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摘 要:简要分析了高压喷射注浆技术的作用原理,介绍了其施工工艺参数及施工机具,阐述了施工程序、施工操作要点和质量控制注意事项,最后分析了施工常见问题及处理对策。
关键词:高压喷射注浆 公路软土路基 加固
中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0126-01
公路路基工程的施工质量是整个公路工程质量的基础保证,尤其是对公路软土路基的处理,若施工质量不合格,便可能引起路面裂缝、车辙、破损以及路面沉陷等质量病害,影响了公路的使用性能及美观,降低了公路的使用寿命。通常公路软土路基的处理方法很多,如换土垫层法、排水固结法、强夯法和灌浆法等,其中高压喷射注浆技术是一种较为常用的软土地基处理方法,下面笔者简要探讨其施工应用要点。
1 高压喷射注浆技术的作用原理
高压旋喷喷射流从喷嘴喷出之后,便对土体产生极大的冲击力,使土体破坏变成颗粒被剥落,然后与喷射来的浆液充分搅拌混合在一起,凝聚形成柱状固结体。随着喷射流在终了区域失去了冲切力,即使周边的土体没有被冲击脱落,但仍受到一定的挤密作用,也会使得土体的强度增加。高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙后,便会向四周挤压渗透,并最终析水固结。
2 高压喷射注浆技术的施工技术要点
2.1 施工工艺参数及施工机具
2.1.1 施工工艺参数要求
高压喷射注浆法可分为单管法、双管法和三管法,它们的高压水泥浆或高压水的压力都应大于20MPa。所采用的水泥宜为强度等级在32.5级及以上的普通硅酸盐水泥,并通过试验来确定外加剂和掺合料的用量。
水泥浆液的水灰比可取0.8～1.5,一般用1.0,具体的应根据工程地质特点或实际工程要求确定。
喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m;应详细记录实际钻孔的孔位、孔深和地下障碍物、洞穴、涌水等情况。
当喷射注浆管贯入土中,喷嘴达到设计标高便可进行注浆操作,各种参数达到规定值后,即可提升喷射管,由下而上喷射注浆。喷射时低压水泥浆的灌注压力通常在1.0MPa～2.0MPa左右,气流的压力以空气压缩机的最大压力为限,一般大约在0.7MPa左右。采用旋转提升喷射方式时,旋转速度可取10r/min～20r/min,一般提升速度为0.05m/min～0.25m/min。
2.1.2 施工机具
高压喷射注浆施工的主要机具包括:钻机、高压水泵、高压泥浆泵、泥浆泵、真空泵、单管、二重管、三重管、多重管、泥浆搅拌机、空压机、超声波传感器、高压胶管、液体流量计和风量计等。并且喷射施工的种类不同,所选用机具的种类和数量也不同。
2.2 施工程序
(1)钻机就位。将钻机垂直地安放在设计的孔位上,并且施工时的倾斜度应小于1.5%。
(2)钻孔。单管旋喷可用76型旋转振动钻机,适用于标准贯入小于40的粘性土层和砂土,其钻进深度可达30m以上。若地层较为坚硬,则可用地质钻机钻孔。孔位与设计的偏差应小于50mm。
(3)插管。使用70改进型或76型振动钻机钻孔时,钻孔完成时插管作业同时完成。若用地质钻机钻孔,在完成后应将岩芯管拔出,并用旋喷管插入到预定深度。为防止泥砂堵塞喷嘴,可边射水边插管,但要注意水压不可太高,否则可能造成孔壁坍塌。
(4)喷射和复喷。喷管插入预定深度后,便可进行喷射施工,操作过程中应由专人检查和记录浆液初凝时间、提升速度、注浆流量、压力等参数,并绘制作业过程曲线。为扩大加固范围,可根据设计的桩径可喷射范围的要求来进行复喷的方法。喷射时注意若浆液初凝时间超过20h,应将其废弃。
(5)冲洗。喷射施工完毕后,应把注浆管及其他机具洗净,保证不残留水泥浆。
(6)移动机具。移动钻机设备到新孔位上。
2.3 施工操作要点和质量控制注意事项
(1)做好准备工作的检查。喷射注浆前要检查各种机具设备和管路系统,注浆管接头的密封圈必须良好,注浆管及喷嘴内不应有杂物,高压设备压力和流量必须满足设计要求。
(2)钻机或旋摆机垂直施工就位时机座要平稳,要与孔位对正。
(3)插管前可用一层薄塑料膜将风、水喷嘴包扎好,以防插管和喷射过程中被泥砂堵塞。如喷嘴被堵,要拔管清洗再重新插管。
(4)喷射注浆时要控制好设备开动顺序。
(5)喷射时根据施工设计控制喷射技术参数,观察并记录好流量、压力及冒浆等情况,并要保证钻杆的提升必须连续不中断。
(6)若喷射过程中出现事故须拆卸注浆管,则应立即停止送浆,并同时停止提升和回转,再慢慢减少风量和水量,最后停机。
(7)喷射注浆达到设计深度后,先停止送风和送水,但要继续注浆到水泥溢出孔口后方能停止注浆。
