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        高壓旋噴注漿技術(shù)在人工挖孔樁施工中的應(yīng)用

        2018-11-09 08:37:38張明亮
        建筑施工 2018年7期
        關(guān)鍵詞:粉細(xì)砂面層夾層

        劉 虎 張明亮,2 江 波 黃 清

        1. 湖南省第六工程有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410015;2. 湖南建工集團(tuán)有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410004;3. 湖南長(zhǎng)順項(xiàng)目管理有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410114

        1 工程背景

        1.1 工程介紹

        湖南廣電節(jié)目生產(chǎn)基地項(xiàng)目沿中央主軸南北兩側(cè)共布置了7個(gè)建筑單體(圖1),下設(shè)整體地下室,地下室層數(shù)為1~4層。本工程采用人工挖孔樁,施工總樁數(shù)為955根,樁徑在1.1~1.7 m之間,樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)為不小于6.5 m,且擴(kuò)大頭直徑大于2 m時(shí)樁長(zhǎng)不小于3倍擴(kuò)大頭直徑。樁身及護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35、C40,持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。實(shí)際樁長(zhǎng)須依據(jù)施工勘察報(bào)告逐一確定,結(jié)合已有樁長(zhǎng)數(shù)據(jù),部分樁長(zhǎng)超過(guò)16 m,個(gè)別樁長(zhǎng)甚至長(zhǎng)達(dá)28.91 m。

        圖1 工程單體布置

        1.2 地質(zhì)狀況

        根據(jù)施工勘察(超前鉆)結(jié)果,工程場(chǎng)地內(nèi)目前埋藏地層主要為白堊系神皇山組泥質(zhì)粉砂巖和礫巖?;娱_(kāi)挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高后,面層可見(jiàn)有3條軟弱夾層帶分布(圖2),場(chǎng)內(nèi)存在較多軟弱夾層(粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土),其中有1根樁穿越夾層累計(jì)厚度達(dá)到19.1 m。

        圖2 軟弱夾層范圍分布及施工分區(qū)布置示意

        2 樁基施工現(xiàn)狀及處理措施

        2.1 樁基施工現(xiàn)狀

        1)根據(jù)施工勘察(超前鉆)結(jié)果,本工程大部分鉆孔鉆至持力層(中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖⑨層)時(shí)遇到軟弱夾層,軟弱夾層厚度不一。同時(shí)在前期試樁和塔吊基礎(chǔ)樁開(kāi)挖過(guò)程中已發(fā)生涌砂(泥)及流砂(泥)情況,且人工挖孔樁施工處于春夏季,基坑內(nèi)水位高,透水層位置地下水位已明顯高于基坑底標(biāo)高,地下水較豐富。

        2)由于軟弱夾層的存在,人工挖孔樁最長(zhǎng)達(dá)28.91 m。

        2.2 處理措施

        為了保證人工挖孔樁施工作業(yè)中的人身安全及護(hù)壁質(zhì)量,必須對(duì)軟弱夾層的單根人工挖孔樁四周先行進(jìn)行加固處理,經(jīng)與設(shè)計(jì)院及技術(shù)專家人員多次論證后選擇單樁二重管法高壓旋噴注漿加固工藝。

        3 施工場(chǎng)地布置

        本工程地下室根據(jù)后澆帶位置劃分為16塊相對(duì)獨(dú)立的施工區(qū)域(見(jiàn)圖2),高壓旋噴注漿加固的場(chǎng)地布置除應(yīng)滿足施工的要求外,還應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)方面著重考慮:

        1)當(dāng)車(chē)輛、設(shè)備通道跨過(guò)施工后澆帶時(shí)(地下室底板后澆帶已根據(jù)方案設(shè)置為基坑內(nèi)臨時(shí)排水并開(kāi)挖完成)需要鋪設(shè)鋼質(zhì)路基箱。

        2)因高壓旋噴樁施工工藝需要,鉆機(jī)鉆孔、噴射作業(yè)冒漿、清洗、機(jī)械移位等工序均不可避免地對(duì)基坑底土體造成破壞,因此在局部地基軟弱致使車(chē)輛及設(shè)備無(wú)法通行處須鋪鋼質(zhì)路基箱。

        3)在水泥漿攪拌區(qū)域,需要設(shè)置專門(mén)的水泥堆放場(chǎng)地,并應(yīng)有排水、防水、防潮等措施。

        4)每個(gè)水泥攪拌區(qū)域附近均應(yīng)設(shè)置沉淀池,用來(lái)收集泥漿制作及設(shè)備清洗過(guò)程中產(chǎn)生的污水。污水經(jīng)沉淀后用污水泵將其抽至基坑內(nèi)臨時(shí)排水溝,最終通過(guò)基坑內(nèi)集水井抽排至基坑外排水系統(tǒng),水泥漿與泥漿的混合物終凝固化后轉(zhuǎn)運(yùn)至西側(cè)場(chǎng)內(nèi)土方堆場(chǎng)翻曬晾干后外運(yùn)。

