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摘要:在民用建筑的基坑施工中,常采用钻孔灌注桩与旋喷桩的组合围堰进行基坑支护及止水,在海口海新桥施工中,项目部尝试将组合围堰应用到大桥的主墩基坑施工中,不仅解决了采用钢围堰需下沉穿过建筑垃圾层的难度,同时也克服了基坑开挖至水位以下后的止水、支护难题,文中介绍了基坑开挖的围堰方案的比选及相关施工技术措施。
关键词:钻孔灌注桩;高压旋喷桩;围堰;基坑
Abstract: in the civil building of foundation pit construction of bored piles, often used with jet grouting pile cofferdam for the combination of foundation pit supporting and water stop, in haikou sea xinqiao construction, the project will be applied to try combination cofferdam bridge main pier foundation pit construction, not only solve the steel cofferdam need to sink through the difficulty of construction waste layer, but also overcome the excavation to water after the water stop, support problem, this paper introduces the scheme of the cofferdam foundation pit excavation than choose and related construction technical measures.
Keywords: bored piles; High pressure jet grouting pile; Cofferdam; Foundation pit
中图分类号: TV551.4 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
一、 前言高压喷射注浆法常用于建筑物地基处理中, 是加固与改良地基土的一种方法, 目的是提高地基强度或用于基坑侧壁挡土或挡水, 具有设备振动小、噪音小、对邻近建筑物影响小等施工优点而被广泛采用。我国近几年施工高压旋喷桩大都采用单管法, 即用单层注浆管喷射浆液, 形成具有一定强度的固结体, 以防渗止水, 或在混凝土灌注支护桩间插空补缺, 组成二者相结合的复合支护结构。
二、工程概括
海口海新大桥主跨采用40+70+40m的变截面预应力混凝土连续梁桥,主墩9#、10#墩桩径为φ1.5m,桩长55.5m,每墩布置16根,共计32根,承台为12×10×3m的分离式承台,9#墩承台顶标高为-0.5m,底标高为-3.5m,10#墩承台顶标高为0.5m,底标高为-2.5m,筑岛地面标高3.0m,最高水位为2.5m,最低水位为±0m。
场地范围内所揭露的地层详细划分为6个岩性单元层及1个单元夹层。各土层岩性及埋藏分布特征分述如下:
①填筑土(Q4me):灰~褐红色,结构疏松,欠压密,土层均匀性差。填料成份以粘性土及中、粗砂为主。该层仅分布于场地的陆域。
②淤泥(Q4m):灰黑色,饱和,流塑,含少量细、中砂,无层状特征。干强度中等,韧性高。该层在整个场地均有分布。
②中砂(Q4m):灰黄色,饱和,松散~干密,砂粒成分石英,亚圆形,混粒结构。该层在场地内呈透镜体分布,在海甸岛段该层位于②淤泥下部,在新埠岛段该层位于②淤泥上部。
③亚粘土(Q4m):灰黄~深灰色,软可塑,无层状特征。干强度中等,韧性中等。该层在整个场地均有分布。
④粉砂(Q4m):深灰色,饱和,中密,砂粒成分石英,亚圆形,均粒结构为主。该层在整个场地均有分布。
⑤亚粘土(N2m):深灰色,可塑,具水平层状特征,土质较均匀,局部间夹坚硬饼状粘土团块。干强度高,韧性中等。该层在整个场地均有分布。
⑥中砂(N2m):深灰色,饱和,中密~密实,砂粒成份石英质,亚圆形,混粒结构。该层在整个场地均有分布。
三、方案比选
海新桥主墩基础采用筑岛施工,先吹砂或外运粘土进行填筑,周边再采取防护措施而形成岛体,之后进行基础施工,而筑岛后承台施工常规方法一般采用钢板桩围堰或混凝土围堰,下沉到标高后进行砼封底,抽水后施工承台。海新大桥筑岛填筑深度大,周围部分岛体防护材料对围堰下沉有一定影响,因此本桥承台施工围堰未考虑混凝土围堰,而考虑采用钢板桩围堰,以及钻孔灌注桩支护加旋喷桩止水围堰施工方案。
