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        高壓旋噴樁止水帷幕施工技術(shù)研究

        2022-05-06 14:28:19繆俊樺
        中國(guó)水運(yùn) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:高壓旋噴樁

        繆俊樺

        摘要:本文主要介紹了宿遷港泗陽(yáng)港區(qū)城西碼頭工程中高壓旋噴樁止水帷幕施工技術(shù)代替鋼板樁施工技術(shù)的可行性研究。通過(guò)對(duì)高壓旋噴樁止水帷幕施工工藝驗(yàn)證、施工參數(shù)設(shè)定、施工質(zhì)量控制以及施工效率等進(jìn)行論述,充分體現(xiàn)其可靠性、實(shí)用性等特點(diǎn)。

        關(guān)鍵詞:高壓旋噴樁;臨水基坑;止水帷幕

        中圖分類(lèi)號(hào):U655? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?? 文章編號(hào):1006—7973(2022)03-0128-03

        內(nèi)河碼頭工程施工中,通常需要在臨水面進(jìn)行基坑施工,在施工過(guò)程中,如何做好基坑的止水帷幕與側(cè)壁防檔是施工單位首要考慮的問(wèn)題,其不但是整個(gè)項(xiàng)目施工的重要環(huán)節(jié),也是保障現(xiàn)場(chǎng)施工安全的重點(diǎn)所在。在鄰水基坑施工中一般考慮使用鋼板樁,但是鋼板樁施工噪音巨大,振動(dòng)大,易破壞臨水面脆弱土體結(jié)構(gòu),從而在一定程度上造成了適用范圍較為局限,不適用于施工現(xiàn)場(chǎng)空間較小的情境。對(duì)此,現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)可以考慮在有限空間臨水面施工時(shí)采用高壓旋噴樁替代鋼板樁,以此充分發(fā)揮其作業(yè)噪音、占地與振動(dòng)較小等特點(diǎn)。文章結(jié)合高壓旋噴樁在工程實(shí)際的應(yīng)用,簡(jiǎn)述其施工工藝,簡(jiǎn)要論證高壓旋噴樁技術(shù)在臨水基坑應(yīng)用的可行性。

        1高壓旋噴樁工藝概述

        1.1高壓旋噴樁的概念及原理

        簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),加固土地與止水是高壓旋噴樁工藝的亮點(diǎn)所在。實(shí)際中,漿液會(huì)基于一定壓力通過(guò)高壓旋噴樁的噴嘴噴射,而土體結(jié)構(gòu)則會(huì)在噴射出的高壓射流下被破壞,緊接著圓柱形樁體會(huì)在設(shè)備注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升過(guò)程中逐漸形成,且保持著良好的強(qiáng)度。這一過(guò)程中,漿液與土體會(huì)得到充分的混合攪拌,從而在一定程度上保障了成柱質(zhì)量。

        噴漿量可按以下公式計(jì)算:

        Q=H1/V×q(1+β)

        式中:H1為噴射長(zhǎng)度 m,V 為提升速度 m/min,另外損失系數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)噴射量 L/min 分別為β、 q 。

        1.2布置形式

        高壓旋噴樁的布置形式要根據(jù)目的來(lái)選擇,用于基礎(chǔ)承重的選擇分離布置式的單樁。另外,可采用整體加固布置形式來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化土體的穩(wěn)定性,并起到避免基坑底部土體涌起的情況。用于地基中水平隔水層選擇水平封閉樁形式。此外,還可采用排樁與板樁用作止水帷幕,而用于地基中水平隔水層則可選擇水平封閉樁形式。

        2高壓旋噴樁成樁質(zhì)量的影響因素分析

        2.1固結(jié)體強(qiáng)度不均勻、縮頸

        噴射方法與機(jī)具的選擇與施工地址條件不符;噴漿設(shè)備出現(xiàn)過(guò)暫?,F(xiàn)象,且時(shí)間較長(zhǎng);地質(zhì)勘探情況不明,可能遇到未知的較硬的地質(zhì)層,漿液滲透不足,產(chǎn)生頸縮。由此可見(jiàn),能夠影響設(shè)備性能的因素有很多,或較快的拔管速度、或不同的滲透長(zhǎng)度、或不均勻的樁身直徑等。

        2.2設(shè)備壓力上不去

        設(shè)備閥門(mén)或接頭處有密封不嚴(yán)現(xiàn)象;設(shè)備部件如泵閥,油管有破損現(xiàn)象。塞油泵調(diào)壓過(guò)低土的土質(zhì)與含水率,在進(jìn)行靜壓沉樁作業(yè)過(guò)程中,場(chǎng)地局部遇到了暗浜、土質(zhì)不佳的情況等,而除上述情況外,實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)仍存有各種各樣情況會(huì)對(duì)最終的成樁質(zhì)量造成極大影響。

