旋喷桩在处置净空受限的软土地基中的应用

PAGE旋喷桩在处理净空受限的软土地基中的应用旋喷桩概述：高压喷射注浆法（JetGrouting），是20世纪70年代开发出来的一种新型软基处理技术，在我国又称为“旋喷法”。其工作原理是利用不低于15MPa的压力将水泥浆通过管道由喷嘴向土体喷射，与此同时，钻杆一边旋转，一边向上提升。喷射出来的高压水泥浆与土体形成圆柱状的水泥土，构成了复合地基，达到提高地基承载力的效果。该工艺主要特点是钻杆（管道）逐节拼装，机械高度在3.0米以内，非常适用于高压线下、桥梁底下等净空受限的软土地基的处理。但是因为需要逐节拼装钻杆的原因，施工进度较慢，施工成本较高。1、工程概况xx某高速公路项目K49+110地段，地质情况主要为淤泥及淤泥质粘土，有机质含量超高，淤泥直接快剪粘聚力为8.0kpa，内摩察角为3.1度，含水量达到98——122%，淤泥厚度14米左右，地表以下1—2.0米即为淤泥层。原设计为预应力混凝土管桩加固软基，但是因为K49+110有11万伏高压电线通过，高压线下净空不足7.0米，管桩施工设备无法进入线下作业，于是将该处变更为旋喷桩。设计旋喷桩桩径500mm，正方形布置；桩间距为1.8m，设计深度为15.5m，设计要求单桩承载力150KN，水泥土的28天无侧限抗压强度不小于2.0MPa。同时在桩顶铺设50cm砂垫层及双层土工格栅。2、配合比设计及分析2.1、配合比设计旋喷桩的成桩原理是由喷射水泥浆和地基土混合、固化而成的水泥土桩柱，因此，影响水泥土抗压强度的因素很多，主要有搅拌的均匀程度、水泥标号、水泥掺量、地基土的含水量和有机物含量等。对于既定的地质情况，只有采用适当的水泥掺量，才能达到经济、有效的目的。本项目对原状土进行了室内实验，所取土样为距离地面深度3.5米处，分别按照水泥配量43.7%（120kg/m）、50.9%（140kg/m）、58.2%（160kg/m）、65.5%（180kg/m）四种掺量进行，试验试件为7cm×7cm×7cm立方体，强度分别如表1所示。表1水泥土抗压强度试验役天然含杀水翁量乱(黄％撤)逼102辫.1波水泥标学号写P.0温32.诞5R朝土的容雕重绳(僚g/c殃m3)沟1.4晌0杜H耽P圈值驻5.6塞3蜡有机质猎含望量楚(浑％蹦)戚9.6你水泥掺冷量贯(葱％弦)猎120罪kg/棋m跨140揪kg/鸽m稠160穷kg/仪m脸180皱kg/帖m想会竿期宽(哀天万)葛7秆28柳7肯28迅7色28够7耳28坡水泥土注强售度钩(教MPa月)兼1.7屯4孙2.4俭6鉴1.9滔6察2.6统8毕2.4堂8退3.2乘6誉2.6胸6毫3.4匠4因为现场施工条件所限，实际形成的水泥土体均匀度肯定达不到实验条件下的效果，现场桩体强度可以根据经验公式R实际=aR试验计算得到，式中：R实际：——现场桩体强度R试验——实验室样体强度a——折减系数，一般在0.5——0.9。同时考虑到在深度超过3.5米的地层，原状土含水量还要大于102.1%，有机质含量也比实验所用土样高，为了确保工程质量，决定采用水泥掺量为58.2%(即160kg/m)的配合比。为了防止水泥浆快速沉淀，加入水泥量的2%的缓凝剂。所用配合比为水泥：水：缓凝剂=160：88：3.2。2.2影响旋喷桩承载力的因素分析根据以往的施工经验及相关试验资料表明，旋喷桩的承载力取决于桩体的强度和地基土对桩的承载力。因此，桩的破坏主要是因为桩体破坏和桩土体系的破坏。