1、钢板桩围堰:总共需用12米长钢板桩250根,约225t,经过市场调查,海口当地钢板桩资源比较匮乏,需从外地运进来,经过市场询价围堰费用如下:
进出场费用:约30万;
插拔费用:按每根1100元计,共27.5万;
租费:按每天每米1元计,每天3000元,工期按3个月考虑(0#块施工完才能拆除围堰),共27万;
内支撑费用:设三道内支撑,约50t,每吨按5000元计,约25万;
以上费用合计总共约110万,费用比较大。
2、钻孔灌注桩支护+旋喷桩止水方案:参考建筑基础基坑施工时采用钻孔灌注桩与旋喷桩相结合共同组成支护止水围堰的施工经验,将其应用到本主墩承台基坑的施工中,不仅解决了围堰下沉穿过建筑垃圾层的难度,同时也克服了承台开挖到水面以下时的止水、支护的难题。
方案中,钻孔桩费用约40万,旋喷桩约10万,钢筋15万,内支撑10万,总费用约75万,相对钢板桩围堰要经济一些;
上述两种方案,封底混凝土工程量都是相同的,只要合理设置内支撑,安全性都有保障;钻孔桩支护方案施工工期要比钢板桩方案稍微长一点,但都能满足节点工期的要求。
根据上述比较,主墩承台施工选用第二種方案施工,即采用钻孔桩支护加旋喷桩止水相结合的方法施工。
四、基坑支护设计
本工程基坑支护体系采用灌注桩支护,桩间设置高压旋喷桩止水帷幕。支护桩:桩径为1.0m ,桩长12 m ,桩间距1.3m ,桩顶标高3.0m ,混凝土强度等级C25 ,配筋10φ25 ,箍筋φ8 @200。高压旋喷桩帷幕:桩径500mm ,有效桩长11.0m ,桩顶标高3.0m;固化剂掺入量(32. 5 级矿渣水泥,被加固土重的15%) ,桩顶设置冠梁高度300mm,在冠梁是等间距安装3根φ600螺旋钢管作为内支撑,基坑用140cm的C20混凝土封底。主要施工布置示意图如下:
五、主要施工步骤
1、在钻孔桩施工的同时,进行围堰φ1000钻孔灌注桩、φ500旋喷桩的施工,要求在相邻的两根钻孔灌注桩施工完成,并在桩顶浮浆清理干净后,方可进行旋喷桩的施工;
2、钻孔灌注桩、旋喷桩施工完后,将桩顶浮浆等清理干净,安装冠梁模板(木模),绑扎钢筋,安装,内支撑预埋件,浇注C30混凝土;待混凝土强度达到2.5Mpa后拆除木模,利用汽车吊安装内支撑;
3、在冠梁及围护桩强度达到设计要求后,在围堰内有水状态下,用长臂挖机清理基坑,直到设计标高,开挖时应注意不得刮碰内支撑,不得破坏围护桩的桩体;
4、围堰壁及护筒壁与封底砼接触面处的泥渣应清除干净,以保证封底混凝土与围堰的粘结质量;潜水工下水利用高压水管对封底范围内的井壁及护筒壁进行冲洗。。清基最后要使基底面尽量平整,并铺垫一层15cm厚碎石,潜水工下水检查平整度并整平,以提高水下封底砼的灌注质量。
5、水下C25混凝土封底,厚度140cm,随时排水及补水,封底过程和封底后72小时内,应随时监测井内、外水头差,控制其在0.3m以内;
6、待混凝土强度满足设计要求后,抽水;
7、凿除桩头、清基,安装承台模板,绑扎承台钢筋,浇注承台混凝土。
六、旋喷桩施工
施工旋喷桩主要目的就是止水,即在两根灌注桩之间施工旋喷桩,使旋喷桩与灌注桩之间紧密结合,起到阻止地下水渗透到围堰里面的作用,旋喷桩在设计时不考虑受力。每个墩共有旋喷桩68根,设计桩径500mm,桩长11.0m,共748m(一个墩)。
1、施工准备
(1) 施工用水用电
利用工地深水井井水,施工前应对水质进行检测,符合使用要求,方可以使用。施工用电拟采用市电供电。
(2) 原材料的检测及进场储存
施工所用的水泥标号为32.5矿渣水泥,水泥进场后必须进行检测,合格后方可用于工程施工。水泥进场后储存必须覆盖一层毡布对其进行严密遮盖,防止淋雨或受潮。
(3) 机械设备
钻机采用XPZ-50型单管高压旋喷桩机,BWT100/30高压注浆泵机,设备进场后,应对其进行了调试、检验,以保证设备处于良好的工作状态,可正常进行,其工作机理为:当钻机钻到设计标高后,用高压旋喷机把安有水平喷嘴的注浆管下到孔底,利用高压设备使喷嘴以20Mpa的压力把浆液喷射出去,冲击切割土体,并与土体搅拌混合,随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱体桩体,浆与土体经过一系列的物理化学反应,固结成桩,从而达到支护、止水的作用。
(4) 施工参数选择泵压:20Mpa喷嘴直径及数量:2.3mmx1~2.4mmx1流量:37~40L/min钻杆升速:20㎝/min
钻杆转速:20r/min
水灰比:1:1
水泥:普32.5,每米水泥用量165Kg/m
2、施工工艺