        2.3壓力驟然上升

        噴嘴堵塞;管道管路清洗不徹底,有異物、雜物堵塞管路;泵體或出漿管路有堵塞。

        2.4鉆孔沉管困難偏斜、冒漿

        地下有塊石、漂石、異物、垃圾等埋設(shè)物,地面未經(jīng)整平,鉆桿傾斜度不滿(mǎn)足規(guī)范要求。水泥漿實(shí)際需求量與設(shè)置注漿量相比偏差過(guò)大;冒漿則是因?yàn)橥翆涌紫堵蔬^(guò)大且與地表聯(lián)通,導(dǎo)致漿液無(wú)法在封閉的環(huán)境下充斥土體。不僅如此,設(shè)備孔口壓力較低的地方溢出漿液也較為常見(jiàn),從而表明漿液的需求量與實(shí)際注入量存在不均衡情況。

        3高壓旋噴樁施工工藝

        3.1工程概況

        該工程項(xiàng)目配置有多個(gè)泊位,總長(zhǎng)達(dá)到719米,共計(jì)9個(gè)2000噸級(jí)泊位,約每年可達(dá)到進(jìn)出口290、80萬(wàn)噸,且有著每年近370萬(wàn)噸左右的年吞吐量規(guī)模。臨水面基坑開(kāi)挖處土質(zhì)主要為②1層淤泥(Q42n)和③12層淤泥質(zhì)黏土(Q41m)。②1層淤泥局部分布,厚度1.9-3.4m;③12層淤泥質(zhì)黏土廣泛分布,層厚2.0-7.9m。根據(jù)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘測(cè)顯示,工程項(xiàng)目施工遭遇過(guò)量沉降及不均勻沉降的概率較高,現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)可能面臨深層滑移問(wèn)題,土體存在高流變性、壓縮性與含水量等特征。

        3.2施工安排

        高壓旋噴樁的設(shè)計(jì):簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),利用多管道混合漿液、高壓氣體與水進(jìn)行噴射的作業(yè)就是傳統(tǒng)三重管法旋噴,可實(shí)現(xiàn)800~2000mm 直徑左右的土體加固。但是,考慮到現(xiàn)場(chǎng)土體結(jié)構(gòu)的差異性,實(shí)際旋噴手段會(huì)依據(jù)不同的作業(yè)土層進(jìn)行調(diào)整。譬如,采用傳統(tǒng)的三重管法在淤泥及黏土層進(jìn)行作業(yè),并應(yīng)用新式三重管法在砂層及以下地質(zhì)進(jìn)行作業(yè)。即,高壓雙噴法。

        不僅如此,在傳統(tǒng)三重管法工藝的基礎(chǔ)上還延伸出了“改良版”。即,改用兩根噴水泥漿與單根噴空氣,用噴水泥漿管替代原有的噴水管的“空氣加雙高壓水泥漿三重管高壓旋噴樁”施工工藝:鉆桿內(nèi)部有兩根注漿管,下部接通4個(gè)直徑1.6mm 的噴漿孔,鉆桿內(nèi)部,漿管外部為氣管,下部在漿孔旁邊有4個(gè)氣孔。下鉆時(shí)注漿管攜帶水和空氣進(jìn)行下鉆,到達(dá)設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后,將水換成水泥漿進(jìn)行提升噴漿,具體如下圖所示:

        3.3高壓旋噴樁的施工

        3.3.1施工參數(shù)

        3.3.2 施工機(jī)械

        高壓旋噴樁工機(jī)械一般以步履式高壓旋噴樁機(jī)為主,其結(jié)構(gòu)構(gòu)造如下:

        3.4施工技術(shù)要點(diǎn)

        3.4.1鉆機(jī)就位

        為確保施工作業(yè)的質(zhì)量與安全,需針對(duì)空壓機(jī)、泥漿泵等設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)試,以確保實(shí)際運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。同時(shí),為盡可能縮減樁機(jī)控制鉆桿的偏差范圍,保障樁機(jī)的鉆桿與樁位維持垂直狀態(tài),作業(yè)需針對(duì)樁機(jī)的垂直度定時(shí)進(jìn)行檢測(cè),并通過(guò)測(cè)斜裝置進(jìn)一步校核,以確保鉆孔垂直度誤差不大于0.3%。在此之前,需以地面平整為基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)之上調(diào)平、對(duì)中樁機(jī),以此完成鉆機(jī)就位。

        3.4.2鉆孔引進(jìn)

        為確保作業(yè)進(jìn)展的順利,需在確保相關(guān)設(shè)備狀態(tài)的同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)試。即,試噴。不僅如此,為確保鉆孔深度的精準(zhǔn),現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)作業(yè)人員及管理人員需注意跟進(jìn)作業(yè)進(jìn)度,并做好實(shí)時(shí)記錄作業(yè),尤其是鉆孔下降深度的跟蹤記錄。

