高压旋喷桩在罗南泵站地基置换处理中的应用

 
时间日期:2010-11-18        已被阅读次:[2427]
 
佛山市佛利建设工程有限公司 陈利衡

  [摘 要] 通过结合罗南泵站基础处理工程实例,探讨了高压旋喷桩处理水利工程强透
       水软土地基的施工方法,介绍了高压旋喷桩施工注意事项,表明高压旋喷桩
       在改善强透水环境中应用的适应性及可行性。
  [关键词] 水利工程 高压旋喷桩 地基置换 施工工艺

  一、引言
  高压旋喷桩作为一种新型的地基处理方法广泛应用于水利工程建设当中。高压旋喷桩设
计的主要目的有:①止水,形成防水帷幕,隔断地下水的渗流;②防止基坑底部粘性土或砂
性土管涌;③桩基础的防护或代用;④旧有构造物地基的补强。
  二、工程概况及地质条件
  罗南泵站是新建排涝泵站工程,地址位于佛山市禅城区罗格围南堤4+800桩号处,即罗
南水闸下游约50m处,地处佛山市禅城区南庄镇罗格围境内。泵站设计装机4台,装机容量40
00Kw,设计排涝流量40.84m3/s。该站主要负责罗格围西南片(含南庄镇城区)的排涝任务
。根据泵站设计规范(GB/T50265-97)等级划分,本工程等别为Ⅲ等,规模属中型。故本
工程等别按III等设计,主要建筑物为3级,次要建筑物为4级,临时建筑物为5级。
  经钻孔揭露,本工程场地地基共分为6层,各岩土层自上而下依次为:(1)素填土;(
2)粉砂;(3)粉质粘土;(4)淤泥质土;(5)松散状粉细砂;(6)稍密状粉细砂;(7
)中密状粉细砂;(8)中砂;(9)粗砂~砾砂;(10)卵石;(11)中细砂。场地范围地
下水主要含水层为砂层,厚度0.95~7.00m,水量较丰富;且筑填土以粉细砂为主,亦含水
;此外,尚有少量基岩裂隙水。场地内地下水水量较丰富。
  三、高压旋喷桩地基置换设计
  2007年9月,泵房基坑局部开挖至-4.00m时,出现在主厂房、进水前池等部位几处较大
管涌,后续施工无法进行。在采取排、导的方式都无济于事后,由主管部门主持,各参建单
位参加的研讨会明确了采取高压旋喷桩进行地基置换的方案完成泵房的基础处理,即在基坑
开挖范围形成平板状的防水帷幕。
  1、泵房部位的封闭置换设计
  由于原主厂房底板已施工有水泥搅拌桩,故于搅拌桩之间采用高压旋喷桩进行封闭置换
,根据原水泥搅拌桩为Φ500直径及1400mm间距的条件,决定在搅拌桩之间采用梅花形布置
旋喷桩,桩径为900mm,桩长为8.0m,间距为700mm,排距700mm;在密排搅拌桩与疏的搅拌
桩之间布置连续旋喷桩,间距为700mm;另外在基坑四周(内涌方向除外)增设两排旋喷桩
支护桩,桩间距为800mm,排距为900mm,钻桩平台高程取搅拌桩施工时的高程-0.50m。详
细布置见图1。
  2、进水前池无桩区域封闭置换
  进水前池无桩区域采用密布旋喷桩方案,桩径900mm, 桩长为8000mm,桩间距900mm,排
距900mm,采取梅花形布置,有效桩长在5.30~1.63m之间, 见图1。
  3、进水前池翼墙封闭置换设计
  由于前池翼墙基础已布有Φ500@850×950搅拌桩(靠泵房段)和Φ500@1050×1000搅拌
桩(渐变段及靠清污机闸水平段),故只能在搅拌桩之间采用梅花形布置旋喷桩封闭。其有
效桩长为1.0m,见图1。
  4、高压旋喷桩施工参数
  基础置换处理采用双管高压旋喷进行施工,施工参数根据参建各方联合施工试桩成果确
定如下:
  (1)水泥浆液:固化剂采用32.5R普通硅酸盐水泥,水泥用量为280~330kg/m,水灰比
为1.0,水泥浆喷射压力为25~28Mpa;
  (2)旋转速度:20~25r/min;提升速度:12~15cm/min;
  (3)气压≥0.5Mpa。           
  四、施工组织
  1、 施工机具
  本工程采用双重管旋喷工艺,主要机具设备为GZB-40C高压注浆泵3台,MG-50A型管旋
喷机3台(喷嘴直径为2.2mm),3m3的空压机3台,搅浆机3台,旋喷管、高压胶管和一般胶
管一批。
  2、 施工原理及工艺
  1)、高压旋喷注浆原理:
  双重管旋喷法是使用双通道的二重灌浆管,在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴,高压
浆液以25~28MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出,在射流的外围加以压缩空气喷出,与此
同时,钻杆一边旋转,一边向上提升。由于高压细喷射流有强大切削能力,因此喷射的水泥
浆一边切削四周土体,一边与之搅拌混合,在土体中形成柱状固结体。

