论文部分内容阅读
摘 要:单管旋喷注浆法对桥涵地基处理是一种有效形式,本文介绍了单管旋喷注浆法的定义,以及在设备选型、试桩、施工准备、施工工艺流程、设计参数及要求、质量检验等环节的施工控制。关键词:高压喷射注浆法; 单管旋喷注浆法; 施工控制
高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。根据注浆设备和注浆管的不同,可分为:单管法、双管法和三管法;根据喷射方式的不同,可分为:旋喷、定喷和摆喷;加固形状可分为:圆柱状、壁状、条状和块状。其中单管旋喷注浆法是高压喷射注浆法的主要类型之一,在实际工程中应用广泛,这里侧重介绍。单管旋喷注浆法是利用钻机等设备,把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷咀,置入岩土层预定深度后,使用高压注浆泵,以20MPa以上的压力,把浆液(水泥浆)从喷咀中喷射出去切割破坏土体,同时借助注浆管的旋转和提升运动,使浆液与切割下来的土体搅拌混合,经过一定时间凝固后,在土层中形成圆柱状的水泥土固结体,又称为单管旋喷桩。
如何有效地控制单管旋喷法的成桩质量,确保地基处理的效果是我们在工程实践中不断探索的一个课题。
一、设备选型
单管旋喷注浆法使用的主要设备是高压注浆泵、旋喷钻机、注浆管(底部带喷咀)、输浆管等。
1、高压注浆泵是关键的设备,通过它的高压才能使浆液切割土体,达到要求的喷射范围,形成一定直径的桩体。目前国内多采用天津市聚能高压泵厂、沃特泵业有限公司、通洁高压泵制造有限公司生产的专用旋喷高压注浆泵,型号有XPB—90、GZB—40A、GPB—90等。
2、旋喷钻机主要作用是把注浆管(底部带喷咀)送到设计深度,满足设计要求的提升和旋转注浆管。目前国内多采用江苏无锡探矿机械总厂、重庆探矿机械厂等生产的钻机,经过一定的改进而成,型号有XP—30、G—2A、MGJ—50等。
3、输浆管为内径Φ21的橡胶钢丝软管或内径Φ21的钢管,能够承受45MPa以上的压力。它的主要作用是连接高压泵与旋喷钻机,输送浆液。
4、注浆管一般使用Φ42或Φ50钻杆,底部带有特制的喷咀,喷咀直径为一般为2.0mm—3.0mm,实际多采用2.3mm—2.5mm。
二、施工控制
1、试桩及施工参数的确定。施工前应当根据设计资料,结合工程实际情况进行现场试验或试验性施工,即试桩。只有通过试桩,才能检验施工设备是否满足设计要求,才能确定施工参数及施工工艺。在试桩时注意以下几个方面:
(1)成孔时判断处理区地层情况是否与设计资料一致;
(2)初定几组不同的施工参数,进行三根以上的试桩;
(3)当涂层中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高含量的有机质时,以及地下水流速过大等,必须通过试桩确定其适用性;试桩完成经过一定时间(七天以上)后,可以开挖一定深度进行桩体外观检查,测量桩径,同时在桩体上取芯,进行无侧限抗压试验,获取抗压强度值。从实测桩径、抗压强度值中选取满足设计要求的一组施工参数,包括注浆压力、提升、旋转速度、浆液水灰比等。
2、施工工艺方面的控制。
(1)钻机就位、成孔:钻机就位应准确,偏差不大于50mm;成孔时保持成孔的垂直度,不大于1.5%;成孔深度必须满足设计要求。
(2)浆液配制搅拌:为了保证浆液的浓度,应当采用二次搅拌配制浆液,即在第一只搅拌桶中按确定的水灰比配制并搅拌水泥浆液。搅拌3-5分钟后放入第二只搅拌桶中待用。禁止采用一只搅拌桶,一边配浆一边抽浆,否则难以控制浆液水灰比。在实际施工时,还可以使用比重计随时测量浆液比重。如水灰比1:1的水泥浆液比重为1.49;水灰比0.75:1的水泥浆液比重为1.62;水灰比1.5:1的水泥浆液比重为1.37。
(3)下注浆管、喷射注浆:注浆管必须下到成孔深度(即设计深度),喷射注浆时注浆压力、提升速度、旋转速度、浆液水灰比必须按照经过试桩后确定的施工参数值,由下而上地进行。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。
(4)冲洗注浆管路、移置到下一孔位。
3、注浆材料及注浆量的控制。
(1)注浆材料主要为水泥浆液,强度等级为32.5及以上的普通硅酸盐水泥,可以根据设计要求加入适量的外加剂(如早强剂CaCl2、速凝剂水玻璃等)。
