三重管旋喷止水（共2篇）
三重管旋喷止水 篇1
摘要：本文通过福州茶亭街地下配套交通工程深基坑支护结构的项目实例,介绍了三重管旋喷桩止水帷幕的施工工艺与质量控制措施,对类似工程的施工有一定的借鉴意义。
关键词：深基坑,三重管旋喷桩,施工工艺,质量控制
1 前言
在城市深基坑工程中,由于受到周围环境的制约,需要采取基坑支护结构以保证基坑边坡土体的稳定与地下结构的正常施工以及周围临近建筑物的安全。在地下水位较高时,支护结构必须同时解决好挡土和止水的问题。旋喷桩是近年来应用较为广泛的止水桩。三重管旋喷桩因其喷射压力高,成桩直径大,施工质量稳定而适用于较为复杂地质条件中。福州茶亭街地下配套交通工程工程地质情况复杂、地下障碍物多,设计采用三重管旋喷桩为深基坑止水帷幕。现将该工程的施工情况做个介绍。
2 工程概况
2.1 基坑设计概况
茶亭街地下配套交通工程位于福州市八一七中路。设计为地下二层岛式车站,车站两端延伸矩形地下区间,北端至高桥路口,南端至茶亭公园,两端设置盾构工作井。基坑采用长套筒钻孔灌注桩围护结构形式,止水帷幕采用￠800@600的单排三重管旋喷桩。基坑周长约1000米。旋喷桩总桩数为2752根。桩长为20~25米。
2.2 场地地质概况
本工程各土层情况简要描述如下:①杂填土(施工时已挖除),②粉质粘土(施工时已挖除),③淤泥夹砂,④中砂夹淤泥,④1淤泥夹砂,⑤粉质粘土,⑥中砂,⑦砾砂。基坑开挖范围内土层主要为③、④、⑤、⑥。地下水位主要为④中砂夹淤泥层中的承压水,埋深1.1~1.5m(罗零标高)。
3 旋喷桩止水帷幕工作原理
三重管旋喷桩是用钻杆钻至预定深度后,用高压脉冲泵通过安装在三重管底端的特殊喷嘴向四周喷射水泥浆液,同时三重管边旋转边提升,用高压射流破坏土体结构并使破坏的土体与浆液混合胶结,经硬化后形成上下直径大致相同的圆柱体,以达到改良土壤加固地基和止水防渗的目的。三重管旋喷桩机工作机构由导流器、三重钻杆和喷头三部分组成。它具有能同时输送水、气、浆三种介质而不互相串流的特点。三重钻杆有两种形式,一种是在直径较大的钢管中装入三根园钢管,另一种是三根不同直径的同心钢管套在一起。喷头接在钻杆底部,喷头上设置一个水、气同辐射的喷嘴,在下部端口或侧面注浆,实现水、气同辐射和浆液注入而不互相串流。本工程采用的是第二种形式。
本工程通过旋喷桩和灌注桩相互搭接,形成一道连续的止水帷幕来隔断地下水进入基坑的施工区域,使基坑开挖和地下结构施工得以顺利进行,同时应确保基坑周边环境不因地下水渗流而产生过大的位移变形。
4 旋喷桩施工工艺
4.1 施工准备
开工前做好三通一平的准备。预先挖设排浆沟,确保施工中废弃的返浆排入排浆沟中。排浆沟的大小根据施工进度、旋喷量及返浆的外运量情况确定。在开挖排浆沟的同时,对于已施工的灌注桩端产生扩大头的部分予以破除,以保证旋喷桩与灌注桩的间距符合设计要求,使旋喷桩与灌注桩能进行有效的搭接。
4.2 施工参数选定
进行试验桩的施工,了解本工程地质情况及成桩效果,同时对设备进行调试,通过试桩确定的施工工艺参数:
①水灰比为1∶1;
②水压力为30~32 MPa;
③压缩空气为0.7 MPa;
④喷浆压力位3~5 MPa;
⑤水泥掺量应按设计要求大于25%,
⑥钻杆提升速度15㎝/min.
