)B試驗，檢驗時間為噴射施工結束后4周進行，檢查數(shù)量為旋噴固結體數(shù)量的2%～5%，每個加固工程至少2個，檢查點布置在施工中出現(xiàn)異常情況的部位或地質情況復雜、可能對高噴灌漿質量產生影響的部位，也可是監(jiān)理人認為需檢查的部位。
5.結束語
綜上所述，高壓旋噴樁地基處理技術是一種專業(yè)性非常強的施工技術，在施工前要做好施工準備工作，施工過程中要合理選擇各種施工技術參數(shù)，嚴格做好各個施工程序的質量控制工作，從而使旋噴樁的質量得到有效保證。