(1) 本工程拟采用单管旋喷法,施工工艺流程为:施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩。
(2) 施工方法
A、测量定位
在钻孔灌注桩桩顶浮浆清除干净的前提下现场测放,根据图纸设计要求,由测量人员测放桩位,钻机就位后使钻头对准孔位中心,并用“水平尺”、“靠尺”校正钻机垂直度(桩的垂直度精度必须控制在0.2%以内,引孔孔位误差小于2cm)。用小竹签做好标记,并撒白灰标识,确保桩机准确就位。
B、机具就位
采用起重机悬吊搅拌机到达指定桩位附近,利用桩机底部步覆装置,缓慢移动至施工部位,由专人指挥,用水平尺和定位测锤校准桩机,使桩机水平,导向架和钻杆应与地面垂直,倾斜率小于0.5%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整,直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确,必须使用定位卡,桩位对中误差不大于2cm。
C、钻进施工
启动钻机边旋转边钻进,至设计标高后停止钻进,采单管旋喷法施工。该方法插管与钻孔两道工序合二为一,即钻孔完成时插管作业同时完成。在插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,高压水喷嘴边射水、边插管,水压力一般不超过1MPa,至设计标高后停止钻进。
D、浆液配置
高压旋喷桩的浆液,采用抗腐蚀的矿渣水泥,水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比1∶1。搅拌灰浆时,先加水,然后加水泥,每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟,水泥浆应在使用前一小时制备,浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌,直到喷浆前。喷浆时,水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时,过滤筛,把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内,最后射出。
E、喷射注浆
在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统,设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好,各通道和喷嘴内不得有杂物,并做高压水射水试验,合格后方可喷射浆液。
旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制,并随时做好关于旋喷时间、用浆量、冒浆情况及压力变化等的记录。
喷射时,先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒,水泥浆与桩端土充分搅拌后,再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管,提升速度为200mm/min,直至设计加固标高顶时停止喷浆,在桩顶原位转动2min,保证桩顶密实均匀,中间发生故障时,应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即检查排除故障,重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m,防止固结体脱节。
F、冲洗
喷射施工完成后,应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净,防止凝固堵塞。管内、机内不得残存水泥浆,通常把浆液换成清水在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。
G、重复以上操作,进行下一根桩的施工。
3、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。
4、高压旋喷施工常见问题、预防措施及处理方法
七、基坑开挖过程中可能出现的各种问题的处理措施:
1、支护墙渗水、漏水的处理措施
①、对渗水、漏水量比较小的情况,在基坑内设排水沟,利用抽水泵将水排出基坑即可。
②、对渗水、漏水量较大,当没有泥沙带出的情况,可采用“引流-修补”的方法。即在渗水漏水严重的部位先在支护墙上水平(略向上)打入一根钢管,内径20-30mm,使其穿透支护墙进入墙背土体内,由此将水从该管中引出,而后将管边支护墙薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵,待修补封堵混凝土或砂浆达到一定强度后,再将钢管出水口封堵。如封住出水口后出现第二处深水漏水的情况,则再按上述方法进行“引流-修补”。如果引出的水为清水则不做修补也可,只须用抽水泵将引进基坑的水抽出即可。
