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建筑基坑工程施工中旋喷桩施工技术的运用研究

摘 要:高压旋喷桩施工技术利用射流作用切割搅拌地层,改变原地层的结构和组成,同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体,以达到加固地基和防渗的目的。本文首先阐述了建筑基坑施工中旋喷桩施工技术的施工准备,接着分析了施工过程中的控制,最后对注浆工艺及质量控制进行了探讨。
  关键词:建筑基坑工程;地基加固;高压旋喷桩
  1 引言
  随着社会的发展,城市化进程的加快,越来越多的建筑拔地而起,大厦密集,城市道路四通八达,但是于此同时,问题也接踵而来:用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞、生态失衡、环境恶化、这给人们居住生活带来很大影响,也制约着经济与社会的进一步发展。在这种情况下,人们转向对城市地下空间的开发利用,由此出现大量的基坑工程。在基坑工程施工中,为保证基坑结构的稳定、基坑内施工安全以及防渗的目的,往往需要对基坑进行加固。在地基加固施工中,高压旋喷桩因其具有施工占地少、振动小、噪音小、无污染等优点和显著的施工效果而逐渐得到广泛应用。为了使高压旋喷桩发挥应有的作用,有必要根据工程实际情况制定切实可行的施工方案。
  2 施工准备
  施工前,应认真做好以下准备工作:(1)根据现场实际情况,清理、整平场地,然后根据图纸进行放线;(2)结合设计要求和相关技术法规,做好安全教育和安全文明建设工作,根据业主和监理单位的要求,确定试桩的合适位置,通过试桩确定必要的技术参数,如喷射的种类、提升速度、喷浆压力、喷嘴直径、浆液粘稠度等;(3)进行图纸评审前的各项工作;(4)与施工单位和监理单位密切接触和合作;(5)供水连接和现场硬化;(6)建立必要的生活设施。
  3 施工放样
  严格按照设计放样定孔位,其误差控制在设计及规范允许范围内,桩位中心点钉入小木楔并做标记。
  4 钻机定位
  将钻机移动至设计孔位上,将钻头对准孔位中心,同时调整钻机,放置平稳。为保证钻孔达到设计要求的垂直度,钻机就位后作水平校正,使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。旋喷注浆管的允许倾斜度不得大于1.5%,先进行低压(0.5MPa)射水试验,以检查喷嘴是否畅通,压力是否正常。
  5 钻孔
  在设计桩位的中心先用钻机钻一为旋喷管插入用的导孔,孔深须达到预定深度。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。
  6 制备水泥浆
  桩机移位时,即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先加水,再将水泥和外加剂倒入,开始搅拌,打开搅拌桶底部阀门,放入筛网(孔径0.8mm),过滤后流入浆液池,然后通过泥浆泵抽进第二道筛网(孔径0.8mm),第二次过滤后流进浆液桶中,待压浆时用。
  7 钻孔插管
  将喷管插入地层预定的深度。在钻孔插管过程中,为防止泥沙堵塞喷嘴,可边射水、边插管,水压力一般不超过1MPa,压力过高则容易将孔壁射塌。
  8 喷射作业
  喷浆管到达设计深度后,停止钻进,旋转不停,高压泥浆泵压力加到施工设计值,喷浆30s后,边喷浆、边旋转,同时严格按照设计和试桩确定提升速度提升钻杆。在施工过程中,技术人员时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力等参数是否符合要求,并做好记录。
  9 质量控制
  9.1 施工必须严格按照设计参数和规范进行
  未经批准不得变更参数。在施工过程中,钻杆的提升速率控制在200mm/min,旋喷速率控制在20r/min,泵的压力控制在35MPa。在喷浆施工中,需预留长约500mm的桩头,以避免浆液收缩对桩顶强度和仰角的不利影响。在注浆过程中,保证注浆的连续性和一致性。无论停止注水的原因如何,在恢复注水前必须至少进行500毫米的粘接,以避免造成砂泥现象。高压喷射时,如果压力突然变化,会使冒浆量大大增加,或者没有冒浆,则必须停止喷射检查。确定原因后,应采取有效措施。考虑到旋喷桩整体强度较低,应采用人工开挖桩头的方法。不可能用机械设备野蛮挖掘,影响桩体的完整性,对桩体造成破坏。不得使用大型重锤打坏桩头,以免损坏下桩体。
  9.2 旋喷
  根据从下到上的顺序,如果施工中发生停机故障,维护后至少要向下处理500mm,以保证桩身具有良好的完整性。考虑到天然地面地质的复杂性,整个深度范围内的土层不断变化,土壤颗粒的组成、紧致度、含水量都有很大的差异,如果使用同一参数进行施工,则不能保持固结体的直径,最终对承载能力产生不利影响。在这方面,应采取不同的措施喷浆,特别是泥层和硬土层,并适当减慢旋喷和升降速度,喷浆过程中的压力也可适当增加。
  9.3 复喷
  在保持旋喷技术参数的基础上,在同一土层内进行重复注浆。这样可以保证注浆的损伤长度,起到增加桩径的作用,保证固结体的强度。在注浆过程中,随着反复喷浆次数的增加,固结体强度的影响明显增强。
  9.4 冒浆处理
  旋喷施工中,一些土颗粒不可避免地会从管壁向地面冒出来。通过观察,掌握土层的实际情况,判断旋喷效应,确定参数是否合理。结合相关经验,当喷浆量在总喷浆量的20%以内时,为正常现象。如果超过20%,应在查明原因后立即处理。
  流量保持不变,但压力下降时,需要检查是否有泄漏,必要时拆除注浆管,检查是否密封。
  冒浆不连续或者根本不连续的,用适当的再注射处理;检查发现周围有暗道和空隙时,不提升注浆管,同时降低气压力流量,继续注浆直至冒浆为止,或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆直到冒浆为止,或采用速凝浆液,使浆液在注浆管附近凝固。冒浆量大一般是有效喷射范围与注浆量不相适应,注浆量大大超过所需浆量所致。双管法施工可适当缩小喷射孔径,提高喷射压力,基本保持注浆量不变;如仍无效时,可加快提升速度和旋摆喷速度。
  9.5 固结体的形状控制
  通过调节旋喷压力和实际喷浆量,可以控制固结体的形状。一般工程的固结体形状为圆柱形,施工时应同时进行旋喷喷浆。为了保证深层成型的质量,在喷底时,有必要增加喷底的压力,反复喷底。
  9.6 保证桩顶强度
  在使用水泥浆进行注浆的过程中,水泥浆具有一定的沉淀效果,因此会收缩。这会在固结体的顶部产生凹坑,其深度会受到所使用的浆液、固结体的直径和孔的深度的影响以及其他因素。针对这一现象,应采取超高旋喷、倒灌等有效措施加以应对。
  9.7 防串孔
  可以采取下列措施防止串孔现象的发生:在施工过程中,机组采取跳打的施工方法;在高压缩土层适当减小喷浆压力;加快提升速度和旋转速度。
  10 结束语
  高压旋喷桩是基础加固中常用的技术措施之一。为了保证喷桩施工的质量,达到理想的加固效果,必须从施工准备阶段到质量检验阶段做好施工控制工作,并注意各环节的重点控制内容,消除所有可能影响喷浆质量的因素。
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