        5)經(jīng)計(jì)算,當(dāng)人工挖孔樁和高壓旋噴加固同時(shí)進(jìn)行時(shí),現(xiàn)場(chǎng)的用電會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷的情況,此時(shí)需要考慮在現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)1臺(tái)功率為500 kW的柴油發(fā)電機(jī),供2套高壓旋噴鉆機(jī)機(jī)組使用。

        4 高壓旋噴注漿施工工藝

        4.1 高壓旋噴注漿設(shè)計(jì)

        根據(jù)實(shí)際情況,對(duì)位于軟弱夾層地質(zhì)條件下的人工挖孔樁四周環(huán)形布置高壓旋噴注漿孔,固化軟弱夾層,降低涌砂、坍孔發(fā)生概率,確保人工挖孔樁施工作業(yè)安全與護(hù)壁質(zhì)量[1-3]。需高壓旋噴加固的軟弱夾層有5類(lèi):面層厚度超過(guò)5 m的粉質(zhì)黏土;面層厚度超過(guò)4 m的粉細(xì)砂;非面層夾層厚度超過(guò)2 m的粉質(zhì)黏土;非面層厚度超過(guò)2 m的粉細(xì)砂;非面層粉質(zhì)黏土與粉細(xì)砂連續(xù)厚度超過(guò)2 m。

        考慮本工程軟弱夾層以粉細(xì)砂為主,部分為粉質(zhì)黏土(含砂量高)的特點(diǎn),經(jīng)設(shè)計(jì)院驗(yàn)算及多次專家論證后,本工程高壓旋噴注漿孔直徑設(shè)為600 mm,同一人工挖孔樁四周環(huán)形布置的各高壓旋噴注漿孔中心距人工挖孔樁邊100 mm,中心弧形間距371~398 mm,理論旋噴搭接長(zhǎng)度205~234 mm。根據(jù)軟弱夾層區(qū)域人工挖孔樁的4種樁徑(1.7、1.4、1.3、1.1 m),分別設(shè)計(jì)4種布置形式(圖3)。

        4.2 高壓旋噴注漿施工流程

        圖3 不同樁徑高壓旋噴注漿孔布置

        高壓旋噴注漿系利用高壓泵將水泥漿液通過(guò)鉆桿端頭的特制噴頭,以高速水平噴入土體,借助液體的沖擊力切削土層,同時(shí)鉆桿一面以一定的速度旋轉(zhuǎn),一面低速徐徐提升,使土體與水泥漿充分旋噴混合凝固,形成具有一定強(qiáng)度的圓柱固結(jié)體(即旋噴樁),從而使地基得到加固。其工藝流程為:鉆機(jī)就位→調(diào)整鉆架角度→鉆孔→插管→試噴→噴射注漿作業(yè)→噴射結(jié)束→拔管→器械清洗。

        經(jīng)論證,本工程確定的高壓旋噴注漿技術(shù)參數(shù)為:旋噴固結(jié)體直徑為600 mm,旋噴提升速度為12~15 cm/min,回轉(zhuǎn)速度為10~15 r/min,水泥漿液流壓力為25~28 MPa,水泥漿液流量為60 L/min,空氣壓力≥0.7 MPa,水灰比為0.8。高壓旋噴樁噴射成孔水泥用量約350 kg/m。此外,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔實(shí)際地質(zhì)情況及類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn),若施工過(guò)程中所遇地下水處于流動(dòng)狀態(tài)且水壓過(guò)高,將導(dǎo)致旋噴樁不易成形,影響旋噴注漿成樁質(zhì)量,這時(shí)可適時(shí)摻加2%~4%的水玻璃(模數(shù)為2.3~3.4,溶液濃度為20~30 °Be'),加快旋噴樁的凝結(jié)以保證注漿質(zhì)量。

        5 結(jié)語(yǔ)

        高壓旋噴注漿施工完成后,對(duì)應(yīng)每根人工挖孔樁形成了單樁止水帷幕,通過(guò)人工挖孔樁施工,驗(yàn)證了高壓旋噴注漿加固工藝的可行性。對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的軟弱夾層采用高壓旋噴注漿加固處理,見(jiàn)效快、經(jīng)濟(jì)合理,不僅有效保證了人工挖孔樁工程的施工作業(yè)安全,也為今后類(lèi)似工程的施工積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

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