(2)注浆量必须满足设计要求,与设计桩径、桩长、桩体抗压强度等有关,可以通过以下两个公式计算,取二者之较大值作为旋喷浆液用量。
按旋喷固结体的体积需要量计算:Q=3.14×D2×H×(1+B)/4(公式一)
其中:Q—旋喷浆液用量(m3); D—桩体直径(m);
H—桩长(m);B—损失系数,可选用0.1—0.3。
按旋喷工艺参数要求计算:Q=(H/V)×q×(1+B)(公式二)
其中:Q—旋喷浆液用量(m3);q—高压注浆泵的排浆量(L/min);
H—桩长(m);B—损失系数,可选用0.1—0.3;
V—注浆管提升速度(m/min)。
根据旋喷浆液用量、浆液水灰比可以计算出桩体每米所需水泥用量。
4、施工记录。施工记录主要内容为:工程名称、桩编号、施工日期、注浆时间、注浆长度(深度)、施工注浆各项参数等,应当如实记录。一般采用《桥涵施工规范》(TB10203-2002)能够较全面地反映了旋喷注浆的情况。也可以在此记录表的基础上,依据设计要求做出适当调整。
5、旋喷注浆异常情况的控制。在高压喷射注浆施工过程中,有一定数量的土粒,随着一部分浆液沿着孔壁或注浆管管壁冒出地面,根据经验,冒浆(主要含土粒、浆液)量小于注浆量20%为正常现象,超过20%或不冒浆时,应及时查明原因并采取相应的措施。
6、当处理既有建筑地基时的控制。应当采用速凝浆液、跳孔注浆或对称注浆、冒浆回灌等措施;必须对既有建筑进行变形监测,并根据监测结果,调整施工顺序。
7、质量检验方面的控制。旋喷桩的质量检验目前主要依据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202—2002)、《路基工程施工质量验收标准》(TB10414—2003J285—2004),从以下两个方面检验:
(1)、主控项目:水泥及外加剂质量、水泥用量、桩体强度或完整性、复合地基承载力。
(2)、一般项目:钻孔位置、钻孔垂直度、孔深、注浆压力、桩体搭接、桩体直径、桩身中心允许偏差。
参考文献:
〔1〕《桥涵施工规范》(TB10203—2002J162—2002).
〔2〕《路基工程施工质量验收标准》(TB10414—2003J285—2004).
高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。根据注浆设备和注浆管的不同,可分为:单管法、双管法和三管法;根据喷射方式的不同,可分为:旋喷、定喷和摆喷;加固形状可分为:圆柱状、壁状、条状和块状。其中单管旋喷注浆法是高压喷射注浆法的主要类型之一,在实际工程中应用广泛,这里侧重介绍。单管旋喷注浆法是利用钻机等设备,把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷咀,置入岩土层预定深度后,使用高压注浆泵,以20MPa以上的压力,把浆液(水泥浆)从喷咀中喷射出去切割破坏土体,同时借助注浆管的旋转和提升运动,使浆液与切割下来的土体搅拌混合,经过一定时间凝固后,在土层中形成圆柱状的水泥土固结体,又称为单管旋喷桩。
如何有效地控制单管旋喷法的成桩质量,确保地基处理的效果是我们在工程实践中不断探索的一个课题。
一、设备选型
单管旋喷注浆法使用的主要设备是高压注浆泵、旋喷钻机、注浆管(底部带喷咀)、输浆管等。
1、高压注浆泵是关键的设备,通过它的高压才能使浆液切割土体,达到要求的喷射范围,形成一定直径的桩体。目前国内多采用天津市聚能高压泵厂、沃特泵业有限公司、通洁高压泵制造有限公司生产的专用旋喷高压注浆泵,型号有XPB—90、GZB—40A、GPB—90等。
2、旋喷钻机主要作用是把注浆管(底部带喷咀)送到设计深度,满足设计要求的提升和旋转注浆管。目前国内多采用江苏无锡探矿机械总厂、重庆探矿机械厂等生产的钻机,经过一定的改进而成,型号有XP—30、G—2A、MGJ—50等。
3、输浆管为内径Φ21的橡胶钢丝软管或内径Φ21的钢管,能够承受45MPa以上的压力。它的主要作用是连接高压泵与旋喷钻机,输送浆液。
4、注浆管一般使用Φ42或Φ50钻杆,底部带有特制的喷咀,喷咀直径为一般为2.0mm—3.0mm,实际多采用2.3mm—2.5mm。
二、施工控制
