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关键词:地基改良、新型工艺、全方位高压旋喷工法
中图分类号:TU47文献标识码: A 文章编号:
Abstract: This paper analyzed the tendency of the foundation improvement technology development, and pointed out the necessity of developing a new technology which can be applied to various complicated working condition, during the high-speed development of the city construction of nowadays, and then introduced a full range of high pressure jet grouting method ( MJS method ). The characteristics of this method were introduced in this paper, on the basis of the analysis to the traditional method, expected to provide a reference for all of the designers and the builders.
Key Words: Ground Improvement、New Technology、A Full Range of High Pressure Jet Grouting Method
1引言
在超深基坑地基加固、地下连续墙止水、地铁盾构进出洞加固等领域施工,目前国内主要采用深层搅拌桩、高压旋喷桩以及压密注浆等传统施工工艺。但由于深层搅拌桩、高压旋喷桩等传统施工工法只适用于在常规地层垂直向施工,其加固直径、加固深度很难满足各种复杂工况下施工要求,且对周边环境影响较大。为解决此类施工技术难题,我们从国外引入了一种全方位高压喷射工法,即MJS工法。
2高压喷射施工法的发展历史
注浆技术的发展已有悠久的历史及广泛的用途,其加固的方法是在浆液的压力作用下对土体的劈裂、渗透、压实达到注浆加固的目的,但是对于一些细小颗粒的砂性土通过劈裂难以达到一些工程的要求。所以,20世纪70年代,日本率先发明了旋喷注浆技术,它是通过高压喷射流切割土体并使水泥浆与土搅拌混合,形成水泥土加固的做法。这种方法喷射流所形成的加固体形状多种多样,较好的满足了工程中需要的加固要求,故此方法得到了迅速的推广。
我国自70年代后期由于工业建设及市政工程的快速发展,一些深基坑的开挖采用了旋喷注浆方法;90年代地铁、隧道、高层地下室等地下工程的发展,旋喷注浆技术也随之增加,此时较多采用的是二重管或三重管,加固体的直径可达0.8~1.5m;由于工程的需要,21世纪初进一步研究,通过加大喷射压力从而达到加大成桩直径,开始采用类似于RJP工法的双高压喷射工法,高压水和高压泥浆均采用25MPa的压力,桩径也达到1.5~2.0m。这些喷射技术虽然能较好的满足常规工程要求,但其加固深度及桩径有限,并且排出的废泥浆较难处理,对环境的污染很大,,施工对周边环境影响较大。随着国内隧道工程的发展及保护环境的要求提高,很多工程需采用水平、倾斜旋喷加固,并且对于加固的深度、桩径以及施工过程中对周边也有了更高的要求,由此国内开始引入了MJS全方位高压旋喷工法。
3常规高压喷射工法的优缺点分析
(1)环境污染
常规高压旋喷施工法排泥是由于气升效果,废泥由钻杆与原状土之间的间隙排出。但是,随着施工深度的增加,气升效果会越来越弱。另外,当间隙堵塞的时候,地基压力会增加,高压喷嘴的喷射效率会下降,会造成地面隆起等负作用,并且能发生土与地下水污染。因为无法控制喷射注浆形成的较高地内压力,水泥浆沿地层缝隙向四周无规则游走,易在较大范围内造成对地下水与深部土层的污染(譬如,地墙外侧接缝处施工旋喷桩时,坑内降水井内冒浆,表明水泥浆的水平游走距离大)。
图3-1 常规高压旋喷桩排泥方法
(2)加固效果及可靠度差
目前,常规高压旋喷桩加固深度不超过50m,深部土层的加固效果与可靠性差,随施工深度加大,气升效果减弱,所以深部排泥困难,并且地基压力会增加,当深部喷嘴堵塞时,会大大降低喷射效率。
图3-2 常规高压旋喷桩喷嘴受压示意图
(3)相邻地面隆起量大、影响周边建筑环境
地基内部的泥水压力偏高,是导致地面隆起的主要原因,并易导致毗邻地下结构物的侧向变形。
地内压力偏高的原因:排泥不畅;钻孔四周的空隙被泥浆封闭,地内压力无释放途径;无控制地内压力的专用设备。
(4)常规高压旋喷桩的优点
当然,现在使用较为广泛的常规高压旋喷桩也有其一定的优势,其施工效率相对较高、单价成本相对较低,故在周边环境较为简单的工程中应用较为普遍。
4全方位高压喷射工法
MJS(全称Metro Jet System)工法即全方位高压旋喷工法是从综合角度出发,将硬化材料泥浆的配料直至加压输送、喷射、地层切削、混合、强制排泥、集中泥浆这一系列工序作为监控对象。是一种能进行水平和360°全方位地基加固的施工工法,该工法对周边环境及地基扰动影响极其微小;能实施大深度地基加固及水面下的施工,并且可以集中排泥、选择排泥场所,其主要特点如下。
(1)全方位施工
MJS工法能实现全方位施工,即能进行垂直、水平、倾斜施工,如下图所示。
图4-1 MJS垂直施工实况图
图4-2 MJS水平施工实况图
图4-3 MJS倾斜施工实况图
(2)成桩截面体形状多变
MJS工法为摆喷施工,其成桩截面体形状多变,适应性强。
图4-4 MJS工法成桩截面示意图
(3)施工对环境影响小
MJS工法可以实施全方位施工的因素就是具有优秀的排泥处理能力,它采用多孔管钻进。多孔管中间有一个直径60mm的排泥管,在倒吸水和倒吸空气适配器的作用下,能将地下的废泥浆强制抽出。钻头上装有地内压力感应器和排泥阀门,并且能够自由控制排泥阀门大小,当地内压力显示不正常时,调整排泥阀门的大小可顺利的排出泥浆,将地内压力控制在合理的范围内。
图4-5MJS工法与常规喷射法对比图
(4)成桩直径较大
与常规的高压旋喷相比,由于MJS喷浆过程中能提供更大的喷射压力,并且其独特的强制排泥作用能有效地控制地内压力,从而减少了泥浆喷射能量的损耗,达到了增大成桩直径的效果。并且其成桩直径大小与土层的性质存在一定的关系,经过我司长期的工程实践,将土层性质与成桩直径的相互关系总结如下,以供同行参考。
表4-1 MJS工法施工成桩直径一览表
结论与建议
通过以上分析总结,本文主要得出以下结论和建议:
(1)在分析国内外高压旋喷工艺有关研究与施工现状基础上,阐述了发展能适应各种复杂工况下新型工艺的必要性,进而引入了一种全方位高压旋喷工法,即MJS工法;
(2)在总结现有常规高压旋喷施工工艺优缺点的基础上,对全方位高压旋喷工法优缺点进行了总结,即该工法具有能进行全方位施工、能进行任意角度摆喷、能通过其自身特有的强制排泥系统控制地内压力、减少对周边环境的影响、施工深度、成桩直径相对于常规高压旋喷要大;
(3)借鉴了国内外大量施工数据,结合我司的施工设计经验,得出了成桩直径与土层物理力学性质之间的关系,为各设计、施工同仁提供借鉴;
(4)该工法的不足之处:施工效率较低。故在设计施工过程中应综合分析施工条件,合理选择施工工艺,以达到安全、经济、合理的设计理念。
参考文献:
[1] 杜嘉鸿等. 注浆技术的发展与展望[J]. 化工矿山技术: 第25卷第4期
[2] 武新波. 浅谈高压旋喷桩施工工艺[J]. 科学之友,2007.08
[3] 崔东林. 高压旋喷桩施工技术参数的确定[J]. 建筑机械化. 1996年06期
关键词:软基处理;高压旋喷桩;施工工艺
中图分类号:U443.15 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)03-(页码)-页数
通常来说,高压旋喷桩主要指的是:首先,以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合,形成连续搭接的水泥加固体。,再利用水泥当做固化剂的主要浆剂,然后,通过相关的高压设备使水泥浆成为压力大于20兆帕的高压流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体,使注入的浆液和土拌和凝固为新的固结体。旋喷时,喷嘴一面喷射一面旋转和提升,固结体呈圆柱状,主要用于加固地基,使软土硬结而提高地基抗剪强度、改善土的变形性质,使其在上部结构荷载直接作用下,不产生破坏或过大的变形。这种方法适用于处理软土,其效果显著,处理后可很快投入使用。如何有效地控制旋喷桩的成桩质量,确保软基处理的效果是工程实践中需要探索的一个课题。
1.高压旋喷参数
旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。
旋喷桩采用单管法施工。单管法的高压水泥浆液流的压力需大于20 MPa,可取用20 MPa~25 MPa。
旋喷桩的主要材料为水泥,采用425号普通硅酸盐水泥,若为煤系发育地层,还应考虑采用抗硫酸盐的水泥。水灰比采用1∶1或1.5∶1。
高压旋喷桩的喷浆量因受地基土的性质、浆液渗透性的影响而变化较大,故在进行大量喷浆施工前,应先试桩确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、旋转及提升速度等参数,以指导下一步旋喷桩的大规模施工。根据工程实践,旋喷提升速度宜控制在25 cm/min~28 cm/min,旋转速度宜控制在20 r/min~28 r/min。
2.施工工艺
旋喷桩施工场地应事先平整,清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)。场地低洼时应回填粘土,不得回填杂土。
钻机或旋喷机就位时机座要平稳,应安放在设计的孔位上并保持垂直,施工时旋喷管的允许倾斜不得大于1.5%。
喷射注浆前要检查高压设备和管路系统,设备的压力和排量必须满足设计的要求。管路系统的密封圈必须良好,各通道和喷嘴内不得有杂物。
旋喷桩施工时要注意准备,开动注浆泵,待估算水泥浆的前峰已流出喷头后,才可开始提升注浆管,自下而上喷射注浆。施工人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求,并随时做好施工记录,绘制作业过程曲线。当初凝时间超过20 h时,应及时停止使用该水泥浆(正常水灰比为1∶1,初凝时间为15 h左右)。
为保证旋喷桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30 s,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30 s。
施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50 kg。若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工。
喷射施工完毕后,应把注浆管等机具设备冲洗干净,管内、机内不得残存水泥浆,通常把浆液换成水,在地面喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。
3.质量检验
旋喷固结体在地层中直接形成,属于隐蔽工程,必须用科学的方法来鉴定其加固效果,质量检查内容主要包括:固结体的整体性和均匀性;固结体的有效直径;固结体的垂直度;固结体的强度特性(包括桩的轴向压力、水平推力、抗酸碱性、抗冻性和抗渗性等);固结体的溶蚀和耐久性能等。
高压喷射注浆形成后的旋喷桩基强度较低,28 d的强度为1 MPa~10 MPa,强度增长速度较慢。检验时间应在喷射施工结束28 d后进行,以防在固结强度不高时,因检验而受到破坏,影响检验的可靠性。
旋喷桩成桩28 d后,用钻孔取芯的方法检查其完整、桩的长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位,送实验室做(3个一组)28 d龄期的无侧限抗压强度实验,留一组试件做3个月龄期的无侧限抗压实验,以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%~1.5%。
如果某段或某一桥头旋喷桩取芯检测结果不合格率小于10%,则可认为该段旋喷桩整体满足要求;如果不合格率大于10%小于20%时,则应在该段同等补桩;如果不合格率大于30%,则该段旋喷桩为不合格。对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
在特大桥桥台或软土层深厚的地方,或对施工质量有怀疑时,可在成桩28 d后,由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的2%,且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的2倍。总结得出:桩体圆匀,无缩颈和回陷现象,群桩桩顶齐,间距均匀。
Abstract: This article introduces the construction technology of high pressure jet grouting pile at adjacent operating lines of ZXZH-1 section in the related project of Xuzhou hub of Zhengzhou-Xuzhou passenger dedicated line, which has certain reference value for the high pressure jet grouting pile construction in similar environment.
