單管旋噴注漿加固地基施工法

摘要 本文根據(jù)某工程案例，對(duì)單管旋噴注漿加固地基施工方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞 單管旋噴；注漿加固；地基施工

1 工程簡介

連霍高速公路東西貫穿河南省，是國家高速公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分。蘭考至劉江段是連霍高速河南境內(nèi)的重要組成部分，也是河南省東西向最為繁忙的運(yùn)輸通道。該路段于1994年建成通車，隨著交通量的大量增長，改擴(kuò)建工程勢(shì)在必行，改擴(kuò)建工程基本在原路基礎(chǔ)上進(jìn)行加寬改建，路線走向與老路走向相同。該項(xiàng)目全線采用八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)行車速度120km/h，路基寬度42m。由于涉及新老路基需要縱向搭接，老路基經(jīng)過僅20余年的沉降，路基已經(jīng)基本趨于穩(wěn)定，但是新加寬路基新建，必然存在一個(gè)沉降的過程和沉降量，如何將新老路基沉降量降至最小，是改擴(kuò)建高速公路質(zhì)量控制的關(guān)鍵，此設(shè)計(jì)單位提出采用目前地基處理較為成熟的單管旋噴注漿技術(shù)，并根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際情況，將此技術(shù)運(yùn)用在高填方過渡段以及涵洞基底、臺(tái)背基底、新老路基結(jié)合部分地基加固中，本人有幸參與本項(xiàng)目這次地基加固降低沉降的單管旋噴注漿技術(shù)處理施工，并成功地實(shí)踐了這一工法。

2 工法特點(diǎn)

旋噴樁施工設(shè)備不復(fù)雜。單管旋噴施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，能在低矮、狹窄的場地施工作業(yè)。

施工技術(shù)和工藝具體明確，施工質(zhì)量可靠；主要材料水泥料源豐富，運(yùn)輸方便，成本低廉。

旋噴固結(jié)體具有較高的強(qiáng)度和剛度，在加固地基改善地基結(jié)構(gòu)方面有其獨(dú)特之處，目前在建筑應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊。

噪音低，污染小，對(duì)周圍環(huán)境的干擾微弱。

3 適用范圍

1）地質(zhì)條件：本工法適用于粒徑為0.1mm~5mm、標(biāo)準(zhǔn)貫入度小于20、樁體直徑在0.4m~0.8m之間的砂類土地基。

2）工程條件

（1）增大地基強(qiáng)度、提高地基承載力；增大地基剛度、減小地基變形和沉

降量；

（2）易發(fā)生振動(dòng)液化的不良地基；

（3）含水量較大，可能發(fā)生翻漿冒泥和凍漲的路基基底。

4 工藝原理

旋噴樁是利用鉆機(jī)鉆孔至預(yù)定深度，通過高壓泵產(chǎn)生的高壓作用于漿液，漿液形成的高壓噴射流從特殊的噴嘴中旋轉(zhuǎn)噴出，與周圍土體強(qiáng)制性拌合，并在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)按一定速度提升鉆桿而形成的螺旋狀圓柱樁體。它是通過高速高壓射流切割土體，與土體顆粒相互作用，經(jīng)過壓縮、滲透、固結(jié)等一系列過程而形成的一個(gè)高度密實(shí)的高強(qiáng)柱狀結(jié)構(gòu)。

根據(jù)地質(zhì)及旋噴樁樁徑大小可選用單管注漿、二重管注漿及三重管注漿等旋噴手段。本工法工藝參數(shù)是以單管注漿為例而介紹的。

5 施工工藝與操作要點(diǎn)

5.1 施工準(zhǔn)備

1）正式開工前，應(yīng)合理布置施工現(xiàn)場，編制可行性施工組織設(shè)計(jì)并上報(bào)監(jiān)理工程師批復(fù)；現(xiàn)場保證“三通一平”，并對(duì)現(xiàn)場工班及技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)和安全作業(yè)交底；開挖漿液流槽；進(jìn)行機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)等前期準(zhǔn)備工作；