③、对渗水、漏水量很大的情况,应查明原因,采取相应的措施。如渗水、漏水位置离地面不深处且位于施工低水位以上时,可将支护墙背开挖至漏水位置下500-1000mm,在支护墙后用密实混凝土进行封堵。如漏水位置较深,且在施工低水位以下时,则可在墙后采用高压喷射注浆方法,浆液中应掺入适量的水玻璃,使其能尽快凝结。
2、断桩及漏桩的处理措施
在成桩过程中有时会遇到无法清除的地下障碍,使支护桩形成断桩或漏桩的现象,在钻孔灌注桩施工中也会遇到塌孔等原因造成的断桩,这对支护墙的受力会带来影响,断桩或漏桩处也易造成严重漏水。
对施工过程中已知的或怀疑可能发生的断桩或漏桩,在基坑开挖前,应先对该桩位及桩背进行高压喷射注浆,保证其在开挖后不发生严重的漏水,以便开挖后处理。断桩如发生在基坑底面以上,则在开挖后用混凝土补浇填实。如断桩发生在基坑底面以下,则应在基坑开挖前在该桩后,增加2-3根桩,桩径可比原桩适当减小,桩长应与原桩相同。
对施工过程中未知的断桩或漏桩,开挖发现后应先进行止水处理,再用混凝土补浇填实,如止水有困难,也可采用“引流、修补”的方法进行封堵(方法如上)。
施工阶段未知的断桩,其位置又发生在基坑底面以下,则一般很难发现也很难修补。如果开挖后发现坑底支护桩边有严重的管涌、或土体隆起现象,应怀疑下部断桩或漏樁,此时,应先行堵漏,查明原因,如确系断桩,则可用高压喷射注浆(定喷或摆喷)予以修补,如不是断桩引起的,则有可能是坑底软土造成的抗隆起失稳造成的,则需要使用高压喷射注浆法对坑底进行土体加固。
3、防止侧向位移发展的措施
基坑开挖后,支护结构发生一定的位移是正常的,但如果位移过大,或位移发展过快,则往往会造成严重的后果,如发生这种情况,则应采取措施防止发生基坑坍塌。具体措施如下:
①、进行坑底加固,采用高压喷射注浆的方法提高被动区抗力。
②、支护墙体背卸载,即清除支护墙后一切堆载,同时挖去部分土体,进行卸载,挖土的宽度一般不少于3米,深度为2米左右。
③、加设支撑,采用钢管作为内支撑,型钢作为围檩,围檩可悬挂在冠梁上,内支撑的位置尽可能位于承台顶面以上。
④、设置混凝土围檩,即在开挖底面设置一圈混凝土围檩,如需要可适当配筋,围檩的尺寸不能影响承台的施工。
八、结语
采用钻孔灌注桩与旋喷桩组成支护止水围堰的施工方法, 能取得较好的经济效益, 同时可满足质量要求,它以施工简单,和施工质量易于控制等特点,适用于无法使用混凝土围堰及钢板桩围堰的承台施工。
参考文献
[1]赵志缙,应惠清.简明深基坑工程设计施工手册.中国建筑工业出版社.2000年4月
[2]龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册.中国建筑工业出版社.1998年7月
[3]江正荣,朱国梁.简明施工计算手册(第二版).中国建筑工业出版社.1999年7月
关键词:钻孔灌注桩;高压旋喷桩;围堰;基坑
Abstract: in the civil building of foundation pit construction of bored piles, often used with jet grouting pile cofferdam for the combination of foundation pit supporting and water stop, in haikou sea xinqiao construction, the project will be applied to try combination cofferdam bridge main pier foundation pit construction, not only solve the steel cofferdam need to sink through the difficulty of construction waste layer, but also overcome the excavation to water after the water stop, support problem, this paper introduces the scheme of the cofferdam foundation pit excavation than choose and related construction technical measures.