关键词: 邻近营业线;高压旋喷桩;施工
Key words: adjacent operating lines;high pressure jet grouting pile;construction
中图分类号:U227.6 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)07-0040-03
0 引言
近10年以来,国内高速铁路建设快速发展,给社会进步带来了巨大的动力,但高铁列车的安全运行永远是铁路运输的头等大事,因而从新建铁路勘测、设计、施工等方面控制好铁路线路地基基础的“零”沉降是最基本,也是十分重要的环节,当铁路线路经过软基地质地区时,采用高压旋喷桩进行地基加固处理是常用的方式之一,但是当新建线路邻近营业线施工时,常常会造成营业线线路变形,对铁路列车运行安全带来巨大的威胁。如何万无一失的保证邻近营业线高压旋喷桩施工过程中不影响营业线的设备稳定和行车安全,一直是该类施工需要解决的难题。本文主要就通过选择合理的施工工艺和完善多项安全控制措施来保证营业线安全进行详细介绍。
1 工程概况
①郑徐客专徐州枢纽相关工程ZXZH-1标段,包括徐州站至大湖站客车联络线和徐州东站动车走行线及存车场两部分,单、双线路全长18.6km,其中路基合计9.6km,占标段长度的51.6%。因线路规划经过地表浅层为软基地段,设计拟对路基基底采用高压旋喷桩形式加固处理,全标段高压旋喷桩共合297960延米/31393根,桩长范围6至15m,桩径0.6m,桩间距1.4m。新建线路路基均邻近营业线,营业线分别有陇海线、京沪线、京沪高铁线,加固范围距营业线线路中心距离5至11m。根据《铁路营业线施工安全管理办法》[1]、《上海铁路局营业线施工安全管理实施细则》[2]、《上海铁路局营业线施工工务安全监督管理办法》[3]及上海铁路局关于公布《上海铁路局工务安全管理办法》[4]等要求,高压旋喷桩邻近营业线施工为A类,施工时必须对营业线行车进行限速。
②邻近营业线高压旋喷桩施工安全风险极高,如施工工艺采用不当,或施工过程中水泥浆压力控制不好,极易造成营业线线路地基失稳,从而导致线路变形,直接影响行车安全,故在高压旋喷桩施工过程中采用合理的施工工艺,控制好水泥浆压力,合理组织,制定、落实好安全和技术控制措施是确保和营业线行车安全的重点和难点。
2 施工安全措施准备
为确保营业线设备稳定和行车安全,必须根据铁路总公司和上海铁路局营业线施工安全管理规定,首先完善相关手续,配齐经上海铁路局组织培训合格的施工管理人员后方能施工。施工具体流程是:编制报批营业线施工专项方案-与铁路相关站段签订安全协议-上报月度和日施工计划-由车站组织召开预备会-按批准的施工计划进行营业线限速-组织高压旋喷桩施工-施工结束销除限速-工后总结。
①编制邻近营业线施工方案。首先认真研究、审查施工设计图纸,在测量放样后进行现场核对地质情况、施工范围与营业线的位置关系;其次学习铁路总公司和上海铁路局相关营业线施工安全管理规定;然后查阅《铁路工程地基处理技术规程》[5]、《注浆技术规程》[6]、《铁路工程基本作业施工安全技术规程》[7]等;再次调查营业线的运输条件,结合施工组织和施工条件确定高压旋喷桩施工对营业线的影响范围和程度;最后制定技术质量和安全防护措施。
②方案的审批。按照上海铁路局营业线施工管理规定,在建设指挥部的组织下首先进行由徐州地区铁路相关站段,设计、监理、施工单位参加的方案预审,通过预审后参加由上海铁路局建设处组织,铁路局相关处室和徐州地区预审的相关单位共同审定,审定通过,按照会议纪要完善,最终形成施工方案。
③签订施工安全协议。依据审核通过的施工方案和会议纪要,与徐州地区相关铁路站段签订施工安全协议。协议中明确施工责任地段和期限、明确安全防护类容和措施、明确双方的安全责任和权利义务等。
④月度施工计划的编制和审批。由于高压旋喷桩邻近营业线施工需要营业线限速行车,按规定属邻近营业线A类(等同于营业线Ⅲ级)施工。月度施工计划通过铁路内网上报,首先经监理单位和建设单位审批,然后由徐州地区相关站段审批,再由路局建设处和其他相关处室审批,最后由路局运输处施工管理办公室终审核对平衡,确定下发施工月度施工计划。
⑤施工日计划报批。依据审批通过的月度施工计划,提前3天上报施工日计划,施工日计划通过铁路内网上报,经建设指挥部、路局建设处及施工调度台逐级审核,在施工前1天由施工调度台下发到建设指挥部(转监理单位和施工单位)及地区级各相关站段施工配合单位。
⑥施工预备会。施工前1小时,由所属行车组织单位(车站或车务段)牵头,相关单位(建设、监理、施工及各相关配合站段)参加,召开施工前预备会,会议主要核对施工单位的施工准备工作和相关铁路站段的配合准备工作是否的落实。
⑦防护标牌设置。根据《铁路工务安全规则》[8],按照批准的施工计划,接到车站调度命令后,配置驻站联络员和工地防护人员,按事先编制的营业线施工防护标牌设置技术交底落实防护。
⑧组织施工。根据《上海铁路局营业线施工单位“五员一长”施工安全培训实施细则》[10]的要求,施工单位必须配齐“五员一长”,相关设备管理单位监护人员和监理到场后,按审批通过的施工方案进行施工。
⑨施工总结。施工结束后,由行车组织单位牵头组织召开施工总结会。
3 安全措施实施
为了确保高压旋喷桩施工不影响营业线线路稳定和行车安全,坚持“安全第一,预防为主,综合治理”的方针,以营业线行车安全为重点,杜绝一切责任事故,做到安全零事故。经多次实地调查,从铁路设备管理单位工务段经验丰富的作业人员咨询了解掌握信息,后研究决定,主要从以下六个方面做好安全技术控制,落实安全防范措施。
3.1 行车限速
为保障施工过程中高压旋喷桩不影响营业线行车安全,依据《铁路工务安全规则》[8]并结合现场施工实际情况,对应营业线施工区段进行限速。按施工计划安排,本着尽量减小对铁路运输影响的原则,邻近线路的高压旋喷桩施工采取客、货车限速60km/h的方式。
营业线防护。慢行标(移动减速信号牌、减速防护地段终端信号牌)设在距离施工地点两端800m处,标志面朝来车方向设置;减速地点标设在距离施工地点两端各20m处,正面表示列车应按规定限速通过地段的始点,背面表示列车应按规定限速通过地段的终点。具体见图a-线路防护标牌设置示意图。
培训上岗。参与施工的“五员一长”均需通过上海铁路局组织的安全培训教育,并考试合格。驻站联络员和现场安全防护员必须由正式职工担任,严禁使用劳务工担任驻站或安全防护工作。
现场防护。施工期间必须设专人驻站,另设现场防护员,慢行牌处设远方防护员。使施工现场时刻与车站保持密切联系,以便于列车接近时施工人员及时避让,确保行车、人员安全,确保防护人员不到位不施工。驻站联络员与现场防护人员通讯联系不能间断。
施工中各种沟槽的开挖。开工前必须进行施工调查,对各种电力、通信、信号光电缆进行探明,及时迁改或做好防护,杜绝损坏或挖断光电缆事故发生。
应急物资储备。施工现场配备足够的沙袋、木材、钢材、道碴、枕木等抢险物资,抢险物资要堆放整齐,妥善保管,无论任何人任何种理由都不能随意动用抢险物资。在防患未然的前提下对各种可能出现的险情进行分析,制定抢险应急预案。如遇险情,保持冷静并以最大的限度,最快的速度进行抢修,以保证线路和行车的安全,并及时按照规定向有关部门报告。
3.2 沉降变形监测
对营业线路基进行沉降位移观测。委托有资质的第三方(江苏省地质调查研究院测绘单位)和项目部测量队联合组织进行实施监测。依据设计图纸和上海铁路局营业线施工安全管理规定和《建筑沉降变形测量规程》[11]、《国家一、二等水准测量规范》[12]规范,编制施工地段对应营业线线路的沉降变形监测方案。
成立邻近营业线施工沉降变形观测领导小组,配备徕卡电子水准仪、编码水准尺(带尺垫)等测量仪器;通过建立沉降及位移变形监测网(垂直位移观测和水平位移观测)。分别在营业线路肩和钢轨上设置观测点。
水准网的观测按照国家二等[12]水准施测,采用单路线往返观测。每次观测均形成闭合检验条件;垂直沉降和水平位移观测要求在施工期间的早、中、晚各测量一次,当发现变形速度较快,需增加观测频次,并作好记录。施工结束后连续观测如无变形,即停止观测。按照《上海铁路局营业线施工工务安全监督管理办法》[3]规定,观测点水平变化和垂直位移量单日超2mm,累计超过10mm时,必须停止施工,与监理和铁路设备管理单位共同分析原因,制定补强措施后方可继续施工。
3.3 营业线轨道几何尺寸检查
为了有效监控高压旋喷桩施工对营业线轨道几何状态的影响,委托工务段派有经验的线路工对施工地段的轨道进行几何状态检查,第一时间为安全应急提供可靠依据。同时商定由工务段成立施工应急救援小组,为安全应急做好充分准备。
线路巡检。列车通过后由工务段专业人员对线路进行检查,检查轨距、方向及高低。发现问题及时报告工务、车务单位及时组织整修。
3.4 安全技术防范措施
试桩。高压旋喷桩施工前应进行试桩,试桩期间要加强路基及线路变形监测,若不能有效安全控制,则考虑变更桩型。
跳桩。邻近营业线范围内高压旋喷桩施工按照与营业线的距离由近及远逐排跳桩施工(跳桩间距≥5m)并合理控制成桩速率。同时为防止施工时窜孔,采用桩位跳打的方法,隔一打一,跳打必须在同一列桩进行,以免漏打;最靠近营业线的3排桩施工时应对列车进行限速。
应力释放孔。严格按照《关于郑徐客专徐州枢纽工程路基、桥梁专业岩溶注浆等设计安全专项交底会议纪要》[13]和按照《郑徐客专徐州枢纽相关工程ZXZH-1标岩溶注浆等地基加固工程邻近营业线施工方案审查会议纪要》[14]修改完善的高压旋喷桩方案进行施工,施工前在营业线与高压旋喷桩之间预先设置一排应力释放孔,隔断部分压力传递向营业线路基;同时加强对周围地面施工环境的巡查。