   2)、施工工艺流程
  场地平整→孔位测定→机具就位→钻孔→插管→旋喷作业提升至桩顶标高→结束一根桩
的施工移机到下一根桩位。
  3)、 施工工艺要点
  (1)孔位测定:根据设计要求,孔位中心布设准确。本工程地基础置换高压旋喷桩采
用3孔序进行施工,二孔施工间距为1.8m(净距)。
  (2)汽车吊将桩机吊到指定位置,进行桩机组装,然后移动桩机就位,使中心对准设
计桩位。(3)钻孔:钻机稳固就位后,先进行机台的水平度和垂直度校正,钻杆与孔位一
致,偏差应控制在50mm内,再开钻,钻进过程中随时测量钻杆的垂直情况,当进入设计深度
后停钻,钻孔的倾斜度不得大于1%。
  (4)插管:钻孔完毕再移走钻机后,将旋喷管插入预定深度,个别孔因沉淀堵塞喷管
下不去时,采用低压水扰动同时加压的方法下到预定深度。
  (5)旋喷作业:旋喷管下到预定深度后立即搅拌浆液,开始自下而上旋喷作业。旋喷
过程中严格控制旋转和提升速度,根据冒浆情况随时调整。拆卸旋喷管时动作要快,并注意
保持不小于0.2m的搭接长度。
  (6)水泥浆液的配制:采用32.5R普通硅酸盐水泥,根据试桩每米有效桩长耗用水泥量
,一次配制一根桩所用的水泥量。如因机械故障造成停工,凡已配制好的水泥浆液超过2小
时,应全部废弃,不准用来制桩。
  (7)旋喷桩机操作员与送浆泵操作员的配合:总的要求是桩体各部分的水泥掺入量要
求均匀、连续,因此两个操作员要密切配合,有什么异常情况要及时通报。
  (8)开始喷浆时要先送风后送浆,停喷时要先停浆后停风。
  五、高压旋喷桩检测及监测情况
  高压旋喷桩基础置换全部完成以后,经钻孔抽芯检测,全部合格,而且达到了预期的防
水效果。在进行泵房基坑开挖时虽然有少量的水渗出,但未带砂流出,亦未形成管涌。采取
简单的排水措施后,顺利的完成了泵房底板施工。在完成上部结构后,泵房沉降观测最大沉
降量为18mm且最大角点沉降差为8mm,满足设计及规范要求。经工程实践证明,采用高压旋
喷桩方法加固软土或流砂地基能达到减少渗透和沉降量的双重效果,为泵站今后的运行安全
奠定良好基础。
  六、结语
  1、采用高压旋喷桩方法加固流砂地基能有效的减少渗透,达到“止水”的效果。采用
密排旋喷桩进行防渗帷幕施工比采用密排水泥搅拌桩在某些方面(如地层适应性、可靠性和
工期等)有一定的优越性。
  2、高压旋喷桩属地下隐蔽工程,施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等诸
多因素的影响,因而其质量控制要贯穿于施工的全过程,并坚持全方位的施工监理。
  参考文献
  1、《地基处理手册》(第二版),中国建筑工业出版社,2000。
     
 
 
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