Keywords: bored piles; High pressure jet grouting pile; Cofferdam; Foundation pit
中图分类号: TV551.4 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
一、 前言高压喷射注浆法常用于建筑物地基处理中, 是加固与改良地基土的一种方法, 目的是提高地基强度或用于基坑侧壁挡土或挡水, 具有设备振动小、噪音小、对邻近建筑物影响小等施工优点而被广泛采用。我国近几年施工高压旋喷桩大都采用单管法, 即用单层注浆管喷射浆液, 形成具有一定强度的固结体, 以防渗止水, 或在混凝土灌注支护桩间插空补缺, 组成二者相结合的复合支护结构。
二、工程概括
海口海新大桥主跨采用40+70+40m的变截面预应力混凝土连续梁桥,主墩9#、10#墩桩径为φ1.5m,桩长55.5m,每墩布置16根,共计32根,承台为12×10×3m的分离式承台,9#墩承台顶标高为-0.5m,底标高为-3.5m,10#墩承台顶标高为0.5m,底标高为-2.5m,筑岛地面标高3.0m,最高水位为2.5m,最低水位为±0m。
场地范围内所揭露的地层详细划分为6个岩性单元层及1个单元夹层。各土层岩性及埋藏分布特征分述如下:
①填筑土(Q4me):灰~褐红色,结构疏松,欠压密,土层均匀性差。填料成份以粘性土及中、粗砂为主。该层仅分布于场地的陆域。
②淤泥(Q4m):灰黑色,饱和,流塑,含少量细、中砂,无层状特征。干强度中等,韧性高。该层在整个场地均有分布。
②中砂(Q4m):灰黄色,饱和,松散~干密,砂粒成分石英,亚圆形,混粒结构。该层在场地内呈透镜体分布,在海甸岛段该层位于②淤泥下部,在新埠岛段该层位于②淤泥上部。
③亚粘土(Q4m):灰黄~深灰色,软可塑,无层状特征。干强度中等,韧性中等。该层在整个场地均有分布。
④粉砂(Q4m):深灰色,饱和,中密,砂粒成分石英,亚圆形,均粒结构为主。该层在整个场地均有分布。
⑤亚粘土(N2m):深灰色,可塑,具水平层状特征,土质较均匀,局部间夹坚硬饼状粘土团块。干强度高,韧性中等。该层在整个场地均有分布。
⑥中砂(N2m):深灰色,饱和,中密~密实,砂粒成份石英质,亚圆形,混粒结构。该层在整个场地均有分布。
三、方案比选
海新桥主墩基础采用筑岛施工,先吹砂或外运粘土进行填筑,周边再采取防护措施而形成岛体,之后进行基础施工,而筑岛后承台施工常规方法一般采用钢板桩围堰或混凝土围堰,下沉到标高后进行砼封底,抽水后施工承台。海新大桥筑岛填筑深度大,周围部分岛体防护材料对围堰下沉有一定影响,因此本桥承台施工围堰未考虑混凝土围堰,而考虑采用钢板桩围堰,以及钻孔灌注桩支护加旋喷桩止水围堰施工方案。
1、钢板桩围堰:总共需用12米长钢板桩250根,约225t,经过市场调查,海口当地钢板桩资源比较匮乏,需从外地运进来,经过市场询价围堰费用如下:
进出场费用:约30万;
插拔费用:按每根1100元计,共27.5万;
租费:按每天每米1元计,每天3000元,工期按3个月考虑(0#块施工完才能拆除围堰),共27万;
内支撑费用:设三道内支撑,约50t,每吨按5000元计,约25万;
以上费用合计总共约110万,费用比较大。
2、钻孔灌注桩支护+旋喷桩止水方案:参考建筑基础基坑施工时采用钻孔灌注桩与旋喷桩相结合共同组成支护止水围堰的施工经验,将其应用到本主墩承台基坑的施工中,不仅解决了围堰下沉穿过建筑垃圾层的难度,同时也克服了承台开挖到水面以下时的止水、支护的难题。
方案中,钻孔桩费用约40万,旋喷桩约10万,钢筋15万,内支撑10万,总费用约75万,相对钢板桩围堰要经济一些;
上述两种方案,封底混凝土工程量都是相同的,只要合理设置内支撑,安全性都有保障;钻孔桩支护方案施工工期要比钢板桩方案稍微长一点,但都能满足节点工期的要求。