设备布置。为进一步减少高压旋喷桩施工对营业线路的影响,沿营业线纵向相邻高压旋喷桩机布置间距应≥50m。
夜间施工。夜间原则上不安排桩基施工,因特殊情况必须夜间施工时,现场施工负责人值班,职务不低于架子队长,现场应设置应急标识。
3.5 与设备管理和行车组织单位建立安全联控机制
依据施工方案,与铁路相关设备管理单位和行车组织单位签订施工安全协议,在提报的邻近营业线施工计划审批下达后,按照施工日期组织施工,施工时严格按照上海铁路局营业线施工安全管理规定,配齐“五员一长”,规范佩带防护用品和通信联络工具等,通知设备管理单位、监理单位监控人员现场监控,通过现场防护员、驻站联络员、设备管理单位监控人员及车站值班员的联络控制,行成了邻近营业线施工安全管理的联控制度,进一步加强了邻近营业线施工安全。
3.6 事故应急
为有效做好突发事件的应急工作,及时抢修设备的故障,最大限度的减小损失,保证行车安全,项目部成立了事故“应急救援指挥领导小组”,编制了应急预案。预案明确了小组成员及部门的职责和责任分工,规定了事故报告程序、救援通信方式,相关行车组织、设备管理单位应急联系电话。并结合施工进展适时组织演练。
4 结论
该工程软基路基计9.6km全部采用高压旋喷桩(合297960延米/31393根)处理,加固地段范围均邻近铁路营业线,由于施工条件限制,高压旋喷桩施工先后分了12个施工区段,向上海铁路局运输处申请限速天窗点工15次。
经规范和细化安全管理措施,严格落实铁路营业线施工安全管理规定,通过认真落实行车限速、沉降变形监测、检查营业线轨道几何尺寸、安全技术防范措施、与铁路设备管理单位和行车组织单位建立联控机制及编制应急预案成立应急组织六个方面的措施,确保了铁路营业线设备稳定和行车安全。解决了高压旋喷桩邻近营业线施工造成线路变形的难题,消除了该类施工对铁路列车运行安全带来巨大的威胁。
参考文献:
[1]《铁路营业线施工安全管理办法》(铁运[2012]280号文).
[2]《上海铁路局营业线施工安全管理实施细则》上铁运发[2012]586号.
[3]《上海铁路局营业线施工工务安全监督管理办法》(暂行)的通知(上铁工发[2010]117号).
[4]上海铁路局关于公布《上海铁路局工务安全管理办法》的通知(上铁工〔2013〕267号).
[5]TB10106-2010,铁路工程地基处理技术规程[S].
[6]YSJ211-92、YBJ44-92,注浆技术规程[S].
[7]TB10301-2009,铁路工程基本作业施工安全技术规程[S].
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[11]JGJ/T8-2007,建筑沉降变形测量规程[S].
[12]GB/T12897-2006,国家一、二等水准测量规范[S].
【abstract】:This paper mainly through the project example, the engineering pile reinforcing how the use of high pressure jet grouting construction process, in the construction process for the analysis of the causes, to grasp the situation underground, take quality control, cement grout mix design measures, make the project reach the expected effect and saving engineering cost.
【关键词】:高压水旋喷切割高压旋喷注浆补强加固控制
中图分类号:TL372文献标识码: A
【key word】:High pressure water jet cutting;High pressure jet grouting;Reinforcement;
Control
一、工程概况
某工程基础采用钻(冲)孔灌注桩,桩砼设计强度等级为C25,桩端持力层为中、微风化岩。根据质量检测站两次抽芯检测结果显示:自编号为13#、47#、108#等3根桩为Ⅳ类桩;90#、21#、27#、112#、47#、43#、73#、84#、101#、115#等10根桩为Ⅲ类桩;93#、101#、106#等3根桩底部有20.00~30.00沉渣;126#桩长比设计桩长短4.72m,不符合设计要求。经有关部门研究,认为需要对质量未符合设计要求的工程桩采取补强措施。
为了确保桩身混凝土强度达到设计要求,拟对其桩身混凝土存在缺陷的部位进行补强处理。根据现场实际情况和以往处理该类问题的经验,针对以上缺陷情况,提出有针对性的桩基灌浆处理方案。
二、补强方法
本工程对不同类型缺陷的桩采取两种补强措施:第一种措施为补桩,对13#、47#、108#、126#等4根桩进行补桩处理,根据设计院提供的设计方案,126#桩补2根桩,其余各补1根桩,共补5根桩,桩径均为Φ1000,砼强度等级C30。第二种措施为高压旋喷灌浆,对10根Ⅲ类桩及桩底有沉渣的93#、101#、106#桩采用双重管法高压旋喷高压风、旋喷高压水混合切割以保证将悬浮杂质冲洗干净;接着采用双重管法高压旋喷和静力高压注浆的工艺处理,将桩身的空洞灌满且又密实,大大改善桩身混凝土质量,进而达到设计要求。
即利用高压水喷射流旋喷切割,把强度低,较松散的蜂窝、孔洞、沟槽及桩底沉渣充分切割、清洗干净;然后在同一孔段内旋喷注浆,水泥浆在高压作用下充分渗入桩内孔隙中,重新胶结形成一定强度的固结体,从而达到补强的目的。
三、补强加固施工工艺
1、灌浆基本参数
灌浆处理范围:桩身处理在缺陷部位。高压水射流压力:20~30Mpa,水泥浆:采用32.5R的普通硅酸盐水泥,掺加微膨胀剂。水灰比根据注浆和旋喷工艺,采用0.6~0.8之间。注浆压力:根据压浆量、注浆时间等具体确定。在施工过程中根据具体情况适当调整注浆时间、压力、浆液配比等参数和双重管法高压旋喷的水泥掺量、水流压力、回转速度和提升速度等参数,保证桩灌浆处理效果。
2、施工工序流程图
桩缺陷灌浆施工工艺流程表
3、补强孔布置及施工
补强孔在桩体内均匀布置,使之在高压切割和旋喷工艺中尽量扩大高压喷射流的有效影响范围。对21#、84#、90#、112#、101#、93#、106#等7根Ⅲ类桩各桩先布1个钻孔,其余5根Ⅲ类桩(桩号为27#、43#、47#、73#、115#)直接用抽芯孔进行补强。根据钻芯情况观察与原抽芯孔缺陷段是否贯通,若贯通,则采用高压旋喷灌浆处理,若与缺陷段不贯通,则再增加钻孔或另定方案施工,以确保施工效果。
补强孔施工采用XY-1A钻机成孔,孔径101,孔深要求穿过桩底进入持力层1.0m,注意观察桩底沉渣及持力层软硬变化情况,并对桩身缺陷部位做好记录,以便清洗时准确定位。
4、灌浆管的制作及安装高压旋喷装置
灌浆管的制作,根据灌浆的需要,利用原有的高压旋喷管材,使之加工成符合灌浆用的管道器具,再严格根据高压旋喷的操作规程、流程安装成高压旋喷装置。
5、高压水旋喷切割
切割施工参数:水压25~30MPa,流量60~80L/mim,提升速度10~15cm/mim,转速10~15r/mim。必要时可采用定点气举排渣施工。
在所有钻孔内进行多次重复的切割清洗,特别对有缺陷部位段及其延伸段上、下各0.5m反复清洗,直到各孔均返出清水为止。
在桩身缺陷段的范围内,用高压旋喷清水切割及气举排渣的方法对灌浆段清洗。灌浆孔成孔后依次在各孔内下入高压旋喷器具,利用高压水流,将空洞清洗干净,然后在各孔下入气(风)管,利用气举反循环排渣之方法,将其排出桩外。
6、浆液配制
使用32.5R普通硅酸盐水泥配制浆液,水灰比为0.6~0.8,加入适量的膨胀剂;根据旋喷时浆液的流失情况,掺入早强型减水剂1.5%。外加剂必须采用合格产品,减水剂必须具有缓凝、早强之效,膨胀剂采用膨胀水泥即可。
7、桩身高压旋喷注浆施工
在桩灌浆孔内下入高压注浆器具,利用高压旋喷之方法对桩身缺陷部分进行注浆,直至孔口返出的浆液浓度与注入浆液浓度基本一致时,停止注浆,抽出注浆器具,移至下一孔。按同样步骤将另一孔进行高压注浆,直至注满为止,尽可能的将缺陷段内的渣质、清水替换出,使裂隙、缝隙等缺陷部分都充填满水泥浆液。
(A)高压旋喷注浆:将注浆管下入孔底,采用自下而上,高压旋喷注入浓水泥浆以替换孔内清水,提升至孔口后再次下到孔底,重新喷浆至孔口,水泥浆初凝后对孔口进行回灌。高压旋喷注浆的泵压20~25MPa,流量50~60L/mim。上下反复对缺陷段进行旋喷注浆。在高压旋喷过程中若发现漏浆,则采用断续注浆法,每次间隔时间控制在30~60分钟内,直至孔口返浆为止。
(B)孔内注浆:对于其它已进行抽芯检测但不需进行高压旋喷注浆补强的8根Ⅰ、Ⅱ类工程桩(自编桩号121#、85#、4#、36#、39#、95#、35#、127#),直接将抽芯孔内沉渣清洗干净后,采用水灰比为0.5的浓水泥浆,自孔底压力注入替换孔内清水,直至孔口流出浓水泥浆止。
为了进一步提高灌浆效果,扩大灌浆范围,让浆液进入桩身缺陷、桩周土体间隙内、缺陷段的空洞内,旋喷灌浆后,随即下一步采用高压静力注浆。浆液仍为水泥浆,水灰比为0.4~0.5。为了在保证浆液的浓度的前提下,又能保证浆液具有较好的可灌性、并控制凝固后灌浆体的体积收缩,在浆液中掺入适量的减水剂和微膨胀剂。灌浆时,从一孔灌入,其它孔返浆后封闭,逐渐增大灌浆压力。如灌浆过程中,由于桩周土的渗透性好,浆液扩散太快,不表现出灌浆压力,则应在浆液中促凝化学浆液材料如水玻璃,以缩短浆液初凝时间,适当减少扩散。当出现灌浆压力后,停止使用化学浆材,并逐渐增大灌浆压力,最大值压力可增至2~4MPa以上(与桩周边的封闭程度有关)。然后在稳定的压力下灌浆,持续一段时间后停止注浆,关闭注浆管阀。