在地质条件相对较好、水泥掺量较低、桩身强度较低的情况下，桩身强度是承载力的控制条件，而在地质条件差、水泥掺量高的、桩身强度高的情况下，其承载力是由桩与土之间的体系强度决定的，也就是由桩侧摩擦力和桩尖承载力决定的。在常用的旋喷桩施工中，水泥掺量一般是35%以内，本项目由于土壤含水量超大，不得不采用高达58.2%的掺量来施工，确保桩身的强度。同时为了加强桩土体系的联系，达到增强复合地基整体承载力目的，要求桩尖必须要进入持力层，同时在桩顶铺设土工格栅来加强受力的均匀性。3、施工工艺3.1施工机械设备高压旋喷桩的施工机具主要包括高压泵、钻机及其它配套机具。本项目根据实际工程量及进度要求，投入钻机、高压压浆泵各8台，满足了施工进度要求。船地质钻醒机：型虚号旷XY-迷10豪0题型，提月升速慕度黄7核—狼14c趟m/m鱼in衰,蜜转格速汉1凯1米—端18r肌/mi讲n往。抓高压泵桑：型席号从XPB赌-90幸C据，喷嘴生直渡径氏2悬—季4m即m监，压消力腾20.池0链—俱30.垄0MP膏a塔，成桩醋直径范垦围扮在够0.敌4廉—哑—腾1.3加5贯米之间陪。饭本项目境经过反危复试验锻，根据灿实测的巡桩径、肢桩身强户度、施示工机具猪条件，陈确定使弦用喷嘴佩直径勿为尚2.0丧m共m杯，压力雀为澡20.蜘0MP饿a由，实际象成桩直宾径专约乏0.出6拒—吧—悼0.伯7挥米。蹄3.姨2雹施工流另程峡图垦专旋喷桩遍加固软爱土所采冶用的固啦化剂，预基本是臂水泥浆藏，为防穴止沉淀摧，需要宝在固化臭剂中加剖入缓凝症剂。施损工工艺峰见下图落：传旋喷桩池施工工乡艺流程踏图场地平整场地平整施工放样施工放样钻机就位钻机就位钻孔钻孔制做固化剂插管制做固化剂插管注浆注浆冲洗冲洗架3.章3望、具体窝施工方悉案抗场地平序整：旋早喷桩施烘工前先礼清除场窄地上的惑杂物，喂平整场拾地，硬捐化场地贩，保证埋施工旋牵喷桩机债械不因贷地基过侨软而陷昂入淤泥伞。拾钻机就候位：钻拾机进场么前先对恰机械设境备彻底启检查一医次，发片现问题羊及时修蛇理，尽事量减少汉机械设美备在施乖工过程铁出现故洲障而影尺响工期茶，钻机另进场后溪按测量湾人员交琴桩点组忆装钻机集，根据知桩长备缓用足量机的钻杆威，钻杆啦的垂直烤度控制脏在残1困%证以下。缝钻孔：剪开钻要的将钻杆理进行水消密性试稀验，达才到要求呀后方可倚使用，艘然后将奇喷头堵娘塞牢固超，钻孔煮过程中炉不得有撞淤泥进每入管内悠而导致齿堵管，平但也不俊能将喷字嘴堵得掌过死而源导致在缝喷射注锣浆时堵埋管。钻碗孔的深轰度必须截大于或壤等于设怖计桩长狐，垂直光度必须牺小链于童1熄%渴。钻孔块过程中袜钻杆与砍钻杆之颗间必须地连接牢光固，连博接部位肆用麻丝弱填充满钻接头空夏隙，钻流杆不能换有沙眼签，连接熟好的钻堵杆不能庭有任何误喷水现约象，严债禁使用钟不合格内的钻杆调，保证患施工安恨全和施代工质量钥。狼喷射注兽浆：当或喷头插照入设计尘深度后甚，由下说至上进炎行喷射墓作业。价喷射注世浆压力画保持便在三20M浑p滴a泼，注浆灿流简量皱≥饥60L筒/mi景n展，钻杆朗旋转速晨度提升蚀速邪度嗓7俭—摩14c弃m/m勾in闻,严转芳速绩1赖1市—证18r屯/mi扔n笼。。每侨次取钻愉杆时应郑停止注罩浆压力理，取杆对后将提鄙升装置夏与钻杆黎连接牢凑固，然苹后再下里沉蒙20c劈m包，保证粘相邻两县次注浆淋有莲20c盼m逝的搭接洲长度。铺冲洗、扰移机：崇当喷头厅提升到芳设计标菜高时，艇该桩的茫旋喷作傲业已结泊束，为废了防止糊堵管，溪应立即壶用清水全冲洗压竟浆泵、壮注浆软似管等，篮待冲洗警完成后白则立即攀将钻机荐移至下库一个桩停位处。雁4络、施工未中注意夏事项及映质量保离证措施压4.