2）施工前，旋噴樁施工區(qū)域進(jìn)行整平壓實(shí)。施工區(qū)域內(nèi)挖除0.3m~0.5m厚種植土，用碎石土回填壓實(shí)達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高+0.15m，且壓實(shí)后的地基系數(shù)K30不小于70MPa/m2，壓實(shí)系數(shù)K不小于0.86。

5.2 樁孔定位

準(zhǔn)確測(cè)定線路中心線及施工區(qū)域，之后用鋼尺布設(shè)其余各樁點(diǎn)，每一施工樁位以直徑為10mm左右的竹竿或其它桿狀物標(biāo)明樁點(diǎn)位置。樁位的誤差≤50mm。

5.3 旋噴樁機(jī)就位

旋噴機(jī)就位時(shí)，鉆頭中心與樁位標(biāo)志中心位置偏差在50mm以內(nèi)，并通過精確量測(cè)，確保導(dǎo)向架（或鉆桿）的傾斜度≤1.5%。

5.4 成孔

根據(jù)兩階段施工施工圖樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，將噴嘴置入預(yù)定深度后，投入阻水球閥，即可進(jìn)行噴射施工作業(yè)。成孔過程中，嚴(yán)格遵守以下操作要點(diǎn)操作：

1）根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供地層地質(zhì)情況，并結(jié)合現(xiàn)場施工實(shí)際，靈活掌握并控制鉆頭的置入速度；

2）準(zhǔn)確量測(cè)，根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供施工圖紙，嚴(yán)格控制樁底高程，確保旋噴固結(jié)體的有效長度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5.5 高壓旋噴

成孔結(jié)束后，按選定的噴射工藝參數(shù)由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。為保證噴射作業(yè)質(zhì)量，各機(jī)組應(yīng)遵守如下操作：

1）噴射作業(yè)前，保證高壓泵性能正常和管路暢通；

2）嚴(yán)格執(zhí)行水灰比和水泥用量的規(guī)定；

3）水泥漿拌制在噴射作業(yè)前1小時(shí)內(nèi)進(jìn)行；

4）鉆桿提升前，確保旋噴壓力達(dá)到選定的參數(shù)要求（20MPa）；

5）樁底部噴射提升速度≤20cm/min；為更好地保證效果，在距樁底1/3樁長范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)噴；

6）拆卸鉆桿時(shí)，預(yù)先停止旋噴、提升和注漿，并確保分段提升時(shí)的搭接長度不小于100mm；

7）隨時(shí)觀察噴射過程的冒漿情況。當(dāng)冒漿量小于注漿量的20%時(shí)為正常，否則，必須停止噴射作業(yè)，查明原因并采取措施，確保施工質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。

5.6 樁頂回灌

旋噴樁樁頂在水泥漿的凝固過程中，因析水收縮而形成中心凹陷一般10cm~20cm左右。為確保樁長及施工質(zhì)量，各樁成樁后，均應(yīng)在相鄰樁的噴射中用冒漿進(jìn)行補(bǔ)灌。

注漿液配制工藝：

1）注漿材料及配合比：采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥；水灰比1：1；

2）漿液配制：根據(jù)配合比，首先將水泥加入攪拌池，再將水泥倒入，然后開動(dòng)攪拌機(jī)攪拌15min左右，再將漿液過濾后，即可注漿使用。

5.7 注意事項(xiàng)

1）每個(gè)工點(diǎn)施工前，均應(yīng)進(jìn)行試樁，至少兩根，以掌握該工點(diǎn)地層地質(zhì)變化規(guī)律，獲取施工參數(shù)，正確指導(dǎo)施工；

2）為保證施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，在整個(gè)作業(yè)過程中，應(yīng)注意如下事項(xiàng)：

（1）每個(gè)工點(diǎn)施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供資料，繪制準(zhǔn)確的樁點(diǎn)平面布置圖，隨施工進(jìn)度及時(shí)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，杜絕發(fā)生漏樁、漏噴現(xiàn)象；