8、工程注意事项
(1)、清孔标准:
①排出的液体基本无浮粒。
②排出的液体基本无混浊现象。
③清孔时水压宜取大值,以对该桩处理部位的软弱颗粒进行彻底清理。
(2)、注浆注意事项
注浆材料应根据设计要求、钻孔资料确定,采用合适类型的浆液配比。
配制浆液所用的水不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质,不应使用污水。
浆液应搅拌均匀,搅拌时间在3~5min以上,严格按照设计施工要求进行浆液配制,随搅随用,并应初凝前用完。
注浆过程中应遵循“先稀后浓,慢速均匀”原则进行,以免过早造成对细微孔(裂)隙通道的堵塞,影响注浆施工的整体效果。
注浆泵的压力应符合设计要求,并应考虑输浆过程中管路损失对注浆压力的影响,确保足够的压力,如注浆量偏小,则可适当提高注浆压力。
施工过程中控制好注浆压力和注浆量、提升速度等参数,若出现地面冒浆现象,应根据冒浆量的大小、不冒浆以及其他可能发生的具体情况,查明原因后采用不同的方法处理。
关键词:高压旋喷桩;施工;质量控制
Abstract: High Pressure Jet Grouting developed on the basis of the static pressure grouting, to introduce the hydraulic mining technology,it is used the jet cutting doped stir strata, changing the structure and composition of the strata, and poured into the slurry to form a condensation of the body in order to achieve the purpose of the foundation reinforcement and impervious. This article analyzed the high-pressure jet grouting pile construction quality control were analyzed.
Key words: high pressure jet grouting pile; construction; Quality Control
中图分类号:TV523文献标识码:A 文章编号:
徐州市亿吨大港一期工程张谷山桥项目共有高压旋喷桩1508m,桩径为0.5m,桩间距为1.2米,采用梅花形布置,采用42.5#水泥,水灰比为1.0,水泥浆比重控制在1.49。
施工参数:液喷嘴直径2.8mm(一个),喷压力20Mpa,注浆管直径42mm,钻头旋转速度25r/min,钻头提升速度26cm/min,浆液流量57L/min 。
一、施工准备
(一)技术准备
1、根据现场情况,进行场地平整,做好通水、通电及硬化道路工作;
2、严格按照设计要求及有关规范规定,进行图纸的技术交底工作,作好施工前安全文明教育;
3、经业主及监理单位认可,选择合适的位置,进行试桩,以期确定以下技术参数:
①实际地质情况;
②喷嘴型号及规格;
③进尺及提升速度;
④注浆压力;
⑤注浆流量;
⑥水灰比值及水泥掺入量;
⑦成桩直径;
⑧成桩强度;
4、熟悉图纸,作好图纸会审前期工作;
5、加强与业主、监理单位的联系,掌握其施工时的具体要求;
6、设立临时生活设施;
7、按现场平面布置图选好地点挖水泥浆池及铺水泥堆放台;
8、按顺序对旋喷桩进行编号。
(二)原材料的检测及进场储存
施工采用徐州诚意水泥P.O42.5普通硅酸盐水泥,经取样检测合格,水泥进场后储存必须覆盖一层毡布对其进行严密遮盖,防止淋雨或受潮。
(三)机械设备
本项目采用MGJ-50型旋喷桩机,设备进场后,对其进行了调试、检验,设备处于良好的工作状态,可保证其能正常进行,机械的主要性能如下表。
主要性能
二、施工工艺
(一)、施工工艺流程
本标段拟采用单管旋喷法,施工工艺流程为:
施工准备测量定位机具就位钻孔至设计标高旋喷开始提升旋喷注浆旋喷结束成桩。
(二)施工方法
1、场地平整先进行场地平整,清除桩位处地上、地下的一切障碍物,场地低洼处用粘性土料回填夯实,并做好排浆沟。
2、测量定位
首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩,然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置,用小竹签做好标记,并撒白灰标识,确保桩机准确就位。
3、机具就位:人力缓慢移动至施工部位,由专人指挥,用水平尺和定位测锤校准桩机,使桩机水平,导向架和钻杆应与地面垂直,倾斜率小于1.5%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整,直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确,必须使用定位卡,桩位对中误差不大于5cm。
4、启动钻机边旋转边钻进,至设计标高后停止钻进:
采单管旋喷法施工。该方法插管与钻孔两道工序合二为一,即钻孔完成时插管作业同时完成。在插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,高压水喷嘴边射水、边插管,水压力一般不超过1MPa,至设计标高后停止钻进。
5、浆液配置:水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比1.0,水泥浆比重1.49。搅拌灰浆时,先加水,然后加水泥,每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟,水泥浆应在使用前30分钟制备,浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌,直到开始喷浆。喷浆时,水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时,过滤筛,把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内,最后射出。
6、喷射注浆
在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统,设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好,各通道和喷嘴内不得有杂物,并做高压水射水试验,合格后方可喷射浆液。
旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制,并随时做好关于旋喷时间、用浆量,冒浆情况、压力变化等的记录。
喷射时,先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒,水泥浆与桩端土充分搅拌后,再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管,提升速度为260mm/min,直至距桩顶1米时,放慢搅拌速度和提升速度。保证桩顶密实均匀。中间发生故障时,应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即检查排除故障,重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m,防止固结体脱节。
7、冲洗:
喷射施工完成后,应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净,防止凝固堵塞。管内、机内不得残存水泥浆,通常把浆液换成清水在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。
8、重复以上操作,进行下一根桩的施工。
(三)施工注意事项:
1、施工前,要求检查旋喷管的高压水与空气喷射情况,各部位密封圈是否封闭,合格后方可喷射浆液。
2、喷射时,先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时,应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即进行检查排除故障。
3、旋喷过程中,冒浆量控制在10%~25%之间。
4、高压喷射注浆完毕后,应迅速拔出喷射管。
5、施工中做好泥浆处理,及时将泥浆运出。
6、相邻两桩施工时间间隔不小于48h,间距不小于4~6m。
7、质量检验在旋喷注浆结束28天后进行,检验桩的数量不小于已经完成桩数的2%~5%,不合格者进行补喷。
高压旋喷桩检查项目
(四)注浆工艺
高压旋喷桩注浆固结体的质量因素较多,当确定采用一定形式的高压旋喷注浆管法之后,注浆工艺是影响固结体的重要因素之一。
1、旋喷
高压旋喷注浆,均是自下而上,连续进行,若施工中出现了停机故障,待修好后,需向下搭接不小于500mm 的长度,以保证固结体的整体性。由于天然地基的地质情况比较复杂,沿着深度变化大,有多种土层,其密实度、含水量、土粒组成和地下水状态等,有很大差异和不同,若采用单一的技术参数来旋喷注浆,则会形成直径大小极不匀称的固结体,导致旋喷直径不一致,影响承载力。因此,针对不同地质土层的特征,要采取相对的措施来注浆完成。特别对硬土及粘土部位,深部土层要适当放慢提升速度和旋转速度或提高旋喷压力等。