        3.4.3旋噴提升

        當(dāng)壓力值達(dá)到設(shè)定噴射壓力參數(shù)時(shí)開(kāi)始噴射作業(yè),旋噴管開(kāi)始逐步提升。這一過(guò)程中,相關(guān)作業(yè)人員需以3min 為最低標(biāo)準(zhǔn),保障噴嘴在下沉至設(shè)計(jì)深度時(shí)的旋轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng),以此確保旋噴樁底端的質(zhì)量。同時(shí),相關(guān)作業(yè)人員在旋噴提升前需注意孔口冒漿是否正常,并改用單泵在旋噴提升至砂層頂標(biāo)高時(shí)開(kāi)展噴射作業(yè)。

        實(shí)際中,旋噴作業(yè)需嚴(yán)格按照自下而上的順序展開(kāi)。另外,相關(guān)作業(yè)人員需注意雙泥漿泵的接通時(shí)機(jī),也就是在鉆至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后接通,并及時(shí)清理排出泥漿。不僅如此,為避免旋噴管出現(xiàn)扭斷,相關(guān)作業(yè)人員需注意拔管方向是否垂直、力度是否均勻,若作業(yè)途中突發(fā)設(shè)備異常、故障等情況,需立即終止作業(yè)進(jìn)行檢測(cè)、維修。

        3.4.4鉆機(jī)移位

        在鉆機(jī)移位前,相關(guān)作業(yè)人員需注意對(duì)注漿泵及輸送管道的清洗,且需在旋噴提升至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)結(jié)束旋噴作業(yè)。

        注意要點(diǎn):

        (1)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)相關(guān)控制設(shè)備、管路系統(tǒng)等重要設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)試,保持管路通暢,且需注意雜物在管路、噴嘴等區(qū)域的殘留、堆積。不僅如此,相關(guān)作業(yè)人員需重復(fù)檢測(cè)設(shè)備的密封性,避免設(shè)備部件接頭、閥門(mén)存在安全隱患。

        (2)嚴(yán)格按照施工作業(yè)要求,對(duì)作業(yè)進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤記錄,尤其是鉆孔下降深度等重要環(huán)節(jié)的跟蹤記錄。

        (3)旋噴作業(yè)需嚴(yán)格按照自下而上的順序展開(kāi),且相關(guān)作業(yè)人員需注意觀察設(shè)備噴射壓力與設(shè)置壓力情況,達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值后才可展開(kāi)噴射作業(yè)。同時(shí),噴射注漿需在噴嘴達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)開(kāi)始,且需嚴(yán)格按照施工參數(shù)進(jìn)行作業(yè)。

        (4)為避免漿管出現(xiàn)扭斷,需嚴(yán)格按照先噴漿后旋轉(zhuǎn)、提升的次序開(kāi)始旋噴作業(yè)。

        (5)為確保成樁質(zhì)量,相關(guān)作業(yè)人員需避免噴漿作業(yè)出現(xiàn)水泥漿沉淀情況。同時(shí),需嚴(yán)格按照現(xiàn)存施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水泥漿水灰比的配比。另外,水泥漿應(yīng)隨拌隨用,根據(jù)施工進(jìn)度制備,且需相關(guān)負(fù)責(zé)人實(shí)時(shí)監(jiān)督拌合作業(yè),避免拌合時(shí)長(zhǎng)低于3min。

        (6)現(xiàn)存施工作業(yè)出現(xiàn)突發(fā)情況,相關(guān)作業(yè)人員應(yīng)立即終止作業(yè),且相關(guān)負(fù)責(zé)人需及時(shí)查明原因,確保作業(yè)安全。譬如,高壓噴射注漿大量冒漿,以及驟然下降、上升等。

        4結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)高壓旋噴樁施工技術(shù)的探索和研究,制定施工操作規(guī)程,優(yōu)化了施工各項(xiàng)參數(shù),總結(jié)了一套完整施工技術(shù),施工質(zhì)量、施工進(jìn)度得到保證,并通過(guò)在施工過(guò)程中的不斷改進(jìn)與優(yōu)化,節(jié)約項(xiàng)目成本。在公司施工項(xiàng)目類(lèi)別日益增多,地域跨度日益增大的背景下,通過(guò)研究、總結(jié)和完善,以期為以后類(lèi)似臨水、高飽水地質(zhì)施打高壓旋噴樁止水帷幕工程提供經(jīng)驗(yàn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1] JTS 257-2008,水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].[2] JTS 147-1-2010,港口工程地基規(guī)范[S].

        [3] JGJ79-2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

        [4] JTS 133-2010,水運(yùn)工程測(cè)量質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [5] HGT20691-2006,高壓噴射注漿施工操作技術(shù)規(guī)范[S].

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