根据上述比较,主墩承台施工选用第二種方案施工,即采用钻孔桩支护加旋喷桩止水相结合的方法施工。
四、基坑支护设计
本工程基坑支护体系采用灌注桩支护,桩间设置高压旋喷桩止水帷幕。支护桩:桩径为1.0m ,桩长12 m ,桩间距1.3m ,桩顶标高3.0m ,混凝土强度等级C25 ,配筋10φ25 ,箍筋φ8 @200。高压旋喷桩帷幕:桩径500mm ,有效桩长11.0m ,桩顶标高3.0m;固化剂掺入量(32. 5 级矿渣水泥,被加固土重的15%) ,桩顶设置冠梁高度300mm,在冠梁是等间距安装3根φ600螺旋钢管作为内支撑,基坑用140cm的C20混凝土封底。主要施工布置示意图如下:
五、主要施工步骤
1、在钻孔桩施工的同时,进行围堰φ1000钻孔灌注桩、φ500旋喷桩的施工,要求在相邻的两根钻孔灌注桩施工完成,并在桩顶浮浆清理干净后,方可进行旋喷桩的施工;
2、钻孔灌注桩、旋喷桩施工完后,将桩顶浮浆等清理干净,安装冠梁模板(木模),绑扎钢筋,安装,内支撑预埋件,浇注C30混凝土;待混凝土强度达到2.5Mpa后拆除木模,利用汽车吊安装内支撑;
3、在冠梁及围护桩强度达到设计要求后,在围堰内有水状态下,用长臂挖机清理基坑,直到设计标高,开挖时应注意不得刮碰内支撑,不得破坏围护桩的桩体;
4、围堰壁及护筒壁与封底砼接触面处的泥渣应清除干净,以保证封底混凝土与围堰的粘结质量;潜水工下水利用高压水管对封底范围内的井壁及护筒壁进行冲洗。。清基最后要使基底面尽量平整,并铺垫一层15cm厚碎石,潜水工下水检查平整度并整平,以提高水下封底砼的灌注质量。
5、水下C25混凝土封底,厚度140cm,随时排水及补水,封底过程和封底后72小时内,应随时监测井内、外水头差,控制其在0.3m以内;
6、待混凝土强度满足设计要求后,抽水;
7、凿除桩头、清基,安装承台模板,绑扎承台钢筋,浇注承台混凝土。
六、旋喷桩施工
施工旋喷桩主要目的就是止水,即在两根灌注桩之间施工旋喷桩,使旋喷桩与灌注桩之间紧密结合,起到阻止地下水渗透到围堰里面的作用,旋喷桩在设计时不考虑受力。每个墩共有旋喷桩68根,设计桩径500mm,桩长11.0m,共748m(一个墩)。
1、施工准备
(1) 施工用水用电
利用工地深水井井水,施工前应对水质进行检测,符合使用要求,方可以使用。施工用电拟采用市电供电。
(2) 原材料的检测及进场储存
施工所用的水泥标号为32.5矿渣水泥,水泥进场后必须进行检测,合格后方可用于工程施工。水泥进场后储存必须覆盖一层毡布对其进行严密遮盖,防止淋雨或受潮。
(3) 机械设备
钻机采用XPZ-50型单管高压旋喷桩机,BWT100/30高压注浆泵机,设备进场后,应对其进行了调试、检验,以保证设备处于良好的工作状态,可正常进行,其工作机理为:当钻机钻到设计标高后,用高压旋喷机把安有水平喷嘴的注浆管下到孔底,利用高压设备使喷嘴以20Mpa的压力把浆液喷射出去,冲击切割土体,并与土体搅拌混合,随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱体桩体,浆与土体经过一系列的物理化学反应,固结成桩,从而达到支护、止水的作用。
(4) 施工参数选择泵压:20Mpa喷嘴直径及数量:2.3mmx1~2.4mmx1流量:37~40L/min钻杆升速:20㎝/min
钻杆转速:20r/min
水灰比:1:1
水泥:普32.5,每米水泥用量165Kg/m
2、施工工艺
(1) 本工程拟采用单管旋喷法,施工工艺流程为:施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩。
(2) 施工方法
A、测量定位