1、试桩及施工参数的确定。施工前应当根据设计资料,结合工程实际情况进行现场试验或试验性施工,即试桩。只有通过试桩,才能检验施工设备是否满足设计要求,才能确定施工参数及施工工艺。在试桩时注意以下几个方面:
(1)成孔时判断处理区地层情况是否与设计资料一致;
(2)初定几组不同的施工参数,进行三根以上的试桩;
(3)当涂层中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高含量的有机质时,以及地下水流速过大等,必须通过试桩确定其适用性;试桩完成经过一定时间(七天以上)后,可以开挖一定深度进行桩体外观检查,测量桩径,同时在桩体上取芯,进行无侧限抗压试验,获取抗压强度值。从实测桩径、抗压强度值中选取满足设计要求的一组施工参数,包括注浆压力、提升、旋转速度、浆液水灰比等。
2、施工工艺方面的控制。
(1)钻机就位、成孔:钻机就位应准确,偏差不大于50mm;成孔时保持成孔的垂直度,不大于1.5%;成孔深度必须满足设计要求。
(2)浆液配制搅拌:为了保证浆液的浓度,应当采用二次搅拌配制浆液,即在第一只搅拌桶中按确定的水灰比配制并搅拌水泥浆液。搅拌3-5分钟后放入第二只搅拌桶中待用。禁止采用一只搅拌桶,一边配浆一边抽浆,否则难以控制浆液水灰比。在实际施工时,还可以使用比重计随时测量浆液比重。如水灰比1:1的水泥浆液比重为1.49;水灰比0.75:1的水泥浆液比重为1.62;水灰比1.5:1的水泥浆液比重为1.37。
(3)下注浆管、喷射注浆:注浆管必须下到成孔深度(即设计深度),喷射注浆时注浆压力、提升速度、旋转速度、浆液水灰比必须按照经过试桩后确定的施工参数值,由下而上地进行。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。
(4)冲洗注浆管路、移置到下一孔位。
3、注浆材料及注浆量的控制。
(1)注浆材料主要为水泥浆液,强度等级为32.5及以上的普通硅酸盐水泥,可以根据设计要求加入适量的外加剂(如早强剂CaCl2、速凝剂水玻璃等)。
(2)注浆量必须满足设计要求,与设计桩径、桩长、桩体抗压强度等有关,可以通过以下两个公式计算,取二者之较大值作为旋喷浆液用量。
按旋喷固结体的体积需要量计算:Q=3.14×D2×H×(1+B)/4(公式一)
其中:Q—旋喷浆液用量(m3); D—桩体直径(m);
H—桩长(m);B—损失系数,可选用0.1—0.3。
按旋喷工艺参数要求计算:Q=(H/V)×q×(1+B)(公式二)
其中:Q—旋喷浆液用量(m3);q—高压注浆泵的排浆量(L/min);
H—桩长(m);B—损失系数,可选用0.1—0.3;
V—注浆管提升速度(m/min)。
根据旋喷浆液用量、浆液水灰比可以计算出桩体每米所需水泥用量。
4、施工记录。施工记录主要内容为:工程名称、桩编号、施工日期、注浆时间、注浆长度(深度)、施工注浆各项参数等,应当如实记录。一般采用《桥涵施工规范》(TB10203-2002)能够较全面地反映了旋喷注浆的情况。也可以在此记录表的基础上,依据设计要求做出适当调整。
5、旋喷注浆异常情况的控制。在高压喷射注浆施工过程中,有一定数量的土粒,随着一部分浆液沿着孔壁或注浆管管壁冒出地面,根据经验,冒浆(主要含土粒、浆液)量小于注浆量20%为正常现象,超过20%或不冒浆时,应及时查明原因并采取相应的措施。
6、当处理既有建筑地基时的控制。应当采用速凝浆液、跳孔注浆或对称注浆、冒浆回灌等措施;必须对既有建筑进行变形监测,并根据监测结果,调整施工顺序。
7、质量检验方面的控制。旋喷桩的质量检验目前主要依据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202—2002)、《路基工程施工质量验收标准》(TB10414—2003J285—2004),从以下两个方面检验:
(1)、主控项目:水泥及外加剂质量、水泥用量、桩体强度或完整性、复合地基承载力。
(2)、一般项目:钻孔位置、钻孔垂直度、孔深、注浆压力、桩体搭接、桩体直径、桩身中心允许偏差。
参考文献:
〔1〕《桥涵施工规范》(TB10203—2002J162—2002).
〔2〕《路基工程施工质量验收标准》(TB10414—2003J285—2004).