全方位介紹高壓旋噴樁

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水的目的。


工藝特點

(1)施工機具設備簡單,施工簡便。

(2)具有較好的耐久性,且料源廣闊,價格低廉。

(3)噪聲小,無污染。

適用范圍

(1)受土層、土的粒度、土的密度等因素影響,可廣泛應用於淤泥、淤泥質土、粘性土、粉質黏土、粉土、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)可作為既有建築和新建建築的地基加固之用,也可以作為基礎防滲之用。

(3)可作為施工中的臨時措施(如深基坑側壁擋土或擋水、止水帷幕等),也可作為永久建築物的地基加固、防滲處理。

一、高壓旋噴樁的分類及加固機理

高壓旋噴是高壓噴射註漿法的一種,是將帶有特殊噴嘴的註漿管插入設計的土層深度,然後將水泥漿以高壓流的形式從噴嘴內射出,沖擊切削土體。土體在高壓噴射流的強大動力等作用下,發生強度破壞,土顆粒從土層中剝落下來,與水泥漿攪拌形成混合漿液。一部分細顆粒隨混合漿液冒出地面,其餘土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等力的作用下,按一定的漿土比例和質量大小,有規劃地重新排列。這樣從下向上不斷地噴射註漿,混合漿液凝固後,在土層中形成具有一定強度的固結體,並且固結體呈圓柱體。

高壓旋噴樁的基本工藝類型有:單管法、二重管法、三重管法和多重管法等四種方法。使用較多的是單管法和二重管法。

單管法是利用鉆機把安裝在註漿管底部側面的特殊噴嘴,置入土層預定深度後,用高壓泥漿泵等裝置,以20KPa左右的壓力,吧水泥漿從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體,使漿液與從土體上崩落下來的土攪拌混合,經過一定時間凝固,便在土中形成一定的固結體。(單管法成樁直徑較小,一般為0.3-0.8m)

二重管法是使用雙通道的二重註漿管。當二重註漿管鉆進到土層的預定深度後,通過在管底部側面的一個同軸雙重噴嘴,同時噴射出高壓漿和空氣兩種介質的噴射流沖擊破壞土體。即以高壓泥漿泵等高壓發生裝置噴射出20KPa左右的漿液,從內噴嘴中高速噴出。在高壓漿液和它外環氣流的共同作用下,破壞土體的能量顯著增大,最後在土中形成較大的固結體。(二重管法成樁直徑為1.0m左右)

三重管法:分別輸送水泥漿液和空氣及高壓水。在以高壓泵等高壓發生裝置產生20MP左右的高壓水噴射流周圍,環繞一股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,再另由泥漿泵註入壓力2-5MPa的漿液填充,當噴嘴作旋轉和提升運動時,便在土中凝固為直徑較大的圓柱狀固結體。(三重管法成樁直徑較大,一般在1-2m,但樁身強度低,一般在0.9-1.2MPa)

二、高壓旋噴樁施工方案(單管法)

1、主要施工機具設備

單管法高壓旋噴樁主要的施工機具設備包括:高壓泵、鉆機、漿液攪拌器等。高壓旋噴樁主要的施工機具設備規格、技術性能要求見表1。

旋噴施工常用主要機具設備表

2、旋噴材料

旋噴用的水泥采用42.5級普通矽酸鹽水泥。水泥漿水灰比為1:1,稠度過大,流動緩慢,噴嘴常易堵塞,增加排除故障時間,影響施工進度。稠度過小對強大有影響。為消除離析,一般加入水泥用量3%的陶土、0.9%的堿,以免堵塞管路和噴嘴。

3、施工工藝及方法

(1)測量放樣

首先清理、整平場地,然後依據佈樁圖,使用全站儀對施工樁位進行標記。

(2)試樁及確定工藝參數

為保證施工質量須進行試樁,以校驗和確定施工工藝參數是否合理。通過試樁確定成樁直徑為800mm的高壓旋噴樁施工工藝參數如下:

註漿管:提升速度為15cm/min

旋轉速度為17轉/min

漿液壓力:20Mpa;流量>60L/min

水灰比:1:1

(3)鉆機就位

將鉆機安放在設計孔位上,使鉆頭對準孔位中心,縱橫向偏差不得大於20mm。為保證鉆孔達到規范要求的垂直度偏差1%以內,鉆機就位後,必須作水平校正,使鉆桿軸線垂直對準孔位,並固定好樁機。