在钻孔灌注桩桩顶浮浆清除干净的前提下现场测放,根据图纸设计要求,由测量人员测放桩位,钻机就位后使钻头对准孔位中心,并用“水平尺”、“靠尺”校正钻机垂直度(桩的垂直度精度必须控制在0.2%以内,引孔孔位误差小于2cm)。用小竹签做好标记,并撒白灰标识,确保桩机准确就位。
B、机具就位
采用起重机悬吊搅拌机到达指定桩位附近,利用桩机底部步覆装置,缓慢移动至施工部位,由专人指挥,用水平尺和定位测锤校准桩机,使桩机水平,导向架和钻杆应与地面垂直,倾斜率小于0.5%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整,直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确,必须使用定位卡,桩位对中误差不大于2cm。
C、钻进施工
启动钻机边旋转边钻进,至设计标高后停止钻进,采单管旋喷法施工。该方法插管与钻孔两道工序合二为一,即钻孔完成时插管作业同时完成。在插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,高压水喷嘴边射水、边插管,水压力一般不超过1MPa,至设计标高后停止钻进。
D、浆液配置
高压旋喷桩的浆液,采用抗腐蚀的矿渣水泥,水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比1∶1。搅拌灰浆时,先加水,然后加水泥,每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟,水泥浆应在使用前一小时制备,浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌,直到喷浆前。喷浆时,水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时,过滤筛,把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内,最后射出。
E、喷射注浆
在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统,设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好,各通道和喷嘴内不得有杂物,并做高压水射水试验,合格后方可喷射浆液。
旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制,并随时做好关于旋喷时间、用浆量、冒浆情况及压力变化等的记录。
喷射时,先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒,水泥浆与桩端土充分搅拌后,再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管,提升速度为200mm/min,直至设计加固标高顶时停止喷浆,在桩顶原位转动2min,保证桩顶密实均匀,中间发生故障时,应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即检查排除故障,重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m,防止固结体脱节。
F、冲洗
喷射施工完成后,应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净,防止凝固堵塞。管内、机内不得残存水泥浆,通常把浆液换成清水在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。
G、重复以上操作,进行下一根桩的施工。