2、复喷
在不改变旋喷技术参数的条件下,对同一土层作重复注浆(喷到顶再下钻重喷该部位),能增加土体破坏有效长度,从而加大固结体的直径或长度并提高固结体强度,复喷时全部喷浆,复喷的次数愈多固结体直径加长的效果愈好。
(五)水泥用量的控制
在喷浆提升过程中,控制水泥用量是关键。水泥的用量与喷浆压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等有直接关系,具体控制方法:
1、若水泥量剩余措施如下:
① 适当增加喷浆压力;
② 加大喷嘴直径;
③ 减慢提升速度;
2、若水泥量不够措施如下:
①保证桩径的情况下适当减少压力;
②喷嘴直径适当减少;
③保证桩体强度的情况下适当加快提升速度;
④加大水灰比值;
针对本工程具体情况,每根桩分次进行搅拌,施工用水精确量取,确保定量的水和水泥比例进行拌制水泥浆,通过调整以上参数可保证水泥量满足设计要求;针对水泥浆下沉现象(水泥浆液密度较大),采取自桩顶向下3.0m 进行复喷,可保证桩体上部水泥土强度。
(六)冒浆处理
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,可以及时了解土层状况,判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等,根据经验,冒浆(内有土粒、水及浆液)量小于注浆量20%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、流量不变而压力突然下降时,应检查部位的泄漏情况,必要时拨出注浆管,检查其封密性能;
2、出现不冒浆或断续冒浆时,或系土质松软则视为正常现象,可适当进行复喷;如系附近有空洞、暗道,则应不提升注浆管,继续注浆直至冒浆为止,或拨出注浆管待浆液凝固后,重新注浆直至冒浆为止,必要时采用速凝浆液,便于浆液在注浆管附近凝固;
3、减少冒浆的措施
冒浆量过大的主要原因,一般是有效喷射范围与注浆不相适应,注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致;
①提高旋喷压力(喷浆量不变);
②适当缩小喷嘴直径(旋喷压力不变);
③加快提升和旋转速度;
对于冒出地面的浆液,可经过选择和调整浓度后进行前一根桩返浆回灌,以防止空穴现象。
(七)固结体控形
固结体的形状,可以通过调节旋喷压力和注浆量,改变喷嘴移动方向和提升速度,予以控制。由于本工程设计固结体的形状为圆柱形,在施工中采用边提升边旋转注浆,考虑到深层部位的成形,在底部喷射时,加大喷射压力,做重复旋喷或降低喷嘴的旋转提升速度,而且针对不同土层(硬土)可适当加大压力和降低喷嘴的旋转提升速度,使固结体达到匀称,保证桩径差别不大。
(八)确保桩顶强度
当采用水泥浆液进行喷射时,在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中,由于浆液析水作用,一般均有不同程度的收缩,造成固结体顶部出现一个凹穴,凹穴的深度随地层性质、浆液的析水性、固结体的直径和成孔深度因素不同而不同。单管旋喷的凹穴深度一般为设计桩径的1-1.5 倍。这种凹穴现象,对于地基加固是极不利的,必须采取有效措施予以清除。为防止因浆液凝固收缩而产生的凹穴现象,便于地基加固达到理想的效果,可采取超高旋喷(旋喷处理地基的顶面超过建筑基础底面)、返浆回灌等措施。
(九)防止串孔的措施
1、在施工过程中,各机组采取跳打的施工方法;
2、在高压缩土层适当减小喷浆压力。
3、加快提升速度和旋转速度。
(十)施工质量控制要点
1、钻机或旋喷机就位时机座要平稳,立轴或转盘与孔位对正,倾角与设计误差一般不得大于0.5°
2、喷射注浆前要检查高压设备和管路系统,设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好。各通道和喷嘴内不得有杂物。
3、喷射注浆时要注意准备,开动注浆泵,待估算水泥浆的前锋已经流出喷头后,才开始提升注浆管。自下而上喷射注浆。
4、喷射注浆时,开机顺序也要遵守第3条的规定。同时开始喷射注浆孔的孔段要与前段搭接0.1m防止固结体脱节。
5、喷射注浆作业后,由于浆液析水作用,一般均有不同程度的收缩,使固体体顶部出现凹穴,所以应及时用水灰比为1:1的水泥浆进行补灌,并要预防其他钻孔排除的泥土或杂物进入。
6、为了加大固结体尺寸,或深层硬土为避免固结体尺寸减小,可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施,也可采用复喷工艺。
7、严格按确定的参数及技术要求施工,未经技术人员同意,不得随便改变工艺参数。
施工时严格按照经批准的试验参数施工,不得随意更改工艺参数。
①注浆时钻杆提升速率26cm/min;
②注浆时钻杆旋转速率25r/min;
③注浆高压注浆泵压力10MPa,风管压力0.8MPa。
8、成桩设计深度指通过地质钻孔复核确定的地质条件,满足设计要求达到的持力层所确定的钻孔深度。注浆喷射施工时预留50cm桩头,防止浆液凝固收缩影响施工桩顶标高。
9、喷射注浆时注意连续均匀提升,无论何中原因造成停喷,在喷时必须下钻500mm以上进行衔接,以防桩体脱节夹泥夹砂。
10、在高压喷射注浆过程中,当出现压力突然增加或降低,大量冒浆或完全不冒浆时,应及时停喷检修,查明原因,采取相应措施。
11、技术要求及质量标准
①施工过程中要经常对浆液质量进行检查,一般每根桩在施工过程中用浆液比重计抽样检测浆液浓度2次,并做好检测记录。
②施工过程中应根据对每根桩测量其钻杆长度以控制成桩长度符合设计要求。
③成桩允许偏差符合《检验标准》要求。
高压旋喷桩施工的允许偏差、检验数量及检验
三、施工注意问题及成品、半成品保护
1、钻机就位应平稳,立轴、转盘与孔位对正,高压设备与管路系统应符合设计及安全要求,防止管路堵塞,密封要良好。
2、对深层长桩应根据地质条件,分层选择适宜的喷射参数,保证成桩均匀一致。
3、注浆完毕应迅速拔出注浆管,桩顶凹坑应及时以水灰比为1:1的水泥浆补灌。
4、钻机成孔和喷浆过程中,应将废弃的加固料及冒浆回收处理,防止污染环境。
5、施工期间应设置安全警示,并规划警界区。高压管路附近非施工人员不得逗留,以免产生安全事故。
6、由于高压旋喷桩桩体强度较低,开挖桩头时必须采用人工开挖,切不可利用机械野蛮施工,以免造成桩身质量问题。
7、破除桩头不得采用重锤等横向侧击桩体,以防造成桩顶标高以下桩身质量问题。
关键词:基坑支护;钻孔灌注桩;高压旋喷桩;锚索
Abstract: Foundation pit support in various forms, but in the sandy soil because of its special nature of soil, this paper introduces the bored pile + high pressure rotating pile and anchor combined support in the sand area of Doumen District, Zhuhai City, the gravel pit excavation engineering application of supporting structure, analysis and summary of the design, construction and monitoring etc..
Key words: foundation pit; bored pile; high pressure jet grouting pile; anchor
中图分类号:U443.15+4 文献标识码:A文章编号:
1 引言
富山水质净化厂管网配套工程斗门镇污水泵站位于珠海市斗门区斗门镇南门村,泵站北面为接霞庄护庄河,南面为南门涌,东西两皆为鱼塘。该污水泵站基坑原方案为沉井施工,采用两排水泥搅拌桩(桩长15米,桩径500mm)作止水帷幕,桩间平面搭接150mm,排水下沉,因泵站位于砾砂层,同时虎跳门水道连通至南门涌,海水位潮汐变化引起的土体水流会影响水泥搅拌桩初凝,并造成水泥流失,在对水泥搅拌桩试桩并抽芯后发现,搅拌桩成型不理想,达不到止水要求,排水下沉方案无法实施。考虑到该泵站地质条件及潮汐影响,提出钻孔灌注桩+高压旋喷桩+锚索组合式支护方案,下面简要介绍该方案的特点及设计施工等问题。
2 方案设计
2.1 基坑概况
(一)本工程场地位于珠海市斗门区斗门镇南门村南门涌北侧,包括地上1层地下1层的污水泵站。
基坑开挖深度:9.1米;
基坑面积:841m2;
基坑周长:约117m;
基坑设计使用年限:12个月。
(二)基坑支护结构所在的地质土层
根据地质勘察报告,场地基坑支护设计相关的岩土层从上到下主要有素填土层、粉质粘土、砾砂、砾质粘性土:
1、素填土层:灰黄色、灰褐色等,稍湿~饱和,松散,成分为粘性土,局部地段含20%碎石、块石等,土质松散,钻进时漏水,欠固结,厚度1.80~2.10m。
2、粉质粘土:灰褐色、灰黄色,饱和,可塑,成分以粉粘粒为主,局部含少许粗砂粒,强粘性,土质较均匀,厚度4.20~4.90m。
3、砾砂:灰褐色、灰黄色等,饱和,中密,级配差,砂砾成分石英,含20%粘性土,土质不均匀,厚度6.80~6.90m。
4、砾质粘性土:系花岗岩残积土,灰黄色、肉红色或斑杂色等,饱和,可塑~硬塑,原岩残余结构可辨,矿物除石英外均风化成土,厚度4.30~4.50m。
2.2 基坑支护设计原则
1、场地岩土条件复杂,基坑开挖深度大,采用桩锚支护;
