高压旋喷桩法在佛山市三水区三岗电排站重建工程地基处理中的应用

时间日期：2012-7-9 已被阅读次：[9714]

佛山市佛利建设工程有限公司陈国柱

　　[摘　要]　介绍高压旋喷桩法在佛山市三水区三岗电排站重建工程地基处理中的设计和施工。实践证明，该基础加固效果良好，达到了预期目标。
　　[关键词]　高压旋喷桩法地基处理应用

　　1 概述
　　本工程为佛山市三水区西南街道青歧片区瑞岗围上的穿堤建筑物，是三水区青岐三岗涝区防洪排涝的骨干工程，与瑞岗围防洪堤构成完整的体系，提高西南青歧瑞岗围的防洪抗灾能力。由于该泵站防洪闸段为淤泥质土地基，为控制基础的沉降，保证防洪闸的正常使用，按设计要求采用高压旋喷桩法加固该防洪闸基础。实践证明，该基础加固效果良好，达到了预期目标。

　　2 设计与施工

　　2.1高压旋喷桩的设计
　　高压旋喷桩法是利用水泥作为固化剂的主剂，通过高压旋喷桩机的射流作用切割掺搅地层，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗止水的目的。该项施工技术自20世纪70年代从日本首引进我国已有三十多年的历史，它具有安全可靠、适用的土质广，施工噪音小，桩身强度高，固结体形状可控制等特点，得到了广泛应用。如今我国已经成功地运用于长江三峡等大型水利工程，且取得良好的效果。
　　根据工程地质资料和附近其他工程的实践经验，本工程高压旋喷桩采用如下设计参数：
　　（1）桩型及桩径：高压旋喷桩共有2607m，采用单管法施工，桩径Ф=700mm。
　　（2）桩长：根据地质资料，从现状地面至穿过淤泥质土层的厚度一般为11m。
　　（3）桩位布置：设计桩间距2.0～2.6m，呈矩形布置。
　　（4）水泥用量要求：水泥掺量100kg/m，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比选用1.0。
　　（5）桩体强度要求：设计单桩承载力要求不小于350KN，桩体水泥土28天龄期的无侧限抗压强度不小于1.0Mpa。
　　（6）速度控制：提升速度10～20cm/min，旋转速度10～20r/min。（最终施工参数现场试桩确定）

　　2.2高压旋喷桩的施工工艺流程
　　根据设计桩径，施工中采用单管旋喷法GX－1型高压旋喷桩机。按照设计要求，施工工艺流程如下：
　　（1）钻机就位
　　移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，现时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1.5。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。（2）制备水泥浆
　　桩机移位时，即开始按设计确定的配合拌制水泥浆。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门放入第一筛网（孔径为0.8mm ），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
　　（3）钻孔与插管
　　高压旋喷桩机启动钻头，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉，直到桩底设计标高，观察工作电流不大于额定值。
　　（4）提升喷浆管、搅拌
　　喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵，坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和压力增到施工设计值（不小于20 Mpa）试桩确定的提升速度提升钻杆。
　　（5）桩头部分处理
　　当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。为保证桩头质量，设计停浆面高于设计桩顶高程0.5m（高于设计桩顶高程部分桩头在浇筑混凝土底板前人工凿除）。
　　（6）若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌，按上述3～5步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵，停止水泥浆的输送，将旋喷管提升出地面，关闭钻机。
　　（7）清洗
　　向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。
　　（8）桩机移位进行下根桩施工。
　　（9）补浆
　　喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。

　　3 成品保护
　　旋喷桩施工完成后，不能随意堆放重物，防桩变形。

　　4 质量检验

　　4.1保证项目
　　（1）水泥的品种、标号、水泥浆的水灰比，必须符合设计要求。
　　（2）高压喷喷桩深度、直径及旋喷体强度，必须符合设计要求。检验方法为钻芯取样，标准贯入、平振荷载试验、开挖检查和检查施工记录。

　　4.2允许偏差项目
　　高压旋喷桩质量检查项目：

　　4.3质量检验方法
　　目前高压旋喷桩的质量检验方法常用有以下两种：
　　（1）复合地基承载力检测：本荷载试验采用慢速维持荷载法，是最为可靠、直接的方法但需在成桩60d后才能进行，对施工过程缺乏及时的指导、监督作用，试验时间长，操作繁琐，费用较大，不宜大量使用。
　　（2）抽芯检测：抽芯检测主要是钻取旋喷固结体的岩心，观察半判断其固体整体性和固结体的长度，并将其做成标准试件，进行室内物理学性质试验，鉴定其是否符合设计要求。

　　4.4质量检验结果
　　本工程所选桩身抽芯试验检测，抽芯试验3条（检验数量为总桩数的0.5％），从钻取芯岩来观察旋喷桩固结体整体性好，其桩长度都达到了设计要求。室内物理学性质试验，芯样抗压强度在2.7～15.4Mpa之间，满足无侧限抗压强度不小于1.0Mpa的设计要求。
　　根据野外检验和室内抗压强度试验结果，经分析认为：检验桩深与设计桩深一致，桩身搅拌基本均匀，桩身强度都能满足设计要求。

　　5 安全措施
　　（1）施工时，对高压泥浆要全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在；各密封圈应完整无泄漏，安全阀中的安全销要进行试压检验。确保能在额定量高压力时断销卸压；压力表应定期检查，保证正常使用，一旦发生故障，要停泵停机排除故障。
　　（2）高压胶管不能超过压力范围使用，使用时屈弯应不小于规定的弯曲半径，防止高压管爆裂伤人。
　　（3）高压喷射旋喷注浆是在高压下进行，高压射流的破坏较强，浆液应过滤，使颗粒不大于喷嘴直径；高压泵必须有安全装置，当超过允许泵压后，应能自动停止工作；因故需较长时间中断旋喷时，应及时地用清水冲洗输送浆液系统，以防硬化剂淀管路内；冬季施工，高压不得在负温下工作，施工完了应及时浆泵和管路内的积水排出。
　　（4）操纵钻机人员要有熟练的操作技能，了解注浆全过程及钻机旋喷注浆性能，严禁违章操作。

　　6 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）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。
　　
　　7 结论
　　高压旋喷桩处理淤泥质土工程，加固效果良好，大大提高了地基承载力，抽检桩身长度和水泥土抗压强度完全满足设计要求，地基稳定性较好。经过精心设计、精心施工和严格监理，该基础处理分部工程验收时质量等级被评为优良。建筑物回填土加载后测量，最大沉降量为 16mm，最大沉降量差为8mm，满足设计要求。

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