(8)卸下的注浆管,应立即用清水冲洗,同时也要用清水将注浆泵、送浆管路和浆液搅拌机等冲洗干净。还要分别用送风、送水将压气管路和高压泵管路冲洗干净。
(9)由于浆液析水作用,喷射注浆作业后经常会出现收缩使得固结体顶部出现凹穴,此时可采用相同配比的水泥浆进行补灌。
(10)禁止使用受潮或过期的水泥;水泥浆的水灰比要符合设计规定,不可随意更改。
(11)对于深层硬土,为避免固结体尺寸减小,或者为了加大固结体尺寸,可采用降低回转和提升速度或提高喷射压力、泵量等措施,也可采用复喷工艺。
2.4 常见问题及处理对策
(1)冒浆及其处理。在旋喷过程中,可能会出现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的现象。若冒浆量超过注浆量的20%,就应查明原因并采取有效地应对措施。冒浆量过大的主要原因是由于注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致,即有效喷射范围与注浆量不适应。此时可适当提高喷射压力,或者加快提升和旋转速度,或者适当缩小喷嘴孔径。
(2)固结体顶部收缩凹穴及其处理。在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中,固结体由于析水收缩作用而在顶部出现一个凹穴,此时可开挖出固结体顶部,对凹穴灌注混凝土直至填满凹穴。
(3)施工过程中喷嘴或管路被堵塞导致压力突然大幅上升。为防治此类问题,应认真检查风、水、浆的通道,插管前可用薄塑料包扎好风、水喷嘴;平时加强注浆泵的维护保养,减少注浆过程中发生故障的几率;喷射结束后按要求做好各系统的清理工作。
3 结语
高压喷射注浆技术具有加固效果好、适用范围广、施工方便、设备简单等诸多优点,因而在路基加固工程中应用较为广泛。在大理州巍(山)～南(涧)二级公路(K0+000～K39+700)多处采用此施工工艺进行软基处理;在国道214线漫湾电站大件进场加固工程中,我们在K2495+700石拱桥、K2497+950石拱桥桥背回填土加固处理也采用此施工方法,效果达到预期目标。
参考文献
[1] 郭华,李建蓉.高压旋喷桩质量控制的探讨[J].建筑技术开发,2003,30(3).
[2] 王云,王亮.高压喷射注浆应用范围的推广[J].建筑技术开发,2003,30(2).
[3] 徐至钧,全科政.高压喷射注浆法处理地基[M].北京:机械工业出版社,2004.
关键词:高压喷射注浆 公路软土路基 加固
中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0126-01
公路路基工程的施工质量是整个公路工程质量的基础保证,尤其是对公路软土路基的处理,若施工质量不合格,便可能引起路面裂缝、车辙、破损以及路面沉陷等质量病害,影响了公路的使用性能及美观,降低了公路的使用寿命。通常公路软土路基的处理方法很多,如换土垫层法、排水固结法、强夯法和灌浆法等,其中高压喷射注浆技术是一种较为常用的软土地基处理方法,下面笔者简要探讨其施工应用要点。
1 高压喷射注浆技术的作用原理
高压旋喷喷射流从喷嘴喷出之后,便对土体产生极大的冲击力,使土体破坏变成颗粒被剥落,然后与喷射来的浆液充分搅拌混合在一起,凝聚形成柱状固结体。随着喷射流在终了区域失去了冲切力,即使周边的土体没有被冲击脱落,但仍受到一定的挤密作用,也会使得土体的强度增加。高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙后,便会向四周挤压渗透,并最终析水固结。
2 高压喷射注浆技术的施工技术要点
2.1 施工工艺参数及施工机具
2.1.1 施工工艺参数要求
高压喷射注浆法可分为单管法、双管法和三管法,它们的高压水泥浆或高压水的压力都应大于20MPa。所采用的水泥宜为强度等级在32.5级及以上的普通硅酸盐水泥,并通过试验来确定外加剂和掺合料的用量。
水泥浆液的水灰比可取0.8～1.5,一般用1.0,具体的应根据工程地质特点或实际工程要求确定。
喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m;应详细记录实际钻孔的孔位、孔深和地下障碍物、洞穴、涌水等情况。
当喷射注浆管贯入土中,喷嘴达到设计标高便可进行注浆操作,各种参数达到规定值后,即可提升喷射管,由下而上喷射注浆。喷射时低压水泥浆的灌注压力通常在1.0MPa～2.0MPa左右,气流的压力以空气压缩机的最大压力为限,一般大约在0.7MPa左右。采用旋转提升喷射方式时,旋转速度可取10r/min～20r/min,一般提升速度为0.05m/min～0.25m/min。