4.3 工艺流程及操作要点
旋喷桩施工流程:测量放样——旋喷桩机就位——开启高压水泵钻进——制备水泥浆液——边旋喷边提升——冲洗机具——移位。
4.3.1 钻进成孔
桩机就位后,在空压机、清水泵、泥浆泵低压状态下,将喷头送至设计标高,在成孔过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,边射水边插管。
4.3.2 旋喷注浆
按根据试桩情况确定的配合比配置浆液,并搅拌均匀,在高压水、压缩空气、水泥浆均达到预定喷射压力后,按设计施工参数(提升和旋转速度)边旋转边提升边喷浆,并时刻按设计要求检查注浆量、压力及旋转提升速度,做好施工记录。如遇个别孔漏浆严重,无返浆或较少返浆情况,应进行复喷,复喷应在第一次旋喷浆液初凝前进行。
4.3.3 清洗机具、移位
旋喷提升到设计标高后,及时用高压水将注浆管等机具冲洗干净,管内和机内不得残留水泥浆,冲洗干净后,将钻机等设备移到新的孔位上,施工下一根桩。
5 施工质量控制
5.1 施工前的检查
在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺参数等进行检查,同时探明地下障碍物,以保证钻进及喷射质量。
5.2 施工过程中的检查
施工中重点检查的内容:
①钻杆的垂直度及钻头定位;
②水泥浆液配合比;
③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等;
④喷射注浆时的压力、注浆速度及注浆量;
⑤孔位处的冒浆状况;
⑥喷嘴下沉标高。
5.3 施工过程控制要点
①在下插注浆管过程中经常遇到阻力,无法顺利下插时,可上下窜动注浆管,使其下插至设计深度。如此法仍不能达到目的,先跳喷下一根桩,此桩位用地质钻机进行引孔后再行施工。
②在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时,应查明原因及时采取措施,处理完故障后,接桩时应从停喷点以下1.0 m处重新开始喷射。
③在喷射时出现堵塞喷嘴的情况,应及时换上备用钻头进行喷射作业。在施工完每根桩后,应立即用水将钻杆、泵及胶管等清洗干净防止浆液凝结后堵塞管道,造成再次喷射时管道内压力骤增而发生意外。
④在施工过程中,由于地质情况的变化较大,可能会出现冒浆量过大或过小的情况,因此在旋喷过程中,要及时、准确、严格控制冒浆量。对于地层中有较大孔隙引起不冒浆,则可在浆液中掺加适量的水玻璃,缩短凝固时间,使浆液在一定土层范围内快速凝固。也可在孔隙地段增大注浆量,降低旋喷速度,填满孔隙后再继续旋喷。冒浆量过大时,可能是有效喷射范围与注浆量不相适应,注浆量超过旋喷固结体所需的浆量,施工时应及时调整旋喷速度和提升速度。
⑤在旋喷桩作为止水帷幕时,垂直度控制尤其重要,也是止水帷幕成败的一个关键。若垂直度不能满足设计的要求,造成旋喷桩与灌注桩不能有效的进行搭接,外界的水就会透过帷幕进入基坑内,从而影响止水的效果。因此在施工时要严格保证垂直度在1%范围内。
⑥在喷射作业时,要严格控制好喷浆压力和提升速度,防止出现缩径和断桩现象。
⑦喷射作业时设备具有较高的压力,施工中人体与喷嘴之间的距离不小于60cm。
⑧安全阀中的安全销要进行试压检验,严禁安装未经试压检验的或自制的安全销。高压胶管在使用时不得超过允许压力范围,弯曲使用时不得小于规定的最小弯曲半径。
⑨施工过程中发生故障,必须卸压后方可拆除连接接口。
6 结束语