2、基坑支护设计考虑了道路行车荷载按15KPa,宽6米;
3、基坑开挖深度为9.1米,基坑安全等级为二级;
4、基坑支护结构:上部放坡+注浆花管+钻孔灌注桩+预应力锚索+高压旋喷桩桩间止水;
5、基坑上下设排水沟,在角部位置设集水井。
2.3 基坑支护方案
虽然场地地质条件较简单,周边环境较简单,但基坑开挖深度较大,开挖段存在素填土、粉质粘土和砾砂层。综合考虑合理性、安全性和经济性确定采用桩锚支护的形式。
(一)主要支护结构设计
因本基坑周长较小,基坑各面的情况如标高、开挖深度、地质情况和周边环境等基本相同,设计按一个断面进行考虑。上部2.75m进行放坡,坡面采用注浆花管+挂网喷射混凝土的形式进行护坡,下部采用桩锚支护的形式。灌注桩之间后采用高压旋喷桩进行填缝和止水;砂层中预应力锚索应采用跟管钻进施工。详见支护剖面图。
(二)排水设施设计
在基坑周边坡顶设置300×400mm截水沟、坡底设置300×400mm排水沟,纵向坡度为5‰,截排水沟采用M7.5浆砌MU10灰砂砖,1:2.5防水水泥砂浆抹面20mm。共布置2口集水井、一个沉砂池。
3 施工技术要求
(一)高压旋喷桩施工技术要求
(1)可先用钻机引孔,双重管引孔直径为91mm,引孔施工时应做好地层记录情况,以满足设计要求方可终孔;
(2)双重管高压旋喷桩桩径为Φ600,间距1300mm,水泥采用P.C32.5R水泥,浆液水灰比为1:1.0,要求水泥用量不少于350kg/m,外加剂为三乙醇胺,掺入比为水泥用量的0.03%;
(3)旋喷桩施工前应预先采用钻机引孔至设计深度后方可进行旋喷施工,成孔深度一般大于设计孔深0.5m,成桩垂直偏差不大于0.5%,定位误差不大于50mm;
(4)双重管高压旋喷桩喷射作业时,水泥浆液压力与气流压力应在现场试桩,以确定能达致设计要求桩径的水泥浆液压力和气流压力等工艺参数,每组测试数量不少于3根。
(二)钻孔灌注桩施工技术要求
(1)钻孔灌注桩垂直度偏差≤0.5%,钻进过程中,经常检查机架有无松动或移位,防止桩孔移动或倾斜;
(2)钢筋笼保护层为75mm,主筋采用搭接焊,同一截面接头面积不应大于50%钢筋笼在堆放、运输、起吊、和入孔过程中做好加固措施,防止钢筋笼变形;
(3)砼灌注高度应比设计桩顶标高高出500mm,在冠梁施工前,将桩顶浮浆凿除清洗干净;
(4)砼强度等级为C30;
(5)砼灌注前应进行清孔,孔底沉渣厚度不大于100mm;
(6)钻孔桩主筋为HRB335级钢筋,箍筋及加劲筋为HPB235级钢筋。
(三)预应力锚索施工技术要求
(1)预应力锚索整体施工前,应进行锚索基本试验,以检验锚索的极限抗拔力,检验条数不宜少于12根;
(2)锚孔位放点位置准确,孔位偏差±20mm;
(3)锚孔径为150mm,入射角为20°,为保证成孔质量,须跟管钻进,且成孔深度应比设计长度长0.5m,锚索采用2×7Ф5钢绞线,单束钢绞线强度标准值为fak=1320Mpa,锚索外露长度不小于1.5m;
(4)锚索注浆采用M30水泥砂浆,可添加适量早强剂,水泥砂浆采用搅拌机拌和,随伴随用。注浆采用二次高压注浆工艺,一次注浆孔口溢浆即停止注浆,二次高压注浆压力宜控制在2.0~2.5MPa以上;
(5)锚索张拉应在达到锚固体强度的80%以上且不小于15MPa后,一般在注浆十五天后方可进行张拉锁定(具体张拉时间应根据试块抗压强度结果确定);
4 基坑观测
1、共设监测点18个,水平位移观测点4个,深层位移观测点4个,水位观测点4个,预应力锚索锚固力监测点6个。
2、在基坑开挖、下大雨及地下室底板施工时,每天观测1~2次;待位移和沉降稳定后,3天观测1次;如变化幅度大,需加密观测。
根据现场工程实际情况,参照广东省《建筑基坑支护技术规程》(DBJ/T15-20-97)的有关规定,基坑安全等级为二级,最大水平位移允许值0.004H且不大于50mm,周边地面沉降变形允许值0.003H且不大于40mm。
报警值取允许值的75%,作为现场监测报警的标准。
正常情况下当天监测数据可以在隔1日提供,当出现异常情况时应现场报告监理单位异常值大小与风险程度,并当天提出监测报告。出现异常情况时,须停止施工,分析原因和采取措施。
3、变形观测精度至少满足三等精度要求,观测结果及时通报相关单位。
4、变形观测在支护工程竣工后1年内改为每半月观测1次。
5 施工检测
1、常规检测:施工材料、水泥、钢筋、锚索等须质量检测合格后方可使用。
2、锚杆(索)抗拔力检验应在锚固体达到强度的70%以后进行,试验数量按有关规范要求执行。
3、桩身混凝土试块强度检测。
4、喷射混凝土厚度采用钻孔检测,按100m2一组。
5、未尽事宜,施工应严格按照国家及地方有关施工和验收规范进行。
6、施工前应进一步了解周边管线分布情况及周边建筑物桩基位置情况,确保施工顺利进行。
4 结语
通过本工程的实践,结合考虑安全性、施工工期及造价,砾砂层地下水较丰富的地区采用钻孔灌注桩+高压旋喷桩+锚索是可行的;同时抗滑移、抗倾覆和整体稳定性均可达到要求,适合工期紧的基坑开挖工程。
参考资料:
【关键词高压搅喷止水帷幕施工机具技术要点存在问题
中图分类号:TV5文献标识码: A
一、 引言
随着基坑深度的不断增加,地下水的处理逐渐成为基坑支护中的一个重要环节,在早期的深基坑支护中,通常采用井点降水解决深基坑开挖问题,但井点降水存在两个较大的弊端,首先可能会造成周边地面及建筑物的沉降,其次造成地下水资源浪费。
在华北地区水资源逐渐匮乏后,井点降水逐渐被禁止,止水帷幕逐渐取代井点降水成为深基坑治水的主要施工工艺。止水帷幕按照施工工艺可分为深层搅拌防渗墙和高压旋喷桩与护坡桩联合止水帷幕。而随着止水帷幕施工技术的逐渐成熟,出现了一种高压旋喷与深层搅拌相结合的施工工法,即高压搅喷桩止水帷幕。本文将结合实际工程着重介绍用长螺旋钻机施工的高压搅喷止水帷幕的施工技术要点和存在的问题。
二、工程概况与地质条件
1、工程概况
本工程位于北京市海淀区安翔北里10号院内,拟建建筑物为两栋,一栋为剪力墙结构高层建筑,另一栋为多层建筑,两建筑物结构概况为:
(1)军官公寓:地上16层地下二层,总高度60米,基础类型为箱型基础;
(2)幼儿园:地上4层地下1层,总高度14.6米,基础类型为箱型基础。
本工程基坑开挖深度为9.2米。
2、工程地质及水文地质条件
2.1、工程地质条件
2.1.1、地形与地貌条件
场区地貌为冲洪积平原,地形平坦,场区高程44.79-45.83m。
2.1.2、地层土质概述
场区地层为人工填土和一般第四纪冲、洪积物,主要岩性为粘性土、粉土和砂。按照地层的成因、岩性特征、物理力学性质等统一综合考虑,地层由新到老分5个工程地质层和6个工程地质亚层,土层描述如下:
①1杂填土:湿,杂色,粘质粉土夹大量砖、灰渣等建筑垃圾。
①2素填土:湿,中(上)密实,黄褐色,粘质粉土为主,含少量砖、植物根系。
②粘质粉土、粉质粘土:饱和,密实,黄褐色~浅灰色,含云母、氧化铁、少量姜石,局部夹砂质粉土薄层。
②1砂质粉土:饱和,密实,褐黄色,含云母、氧化铁。
②2粉质粘土:饱和,软塑,灰黑色,为有机质土,有臭味,夹螺壳等。
②3粘质粉土:饱和,密实,浅灰色,含云母、氧化铁、有机质。
③粉砂:饱和,中密,浅灰色,分布不连续。
④粘土、重粉质粘土、粉质粘土:饱和,可塑,浅灰~褐灰色,含云母、有机质,局部夹粘质粉土。
⑤细砂:饱和,密实,褐黄色,含云母,下部含砾石,局部夹粘质粉土团块。
⑤1砾砂:饱和,密实,杂色,含卵砾石约20%,最大粒径3cm。
2.2、水文地质条件
2.2.1、水文地质特征及地下水类型
拟建场区地下水分为2层,第1层为上层滞水,静止水位埋深4.6-6.9m(高程39.43-40.68m),含水层为第③层粉砂。
第2层为潜水,静止水位埋深12.10-12.50m(高程33.22-33.66m),含水层为第⑤层粉砂。
根据资料显示,本场区历年最高地下水位接近地表,近3-5年最高地下水位埋深1.60m(标高43.80m),并有逐年下降趋势。
2.2.2、地下水腐蚀性测试及评价
本工程地下水对基础混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。
三、 施工机具设备的选择
高喷桩止水帷幕施工设备由钻机装置和注浆装置构成,钻机为长螺旋钻机,机械运转时其钻头及其钻杆叶片旋转切削土体下沉。喷浆方式为水泥浆通过钻杆内部的高压注浆管到达钻头部的高压喷嘴处喷射出去,与搅拌松散的土体胶结形成水泥土桩,水泥土桩与护坡桩咬合形成止水帷幕。
采用长螺旋钻机作为施工设备,其与三重管高压旋喷设备及单重管旋喷设备比较具备以下几点优势:
1、施工工序简单、移动灵活、施工效率高、施工环境好等;
2、与三重管高压旋喷桩比较,施工弃浆少,节约水泥;
3、与单重管旋喷桩比较具,其成桩直径大、与护坡桩结合好、止水效果好等。
长螺旋作为止水施工设备在基坑止水施工中应用越来越广泛,在未来的基坑止水帷幕施工中长螺旋钻机必将成为主导设备。
四、 施工技术要点
1、 桩机就位与垂直度校正
移动桩机到达作业位置,并调整桩架垂直度。在桩机塔架上悬挂一铅锤,利用经纬仪校直钻杆垂直度,使铅锤垂直于地平线。每次施工前必须适当调节钻杆,把钻杆垂直度误差控制在0.5%以内。桩机移位由班组长统一指挥,移位要做到平稳、安全。桩机定位后,由班组长负责对桩位进行复核,高压旋喷桩桩位应位于两侧护坡桩中心连线的中点上,且偏差不得大于20mm。为便于成桩深度的控制,施工前应在钻杆上做好标记,控制高压旋喷桩桩长不得小于设计桩长,当桩长变化时擦去旧标记,做好新标记。
2、水泥浆拌制