（2）現(xiàn)場準(zhǔn)確、完整、及時(shí)地填寫施工記錄，實(shí)現(xiàn)施工過程的可追溯性；

（3）水泥使用前，需仔細(xì)檢查水泥出廠合格證書，同時(shí)工地試驗(yàn)室還應(yīng)需對(duì)水泥進(jìn)行取樣作質(zhì)量鑒定，使之具備出廠時(shí)的良好性能，不過期，不受潮結(jié)塊；攪拌水泥漿所用的水應(yīng)符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》。

6 施工設(shè)備

7 勞動(dòng)組織及安全措施

7.1 勞動(dòng)組織

施工時(shí)，每工點(diǎn)最經(jīng)濟(jì)人員配備為五人，其中機(jī)械操作人員2名，普工2名，技術(shù)人員1名。設(shè)備操作人員應(yīng)能夠熟練操用機(jī)械，明確工藝參數(shù)及控制手段；普工負(fù)責(zé)拆卸鉆桿、沖洗機(jī)具管道、倒運(yùn)水泥等輔助性工作；技術(shù)人員主要負(fù)責(zé)施工過程中工藝參數(shù)等技術(shù)的監(jiān)控及施工記錄填制以及處理施工中突發(fā)事件。

7.2 安全措施

作業(yè)過程中，當(dāng)旋噴作業(yè)至地面時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止噴射，避免噴射流傷及人員。

成孔過程中必須邊射水邊鉆進(jìn)。

機(jī)組人員嚴(yán)格按相應(yīng)操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)。

施工結(jié)束后，為避免堵塞和損壞設(shè)備，對(duì)機(jī)具和孔口及時(shí)進(jìn)行清洗，以保持機(jī)具的良好性能。

8 質(zhì)量要求

對(duì)旋噴樁固結(jié)體的質(zhì)量檢驗(yàn)主要有：固結(jié)體的整體性和均勻性；固結(jié)體的有效直徑；固結(jié)體的強(qiáng)度等項(xiàng)。

根據(jù)中華人民共和國交通部發(fā)布《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ033-95）、

中華人民共和國交通部發(fā)布《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）、以及建設(shè)部發(fā)布《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）規(guī)定并結(jié)合設(shè)計(jì)單位和投資方方要求，旋噴樁質(zhì)量完整性檢驗(yàn)方法有開挖、鉆孔取芯、靜載試驗(yàn)等；檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量滿足：每工點(diǎn)不低于施工注漿孔數(shù)的2%且不少于2根；檢驗(yàn)時(shí)間應(yīng)在噴射注漿結(jié)束1周后進(jìn)行。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：固結(jié)體連續(xù)均勻，樁體直徑不小于設(shè)計(jì)；鉆孔取芯試驗(yàn)，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.2MPa；靜載試驗(yàn)時(shí)，其復(fù)合地基承載力不小于150kPa。

9 工程實(shí)例

2011年4月~5月，連霍高速公路改擴(kuò)建蘭劉段第16合同段K542+000-K544+370在高填方路段以及沿線兩座中橋橋、涵洞通道臺(tái)背與路基過渡段基底內(nèi)成功地實(shí)踐了本工法。旋噴樁樁長8.0m，樁徑0.5m，樁間距1.3m，正方形布局；在施工將近100個(gè)工點(diǎn)、近4km長的地基基底中完成旋噴樁25 000根，計(jì)20萬延米。

施工中采用42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，水灰比1：1，主要注漿參數(shù)為：

噴射壓力20MPa，旋轉(zhuǎn)速度20rpm~25rpm，提升速度0.25m/min。噴嘴直徑

2.9mm。

根據(jù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合要求，檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)一次通過驗(yàn)收。

通過我們的沉降監(jiān)控顯示，通過處理的地基基底在完成填土或結(jié)構(gòu)物施工后半年，沉降觀測(cè)資料顯示：松軟無加固地基（填高8m）沉降為1.5cm左右，而結(jié)構(gòu)物過渡段旋噴樁地基沉降為0cm~0.5cm，地基變形遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于無加固地基沉降量，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘志鈞.高壓旋噴樁的單管分噴施工法[J].西部探礦工程，1994(4).

[2]劉秋文.高壓旋噴注漿法在特殊地基處理中的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程，1999(5).