3、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。
4、高压旋喷施工常见问题、预防措施及处理方法
七、基坑开挖过程中可能出现的各种问题的处理措施:
1、支护墙渗水、漏水的处理措施
①、对渗水、漏水量比较小的情况,在基坑内设排水沟,利用抽水泵将水排出基坑即可。
②、对渗水、漏水量较大,当没有泥沙带出的情况,可采用“引流-修补”的方法。即在渗水漏水严重的部位先在支护墙上水平(略向上)打入一根钢管,内径20-30mm,使其穿透支护墙进入墙背土体内,由此将水从该管中引出,而后将管边支护墙薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵,待修补封堵混凝土或砂浆达到一定强度后,再将钢管出水口封堵。如封住出水口后出现第二处深水漏水的情况,则再按上述方法进行“引流-修补”。如果引出的水为清水则不做修补也可,只须用抽水泵将引进基坑的水抽出即可。
③、对渗水、漏水量很大的情况,应查明原因,采取相应的措施。如渗水、漏水位置离地面不深处且位于施工低水位以上时,可将支护墙背开挖至漏水位置下500-1000mm,在支护墙后用密实混凝土进行封堵。如漏水位置较深,且在施工低水位以下时,则可在墙后采用高压喷射注浆方法,浆液中应掺入适量的水玻璃,使其能尽快凝结。
2、断桩及漏桩的处理措施
在成桩过程中有时会遇到无法清除的地下障碍,使支护桩形成断桩或漏桩的现象,在钻孔灌注桩施工中也会遇到塌孔等原因造成的断桩,这对支护墙的受力会带来影响,断桩或漏桩处也易造成严重漏水。
对施工过程中已知的或怀疑可能发生的断桩或漏桩,在基坑开挖前,应先对该桩位及桩背进行高压喷射注浆,保证其在开挖后不发生严重的漏水,以便开挖后处理。断桩如发生在基坑底面以上,则在开挖后用混凝土补浇填实。如断桩发生在基坑底面以下,则应在基坑开挖前在该桩后,增加2-3根桩,桩径可比原桩适当减小,桩长应与原桩相同。
对施工过程中未知的断桩或漏桩,开挖发现后应先进行止水处理,再用混凝土补浇填实,如止水有困难,也可采用“引流、修补”的方法进行封堵(方法如上)。
施工阶段未知的断桩,其位置又发生在基坑底面以下,则一般很难发现也很难修补。如果开挖后发现坑底支护桩边有严重的管涌、或土体隆起现象,应怀疑下部断桩或漏樁,此时,应先行堵漏,查明原因,如确系断桩,则可用高压喷射注浆(定喷或摆喷)予以修补,如不是断桩引起的,则有可能是坑底软土造成的抗隆起失稳造成的,则需要使用高压喷射注浆法对坑底进行土体加固。
3、防止侧向位移发展的措施
基坑开挖后,支护结构发生一定的位移是正常的,但如果位移过大,或位移发展过快,则往往会造成严重的后果,如发生这种情况,则应采取措施防止发生基坑坍塌。具体措施如下:
①、进行坑底加固,采用高压喷射注浆的方法提高被动区抗力。
②、支护墙体背卸载,即清除支护墙后一切堆载,同时挖去部分土体,进行卸载,挖土的宽度一般不少于3米,深度为2米左右。
③、加设支撑,采用钢管作为内支撑,型钢作为围檩,围檩可悬挂在冠梁上,内支撑的位置尽可能位于承台顶面以上。
④、设置混凝土围檩,即在开挖底面设置一圈混凝土围檩,如需要可适当配筋,围檩的尺寸不能影响承台的施工。
八、结语
采用钻孔灌注桩与旋喷桩组成支护止水围堰的施工方法, 能取得较好的经济效益, 同时可满足质量要求,它以施工简单,和施工质量易于控制等特点,适用于无法使用混凝土围堰及钢板桩围堰的承台施工。
参考文献
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[2]龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册.中国建筑工业出版社.1998年7月
[3]江正荣,朱国梁.简明施工计算手册(第二版).中国建筑工业出版社.1999年7月