施工前应搭建好拌浆施工平台,平台附近搭建水泥库,对全体工人做好详细的施工技术交底工作,水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥,水泥浆液的水灰比严格控制在0.8~1.0,具体可根据现场实际情况调整,高压水泥浆压力不小于25Mpa。
3、喷浆、搅拌成桩
启动电动机,根据土质情况按计算速率,放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉,直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照成桩施工工艺要求,钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液,每次下降时喷浆60%,提升时喷浆40%。钻机钻进和提升速度宜控制在0.5~0.7m/min,按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液,钻杆提升完毕时,设计水泥浆液全部注完。
4、施工技术要求
(1)钻机就位时机座要平稳,喷嘴要与孔位对正,倾角与设计误差一般不大于0.50%。(2)搅拌喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好,通道和喷嘴内不得有杂物。
(3)根据施工设计控制喷射技术参数注意冒浆情况的观察,并做好记录。
(4)搅拌喷射注浆达到设计深度后,继续用注浆泵注浆,待水泥浆从孔口返出后,即可停止注浆,反复上述施工3~4次,结束此止水帷幕施工。
(5)喷射注浆作业后,由于浆液析水作用,一般均有不同程度收缩,使固结体顶部出现凹穴,所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。
(6)在喷射注浆过程中,应观察冒浆的情况,及时了解土层情况、喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。
(7)止水帷幕施工结束后,采用钻孔检查方法,将所取样做渗透试验,包括钻孔压力注水渗透试验和钻孔抽水渗透试验,通过试验检验止水性能。
5、施工参数选择
止水帷幕的设计指标主要有渗透系数、桩体厚度。对于基坑,渗透系数和桩体厚度是重要的设计指标。为了使桩体材料的渗透系数满足设计要求,施工中就要合理确定水泥掺入比、水灰比、复搅次数和钻杆提升速度等施工参数。而桩位偏差、钻孔倾斜度等则是为保证桩体完整性及其与护坡桩结合满足设计要求的施工控制参数。施工时应特别注意根据不同的土层正确选择不同的施工参数,因为灌浆量往往因土质及空隙率的不同而有所差异。对粘性土地层,细砂或密实的粉土质地层,粗颗粒的砂土或软的粉土地层,多孔的地层或砂砾层,具体选用何种施工参数,需进行一定的室内及现场试验具体确定,施工过程中严格控制。
五、质量检测
高压旋喷桩止水帷幕的质量检测形式主要有:
(1)开挖检测:沿护坡桩外皮线开挖一处长3~5m,深3.5~4m。要求桩体的外观质量好,整体性好,无蜂窝、孔洞,最小桩体厚度和垂直度实测值满足设计要求。
(2)钻孔取芯检测:在施工28天后,采用钻机抽芯取样检测水泥土的单轴抗压强度、渗透系数、抗渗比降及芯样的完整性和均匀性评价。
(3)无损检测:主要是检测桩体与护坡桩搭接的质量及桩体的实际深度。
六、存在问题
1、设备定位的垂直度控制主要靠人为调控,既麻烦精度也不高,如何加强自动化控制程度需要设备制造商加以改进。
2、目前高压旋喷桩止水帷幕的检测手段还不成熟,特别是旋喷桩桩体与护坡桩桩体的搭接质量还没有过硬的检测方法,搭接处是否存在开叉现象也无法探明,因此,在今后工程实浅中应加强技术革新,不断提高技术应用力,确保施工质量。
七、结论
本项目基坑支护止水帷幕工程于2011年3月开始施工,2011年7月结束。开挖后通过对止水帷幕进行了检查,检查结果如下:
1、表观质量好,整体性好,无蜂窝、空洞。
1.1岩土工程条件1.1.1地层结构根据勘察报告,影响基坑支护的地层分为8层,分述如下:①杂填土:杂色,稍湿,松散,主要由砖块、灰渣、碎石及粘性土等建筑垃圾组成。②素填土:褐黄色,稍湿,松散,以粉质粘土为主,含少量碎石。③粉质粘土:褐黄色,可塑,局部硬塑,含铁锰氧化物,含少量小径姜石。普遍分布,层厚1.10m~4.50m,平均3.12m。④粉质粘土:棕红色、棕褐色,可塑~硬塑,含3%~5%姜石,局部分布,层厚1.40m~3.60m,平均2.25m。⑤粘土:棕红色,硬塑~坚硬,见铁锰结核,含姜石、碎石。普遍分布,层厚:1.20m~3.70m,平均2.07m。⑤-1碎石:黄灰色,饱和,中密,碎石主要成分为石灰岩,棱角状、次棱角状,粒径3cm~5cm,碎石含量约50%~70%,局部可达80%,粘性土填充。局部分布,层厚1.70m。⑥残积土:灰黄色~灰绿色,主要呈土状,局部手捏具砂感,由辉长岩风化残积形成,含云母片等风化残积物,局部夹辉长岩硬块层,普遍分布,层厚:5.70m~11.70m,平均9.82m。⑦全风化辉长岩:灰绿色,原岩组织结构已完全破坏,岩芯呈砂状,局部土状,手捏即碎。1.1.2地下水场区地下水类型为第四系孔隙潜水,地下水稳定水位埋深5.20m~6.02m。地下水水位变化幅度为2.0m~3.0m。
2施工工艺顺序安排
施工工艺顺序安排:支护桩截水帷幕降水井冠梁第一层土方、第一层锚索、喷面,降水第二层土方开挖、第二排锚索、喷面(按此顺序)直至挖土至设计标高的顺序进行施工;支护桩施工为高喷创造作业面,高喷为冠梁创造工作面,土方开挖为锚索及喷面施工创造作业面,开挖一层,锚索施工一层。分段形成流水作业,互不影响。
3主要工艺要求
高压旋喷桩与支护桩间有效搭接200mm,封闭和加固支护桩之间的土体,起到截水作用,旋喷桩与支护桩形成整体加固支护和截水体系(见图1)。
4工程施工的重点和难点分析
施工重点为支护桩与止水帷幕旋喷桩的施工、难点为土方开挖与锚索的配合施工。确保支护桩、旋喷桩、锚索的施工质量是本工程必须重点控制的问题。1)支护桩及旋喷桩的施工定位。工程支护桩内侧与地下室筏板边间距为0.6m~0.8m,支护桩及旋喷桩的垂直度偏差较大,会造成基坑底部施工空间不足,截水不严密。2)旋喷桩的试喷施工。截水帷幕施工技术参数直接影响本工程的截水效果。开工前进行试喷,开挖查验,收集和修正施工技术参数。3)合理安排土方开挖工作。基坑支护需要土方开挖的配合,开挖面积较小,分层多,开挖与施工配合不好,超挖会导致基坑支护系统的整体或局部失稳。4)锚索施工严把质量关。采用帷幕截水、内部疏干方式,锚索施工会打穿帷幕造成索孔渗水或溢水,确保水下注浆质量是施工关键;锚孔封堵不好,将降低锚索抗拔力和帷幕截水效果。
5主要工艺工法
支护桩采用旋挖成孔,导管水下灌注混凝土成桩工法。截水帷幕采用三重管高压旋喷工艺。锚索采用1860级钢绞线,锚索采用全螺杆喷水钻进成孔工艺、一次注浆连续化、二次压力注浆工法。5.1支护桩施工工艺技术1)支护桩施工工艺流程见图2。2)支护桩施工技术。a.测量放线。对测量基准线、点复核、放样,组织验收,填写放线记录表。b.护筒埋置要求与泥浆制备。根据工艺特点及地质条件,埋设护筒直径大于桩径5cm~10cm,埋设准确、稳定,深度不小于2m,护筒四周用粘土填实,中心与桩中心偏差不大于5cm,垂直安放,高出地面20cm,上部固定。设一个二级沉淀池进行泥浆制备及回收,容积约30m3。用粘土制备泥浆,性能指标:漏斗粘度20s~28s、比重1.15~1.25、含砂率小于6%。c.钻机就位。场地平整,稳固,施工中不倾斜、不移动。钻具中心与桩孔中心重合,偏差不大于20mm。d.钻进成孔。就位后对钻机进行调平对正,施工中随时通过水平仪检查钻机水平;开孔时对深度仪进行归零,施工中随时校正。施工中保持孔内泥浆面高度不低于孔口1.0m,且高于地下水位2m;严格控制泥浆性能,及时排放和清运废浆,保证泥浆性能达到规定要求。旋挖钻机成孔采用跳挖方式,一般间隔不少于5根桩。钻斗倒出的渣土距桩孔的最小距离大于4m,及时清除外运。保持钻杆垂直稳固,位置准确;粘土层使用斗齿钻头,碎石层及岩石层采用截齿钻头。钻进速度根据地层变化情况及时调整;钻进过程中,随时清理孔口积土。根据地层情况,合理选择钻进技术参数(见表1),提高钻进效率。钻孔到设计深度时,进行清孔,孔口保护,进行孔深测量,做好记录。e.钢筋笼制作与安装。钢筋笼加工程序:钢筋进场原材及焊接件检测合格单根加工钢筋笼成型钢筋笼检查合格安装、固定钢筋笼。钢筋加工须在水平平台上进行,存放场地要平整。钢筋笼摆放不出现笼身架空弯曲现象。钢筋笼安装:起吊钢筋笼时三点着力,平衡吊起。水平转垂直,下入孔口。用吊筋结合特制插杆进行钢筋笼定位固定,防止笼子浮动和偏移。f.灌注成桩。钢筋笼安放完毕,对钢筋笼进行隐验,验收合格后开始导管安放。采用259钢制导管,每节长度约2.60m,短节为1.5m,1.0m,底管长度不小于4.0m,丝扣连接,接头处设“O”形密封圈。灌前导管底部至孔底的距离不大于0.5m。商品混凝土进场后测试其坍落度(18cm~22cm),灌注标高比设计桩顶标高高0.50m~0.70m。浇灌完毕后,提出导管,清洗导管内外的混凝土残浆,妥善放好,防丝扣碰撞变形。留取试块进行标准养护。5.2高压旋喷桩施工工艺技术1)高压旋喷桩施工工艺流程见图3。2)高压旋喷桩施工技术。a.高喷施工。确定桩位、钻机就位、校对垂直度,误差不大于1.0%,位置的偏差不大于30mm。引孔直径不小于110mm,使用XY-300型钻机施工。水泥浆制备。采用普通硅酸盐水泥,强度等级P.O42.5,进场复检合格后使用。制备好的水泥浆入池前经筛网过筛,网格间距1mm,用带刻度的水桶进行用水定量,水泥浆搅拌时,时间不得少于2min,不大于1h,水灰比0.9~1.1。