2.1.2 施工机具
高压喷射注浆施工的主要机具包括:钻机、高压水泵、高压泥浆泵、泥浆泵、真空泵、单管、二重管、三重管、多重管、泥浆搅拌机、空压机、超声波传感器、高压胶管、液体流量计和风量计等。并且喷射施工的种类不同,所选用机具的种类和数量也不同。
2.2 施工程序
(1)钻机就位。将钻机垂直地安放在设计的孔位上,并且施工时的倾斜度应小于1.5%。
(2)钻孔。单管旋喷可用76型旋转振动钻机,适用于标准贯入小于40的粘性土层和砂土,其钻进深度可达30m以上。若地层较为坚硬,则可用地质钻机钻孔。孔位与设计的偏差应小于50mm。
(3)插管。使用70改进型或76型振动钻机钻孔时,钻孔完成时插管作业同时完成。若用地质钻机钻孔,在完成后应将岩芯管拔出,并用旋喷管插入到预定深度。为防止泥砂堵塞喷嘴,可边射水边插管,但要注意水压不可太高,否则可能造成孔壁坍塌。
(4)喷射和复喷。喷管插入预定深度后,便可进行喷射施工,操作过程中应由专人检查和记录浆液初凝时间、提升速度、注浆流量、压力等参数,并绘制作业过程曲线。为扩大加固范围,可根据设计的桩径可喷射范围的要求来进行复喷的方法。喷射时注意若浆液初凝时间超过20h,应将其废弃。
(5)冲洗。喷射施工完毕后,应把注浆管及其他机具洗净,保证不残留水泥浆。
(6)移动机具。移动钻机设备到新孔位上。
2.3 施工操作要点和质量控制注意事项
(1)做好准备工作的检查。喷射注浆前要检查各种机具设备和管路系统,注浆管接头的密封圈必须良好,注浆管及喷嘴内不应有杂物,高压设备压力和流量必须满足设计要求。
(2)钻机或旋摆机垂直施工就位时机座要平稳,要与孔位对正。
(3)插管前可用一层薄塑料膜将风、水喷嘴包扎好,以防插管和喷射过程中被泥砂堵塞。如喷嘴被堵,要拔管清洗再重新插管。
(4)喷射注浆时要控制好设备开动顺序。
(5)喷射时根据施工设计控制喷射技术参数,观察并记录好流量、压力及冒浆等情况,并要保证钻杆的提升必须连续不中断。
(6)若喷射过程中出现事故须拆卸注浆管,则应立即停止送浆,并同时停止提升和回转,再慢慢减少风量和水量,最后停机。
(7)喷射注浆达到设计深度后,先停止送风和送水,但要继续注浆到水泥溢出孔口后方能停止注浆。
(8)卸下的注浆管,应立即用清水冲洗,同时也要用清水将注浆泵、送浆管路和浆液搅拌机等冲洗干净。还要分别用送风、送水将压气管路和高压泵管路冲洗干净。
(9)由于浆液析水作用,喷射注浆作业后经常会出现收缩使得固结体顶部出现凹穴,此时可采用相同配比的水泥浆进行补灌。
(10)禁止使用受潮或过期的水泥;水泥浆的水灰比要符合设计规定,不可随意更改。
(11)对于深层硬土,为避免固结体尺寸减小,或者为了加大固结体尺寸,可采用降低回转和提升速度或提高喷射压力、泵量等措施,也可采用复喷工艺。
2.4 常见问题及处理对策
(1)冒浆及其处理。在旋喷过程中,可能会出现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的现象。若冒浆量超过注浆量的20%,就应查明原因并采取有效地应对措施。冒浆量过大的主要原因是由于注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致,即有效喷射范围与注浆量不适应。此时可适当提高喷射压力,或者加快提升和旋转速度,或者适当缩小喷嘴孔径。
(2)固结体顶部收缩凹穴及其处理。在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中,固结体由于析水收缩作用而在顶部出现一个凹穴,此时可开挖出固结体顶部,对凹穴灌注混凝土直至填满凹穴。
(3)施工过程中喷嘴或管路被堵塞导致压力突然大幅上升。为防治此类问题,应认真检查风、水、浆的通道,插管前可用薄塑料包扎好风、水喷嘴;平时加强注浆泵的维护保养,减少注浆过程中发生故障的几率;喷射结束后按要求做好各系统的清理工作。
3 结语
高压喷射注浆技术具有加固效果好、适用范围广、施工方便、设备简单等诸多优点,因而在路基加固工程中应用较为广泛。在大理州巍(山)～南(涧)二级公路(K0+000～K39+700)多处采用此施工工艺进行软基处理;在国道214线漫湾电站大件进场加固工程中,我们在K2495+700石拱桥、K2497+950石拱桥桥背回填土加固处理也采用此施工方法,效果达到预期目标。
参考文献
[1] 郭华,李建蓉.高压旋喷桩质量控制的探讨[J].建筑技术开发,2003,30(3).
[2] 王云,王亮.高压喷射注浆应用范围的推广[J].建筑技术开发,2003,30(2).
[3] 徐至钧,全科政.高压喷射注浆法处理地基[M].北京:机械工业出版社,2004.