跪1厌、旋喷叛作业前薄机械设爪备的检哥查。在悠作业前帝和作业渡中要随撞时检查秘高压设饥备和管肢路系统疮，其注草浆压力守不得小励于顽15M梦Pa炊,风流量不迹得小隶于拌60L片/mi帆n珍。注浆蝴管和喷桐嘴不得滨有任何恩异物，抽喷嘴直滑径不得结大慧于拐2.1完m春m旺，同时彼也要做问好用电计安全的苗检查。博4.糊2鼻、在制柳作水泥繁浆时，个水灰比酷控制站在忧0.蜓5去：它1登左右，来不得随双意更改扑；在旋流喷作业悬时要保廊证不沉负淀、不孤离析。零严禁使立用受潮阶、过期逼和不合教格水泥敬。单根万桩的浆筑液尽量制单桩用束完，第云二根桩挠施工时手，要重捷新配置坊，浆液纲用量可议以根据啦下式计变算。爬Q=q北.t.慧(1+骂a)握其中私：滩q演—奖单位时夫间的喷晋射量害t蝶—带单根桩伴的喷射刷时间北a经—瞎损失系枝数，守取赵0.伐1助—荡—于0.2对4.寻3捕、对于命冒浆的浑处理：倘从施工涉工艺来裁讲，有拌适量的格冒浆拥（略5询～芒1糖5欠％）是尺正常的宴，但若贴超县过师2称0防％的冒往浆量或陪完全不士冒浆则猜为不正剑常。若伪是因地怀层中有律较大空貌隙等引弄起的不众冒浆可驾在浆缘液中添很加适当缩的速凝吉剂，这氧样可以究减短固招结时间锋，但此授时必须万做好注螺浆量和非注浆时稻间的计军算，以厅保证固的结范围证符合设缎计要求撒；若是尿冒浆量袄过大，反则可在龙注浆量幸不变的涌前提下严通过调缩整有效务喷射范而围来解肝决，通择常最简梳易的方揭法是提四高喷射朵压力。需5望、质量再检验圆根据旋保喷桩处惭理软土忌地基的输原理，药必须对鼠桩径、栏桩距、圾水泥用氏量、水米泥土强寻度等关贱键参数途进行检纽测与控转制。主杆要内容教如下想表生2裂：耐表司2塌狐旋喷桩僵检查项酿目表住检查项批目买单位打规定值亏或允许给偏差舒桩距嘉mm睁+根100干桩径紧mm讲>得500捏钻杆倾哭斜度映%晕≤贝1叶桩长剑m婶进入持抽力层溉每米桩层水泥用徐量偏差袍Kg拔2.5祖桩体无拳侧限抗着压强度猾MPa现>翼2却单桩承尝载力亮KN嫂150熔检测旋队喷桩施怪工质量帮常用的倾检测方罪法有开凭挖检查宇、室内揉实验、面钻孔检笨查（包粥含钻取干加固体呜的岩芯佛、渗透脏试验）授、荷载描试验梳等践5股种。本透项目采吹用赌开挖检道查与钻奥孔检查静相结合半的方式绢，首先沾用开挖都检查法妥将桩体榜周围土哥体挖开柔，进行客外观检旨查，检检查其桩骂身水泥傅土的均丰匀性和锯密实度吉、桩的尊直径、尝垂直度扩和间距督，结果武显示均步符合设金计要求策。然后势采用钻皮取加固重体岩芯业法，在复成桩一唤定龄期哥后通过厌钻孔取务芯来检梳查桩长夜、桩各丙部位的粮水泥含初量及桩池身抗压慰强度的睛变化情班况。很取样试夕验结果修见丈表鹅3穷。浅表列3匙桩身沾试样抗惭压强度强试壶验缸拦试件号孙龄缺期逗(猴天膛)浓强狱度孝(艘MPa输)长试件号芽龄忆期张(顾天龙)血强佣度恭(俊MPa酱)放1#盾33察2.3朵3伍7#色34河2.0钳4偶2#迫33拿2.4为1唱8#高34歌2.3告7唯3#统33枝2.1密3倚9#舌34袭2.3朝6捏4#樱32歉2.2阀5付10#挨31漫2.4得4样5#伤32顶2.6蚕2宜11#谁31梦2.6手4易6#税32件2.2辉7鞠12#挖31袍2.2愁6扛由取样抖试验结复果可见剑，水泥荷土的强谁度均符穷合设计匀要求。疗6煌、结语骗：货本项目泡施工实走践证明揉，虽然离旋喷桩穷在造价食方面要粱比一些胳常规的朝软基处鉴理方式弦（如砂集桩、碎婶石桩等网）更高菠一些，含但是在稠一些含分水量超院高、地蕉质条件屡十分复亚杂，常箩规处理状