喷射孔与高压注浆泵的距离不大于50m,经地面试喷,调试压缩气等各项参数,下喷射管。喷射管下到设计深度,验收认可后开喷。喷射过程发生中断时间超过30min时,在中断部位向下复喷0.5m,保证高度方向上的连续性。合理利用回浆,做好沉淀过滤工作,防堵塞管道。单孔终喷后,立即进行回灌,保证孔内浆液面高度不下降为止。严格控制提升速度和旋转速度,每米水泥用量900mm桩不少于450kg,1100mm桩500kg。b.高压旋喷施工参数。选三处试喷作业,开挖进行检测,检查工艺的施工质量、成桩直径等,取定施工参数(见表2,图4)。5.3锚索施工工艺技术1)锚索施工工艺流程见图5。2)锚索施工技术。a.测量放线。根据设计文件标高,准确定出各锚孔位置,定位精度:纵、横向小于50mm。b.成孔。采用螺旋钻头,湿成孔,采用隔两锚三序施工工法。钻头定位准确,成孔位置偏差不大于20mm,钻头直径146,轴线偏斜率不大于锚杆长度的2%。预应力锚索与水平向夹角为(20/30)°,孔深允许偏差均为50mm。锚索成孔采用钻喷注连续化施工方法,成孔后及时下杆,下杆后在最短的时间内一次注浆,使锚孔内充满水泥浆,一次注浆8h~24h后进行二次高压注浆,压力控制在2.0MPa~5.0MPa之间。c.锚索杆体制作与安放。锚索杆体采用3-s15.2/4-s15.2钢绞线制作。用切割机切断,锚固端端头处将锚索绑扎并焊接牢固、锚固段长度范围内避免油脂、泥土等污染,自由段杆体外套塑料波纹管,套管端口做好隔浆措施,防止灌浆材料侵入自由段。沿杆体每隔1.5m设置一个对中支架,一次注浆管与杆体绑扎牢固,底端距孔底50mm~100mm;二次注浆管用20mm聚乙烯管与锚杆体相绑扎,做好标记,底端以上5m范围内钻梅花形孔,孔径2mm~5mm,塑胶带密封,底端距孔底100mm~200mm。钢绞线下料长度为孔深加上预留长度,预留长度1.2m,下料误差不大于50mm。杆体安放入钻孔前,检查杆体、注浆管绑扎的加工质量,确保满足设计要求;安放杆体时,防止扭压、弯曲,自由段隔离层完好,插入孔内的深度不得小于杆体长度的98%,孔外预留长度1.2m,保证在预应力损失时能进行补偿性张拉。d.压力注浆。锚索采用一次全长注浆、二次压力注浆,注浆材料为水灰比0.6的纯水泥浆,注浆压力为2.0MPa~5.0MPa。注浆设备有足够的浆液生产能力和所需的额定压力,能在1h内完成单根锚杆的连续注浆。注浆液随搅随用,初凝前用完。当孔口溢出浆液时可停止注浆,并缓慢匀速拔出一次注浆管。二次注浆分段依次由下而上进行,确保注浆后不渗水。如个别锚孔渗水严重,采取引水管进行引流,外部用堵漏灵对锚索口进行封堵,待封口凝固后将注浆管反弯后绑扎。e.张拉。腰梁采用两根25a槽钢,槽钢间距离为120mm,每隔1.5m采用钢板焊接连接;台座采用钢板焊接体,分为加强肋、下垫板;预应力锚索锚头采用承压钢垫板+台座+锚具。张拉设备配套标定,注明标定时的压力表号,使用中不得调换。压力表损坏或拆装千斤顶后,重新标定。每只千斤顶配用的压力表数量两块,表的精度不低于1.5级,常用读数不宜超过表盘刻度的75%。安放千斤顶时,锚具底座顶面与钻孔轴线垂直,确保锚索张拉时千斤顶出力与锚索在同一轴线上。锚索张拉有序进行,张拉顺序考虑临近锚索的相互影响,间隔进行张拉,以免发生群锚效应。预应力锚索锚固段强度大于15MPa并且不小于设计强度的80%时,进行张拉,为防止预应力损失,锚索施加预应力至设计锁定荷载的1.1倍后保持10min,锁定。最后一次张拉完成后,夹片将锚索锁定于锚具上,保护好锚索外露段。f.基本实验。锚杆试验包括基本试验和验收试验。基本试验最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力标准值的0.9倍。预应力锚索施工前进行锚索基本试验,同一条件下试验数量各不少于3根,用作基本试验的锚索参数、材料及施工工艺必须和施工工况一致。g.验收试验。锚索轴力标准值为331.37kN~511.17kN。每层锚索随机抽取总数的5%(不少于3根)进行张拉检测,取不小于1.4倍锚索轴力标准值作验收试验终止等级。锚索张拉中做好锚索伸长及受力记录,核实伸长与受力是否相符,与第三方监测单位作好交接观测试验数值记录,以备交验。
6支护体系监测
基坑监测工作由第三方具备监测资质的施工单位进行,在整个施工期内定期对基坑周边进行巡视,巡视检查的内容主要有:1)支护结构顶部水平位移、周边建筑物沉降、坑边地面沉降、支护结构深层水平位移、锚杆拉力、地下水位变化监测等项目;2)地质条件是否与勘察报告相符、施工情况是否与设计一致、基坑周边地面有无超载等;3)周边管道有无破损、泄漏情况、周边建筑有无新增裂缝出现、周边道路(地面)有无裂缝、沉陷、邻近基坑及建筑的施工变化情况等。
7实施效果
关键词:深基坑;锚桩;支护;变形分析
中图分类号:TV551.4文献标识码:A 文章编号:
高压旋喷桩是以高压旋转的喷嘴把水泥浆喷入到土层和土体结合形成的连续搭接水泥加固体,这种方法有着振动小、施工占地少、噪音小的特点,但是这种方法容易造成环境污染,并且成本比较高,不是所有的地质结构都适合采用,仅适用于淤泥、淤泥质土壤、粉土、沙土、黄土、碎石块等地基当中。所以在高市政工程施工中利用高压旋喷桩关键还需要做到因地制宜,充分考虑各种信息。
一、高压旋喷桩使用中深基坑的设计
高压旋喷桩的应用的好坏很大程度上取决于基坑的设计是否合理,基坑建设可以说是高压旋喷桩的基础,深基坑建设应根据工程建设所处的特定环境和工程建设的具体要求,运用结构力学、土力学以及工程地质学等专业理论知识,并根据一定的设计经验和设计知识,依据相应的工程案例,得出相应的设计结果,最后总结成设计方案的一个过程。一些研究者从工程系统的角度和观点进行分析,认为深基坑工程的设计系统实际上是由方法维、逻辑维和时间维所构成的一个三维系统,在这个系统中,时间维主要反映了一个按照时间顺序运行的设计阶段,也就是由施工阶段、技术阶段、方案阶段以及目标分析所构成的阶段;逻辑维指的就是一些解决基坑问题的步骤,并且其步骤必须具备一定的逻辑性,主要包括决策、评价、综合、分析等方面;方法维就是指将基坑设计过程中的不同的计算方法和思维模式罗列出来,比如说有限元法、等值梁法、决策评分法等。在整个的设计过程中,每一个行为都能充分反映出这其中的一个点,根据优化设计方式和时间的不同,可以将其划分为三个优化阶段,第一个就是方案的优化,方案优化是深基坑施工过程以及技术设计的优化过程,而其中的方案设计又是非常重要的,方案设计实际上就是一个进行决策的过程,就目前就我国的深基坑工程建设而言,在很大程度上还存在着实践超于理论的现象,对于一些新的工艺方式和新技术的应用以及对复杂地质条件下的深基坑的施工开挖等,很多的计算方式和理论无法真正准确地反映在实践的施工工序中,加上岩土材料本身具有很大的地域性和不确定性,使得根据实践经验所施行的工程类比法和鉴于实践例子的推理技术成为深基坑工程施行的主要途径。
二、深基坑高压旋喷桩支护变形分析结论
1、在一些地质情况较好、强度控制比较合理的深基坑高压旋喷桩必须要充分考虑到自身的使用优势,这种方法在计算时既快捷又简便,建议在这种情况下被使用。但是,高压旋喷桩法没有充分考虑到支护结构与主动区土压力之间的相互作用,因此,在对高压旋喷桩水平位移进行计算的过程中不可避免的会存在着一定的计算误差,因此在使用高压旋喷桩基梁法时一定要先搞清楚施工的具体情况,并且研究人员也需要进一步加强地基梁技术的研究设计,扩大弹性地基梁法的应用领域。
2、在设计的整个过程中,高压旋喷桩在一定的条件下,所能受到一些不利影响的最极限状态,在一些基于有限差的分析当中,就需要引入一些周边环境或者施工环境中具有较大限度的不利影响因素,其计算结果也能够充分反映出在施工过程当中基坑所具有的空间效应,通过这样的方式也能为整个施工的预控安全提供明确的参考依据,并强调出其中的重点。
3、在对一些拟建工程进行施工模拟分析预测的过程中,采用有限分法会具有更强的适应性,并且利用有限分法,能够使桩锚支护体系更加真实地反映出在进行深基坑开挖过程中支护结构和土体中的内力影响和变形等,而且监测出的结果与实际的情况能够达到基本相符的效果,但是在运用的过程中也要充分考虑到建模自身的复杂性,坚持实事求是的原则,按照实际的需要来确定和选用相应的方法。
4、实际工程建设会具有一定的复杂性,在计算的过程中,为了方便处理,很多时候需要将土层逐渐均一化,而这样就会有可能忽略了在实际的工程当中所具有的土质多样化、土层不均一等特点,使得实际情况与理论分析之间产生一定的差异,在计算参数时,所用到的高压旋喷桩其优点是主要考虑到了比例系数、内摩擦角、粘聚力、土体的密度以及土层的厚度等因素,在此基础上,有限差分法加入了体积模量、剪切模量的重要指标,使用的范围更加广泛。
结语:
城市建设用地本身就具有一定的局限性,加上周边环境较为严峻,深基坑工程在维护和开挖的过程中需要涉及到一些岩土场地的非均匀性、不确定性以及介质的复杂性等因素,使得深基坑工程成为一个高难度、高风险性并且具有很强的挑战性的岩土工程技术,就目前的应用现状来看,深基坑工程在实际的工作过程中,还是存在着很多的极端现象,由于施工以及设计不当造成很多的深基坑工程事故,不但产生很大的经济损失,对于周边的道路、建筑物、煤气管网、电网、水网等都产生了非常不利的影响,因此,加强对设计坑桩锚支护的变形分析,设计正确的深基坑工程建设方案,作出正确的战略决策对于加快我国的城市化建设是非常重要的。高压旋喷桩这种方法有着振动小、施工占地少、噪音小的特点并且施工技术已经比较成熟,是市政坑基建设的重要方法之一。
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