(4)鉆孔插管

鉆孔插管是將噴管插入地層預定的深度。在鉆孔插管過程中,為防止泥沙堵塞噴嘴,可邊射水、邊插管,水壓力一般不超過1MPa,若壓力過高,則易將孔壁射塌。

(5)旋噴管插入預定深度後,自下而上進行噴射作業,成樁過程中嚴格按試樁工藝參數控制。施工過程中值班技術人員註意時刻檢查漿液初凝時間(正常時水灰比1:1初凝時間為2小時左右)、註漿流量、壓力、旋挖 提升速度等參數是否符合設計要求,並隨時做好記錄。當漿液初凝時間超過2小時應及時停止使用該水泥漿液。

(6)沖洗器具

噴射作業完成後,應吧註漿管等機具設備沖洗幹凈,管內,機內不得殘存水泥漿。沖洗方法是將漿液換成水,在地面上噴射,以便把泥漿泵、註漿管和軟管內的漿液全部排除。

(7)移動機具

把鉆機等機具設備移動新孔位就位。

4、施工工藝要點

(1)旋噴前須檢查高壓設備和管路系統,其壓力和流量表必須滿足設計要求。下管前必須檢查註漿管路是否暢通,接頭密封是否良好。

(2)在插管過程中,為防止泥沙堵塞噴嘴,可邊射水邊插管,水壓一般不超過1MPa。

(3)當噴管插入預定深度後,由下而上進行噴射作業,噴射註漿時要註意,待估算水泥漿的前鋒已流入噴頭後(一般2-4秒)方可開始提升註漿管。值班人員必須時刻註意檢查漿液初凝時間,註漿流量等技術參數,控制轉速、提速。拆卸鉆桿繼續噴射時,保持鉆桿有0.3m的搭接長度,不得使噴射固結體脫節。深層旋噴時,先噴漿後旋轉和提速,以防註漿管扭斷。

(4)重復噴射:在不改變噴射技術參數的條件下,對同一孔位做重復噴射,既能增加土體破壞的有效長度,從而加大固結體的直徑或長度和提高固結體強度,復噴時全部噴漿,復噴的次數愈多,固結體直徑加長的效果愈好。

(5)施工時,加強前臺與後場供漿配合密切,後場停止供應時,應及時通知前臺,防止斷樁和缺漿。再次供漿時,噴頭需插入到停漿點0.5m以下,待恢復供漿時再提升。如停止時間超過3小時,需將輸漿管卸下進行清洗。

(6)所用水泥漿,水灰比不得隨意更改,要保證水泥質量,水泥要過篩,其細度應在標準上的篩餘量不大於15%,禁止使用受潮,過期的水泥。

(7)噴射註漿孔與高壓泵距離不能過長,防止高壓軟管過長,沿程壓力損失增大,造成實際噴射壓力降低。

(8)為保證樁頭的施工質量,旋轉提桿至標高以下1m噴射提升時,采用慢速,控制在10cm/s以內。

(9)噴射結束後,若發現漿面下降應立即在噴射孔內進行靜壓充填,直至漿液面不再下流為止。

三、質量控制措施

1、施工前先打一組試樁(3根),從而確定施工的各項參數,如鉆進速度,提升速度和旋轉速度等,確定機械需配備的人員。開工前組織施工人員進行技術交底,施工中根據質量工程要求召開質量專題會,不得使用不合格的施工機具及不合格或失效的水泥。

2、鉆機開孔前必須復核孔位、孔距,檢查鉆機的水平度、軸垂直度。鉆進時應避免鉆機的劇烈振動,跳動及鉆桿擺動,確保鉆機垂直度。

3、控制旋噴的壓力和提升及旋轉速度,確保加固范圍內每一深度的噴漿飽滿。

4、用比重秤或比重計來檢查拌制的水泥漿是否符合設計要求。技術人員應經常檢查每延米用漿量和水泥用量是否滿足要求。

5、鉆到終孔深度後,技術人員應及時檢查驗收孔深及孔斜率,以確保以上技術指標達到設計要求

6、隨時檢查施工記錄,對照施工工藝對每根樁進行質量評定。對不合格的樁,視具體情況采取補救措施。

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