本工程三重管高压旋喷桩施工是成功的,经过现场基坑开挖后检验证明,止水帷幕结合灌注桩的挡土和挡水效果较好,深基坑开挖后保持稳定状态。三重管旋喷桩目前在我省工程中运用不多,这种桩型适应性强,成桩直径大,质量较稳定,在类似工程地质条件下值得推广应用。
三重管旋喷止水 篇2
某工程地处城市中心地带, 地下三层, 框架剪力墙结构, 地下三层层高4.3m, 地下二层层高5.2m, 地下一层层高4.5m, 基坑开挖深度约16m, 地上为25层。基坑周边支护采用D900冲孔钢筋混凝土灌注桩, 间距1400, 共300根, 在围护桩间采用三重管高压旋喷止水桩作为止水帷幕, 基坑内设置3道钢筋混凝土水平梁作为内支撑体系。基坑南侧及东侧临近年代较久的建筑物, 桩基是八十年代施工的沉管灌注桩, 楼板为预制楼板, 距离基坑只有15m, 北侧及南侧是城市主干道, 基坑在施工期间的安全显的特别重要。其中, 包括如何保证围护桩间止水帷幕的施工质量, 减少与控制基坑外围的渗水量, 控制周边建筑及道路的沉降来保证安全。综合上述原因, 本工程采用支护桩间三重管高压旋喷止水帷幕的施工方法。
2 施工工艺技术
2.1 三重管工艺参数
(1) 孔位偏差≤5cm, 孔斜率≤1.0%, 导孔孔径≥130mm; (2) 气压0.6MPa, 气量6m3/min;水压≥35MPa, 水量75L/min; (3) 水泥浆的水灰比1.0, 浆压0.5MPa, 浆量75L/min, 每沿米水泥用量不少于400kg; (4) 三重管提升速度10~20cm/min, 旋转速度8~10r/min; (5) 中断喷射后, 恢复注浆是搭接长度≥0.5m; (6) 旋喷桩穿过基坑底不少于3m, 有效桩长为16.45~18.15m, 共有301根桩, 所有桩合计桩长为5026m。
2.2 工艺流程
施工工艺流程:地质钻机定位→地质钻机导孔施工→旋喷桩机钻进下管→水泥浆制备→旋喷提升施工→移机至下一孔位→回灌 (部分利用回浆) 。
三重管旋喷桩施工工艺流程:制浆→一级过滤→二级过滤→高压泵对浆液加压→高压浆液水压缩空气送往喷嘴→桩位放样→钻机就位→地面试喷→钻孔→接长钻杆→钻孔结束→旋喷→旋喷结束→冲洗钻机→钻机移至新孔位作业。
2.3 施工方法
(1) 技术准备。项目管理班子组建以后, 按规定进行图纸的自审、会审, 对图纸中不清楚的问题及时在施工前发现、并通过图纸会审和其他方式进行解决, 以确保在施工前将图纸吃透。在施工前收集图纸所涉及的所有图集、标准和规范、规程, 掌握各工序的施工工艺标准和验收标准。项目管理班子研究讨论形成一个总体的施工方案, 编制施工组织设计和专项方案, 以指导后续的施工工作。准备好各种内业资料用表, 配备好测量、计量仪器, 并送检合格后再投入使用。
(2) 设备准备。工程量:桩径900mm、桩长16.45~18.15m、共301根桩。合计桩长5026m。搅拌桩机选型:选用SJB-30型旋喷搅拌桩机, 根据土质情况, 预计每天产量为90m桩长/台班。拌桩机数量:根据总桩数及总桩长, 及计划的40d工期, 每天需完成8根桩、共计135m长搅拌桩的施工。按每台桩机每天工作1个台班, 共计划投入2台桩机, 可满足施工要求。
(3) 确定工艺参数。按设计确定的工艺参数进行施工试喷, 根据试喷的情况进行适当的调整, 确定最后的工艺参数。
(4) 施工前, 场地先整平。清除桩位处地上、地下一切障碍物 (包括大块石、树根和生活垃圾等) , 场地低洼处用粘性土料回填夯实, 不得用杂填土回填。
(5) 钻机就位。钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直, 并根据相关要求采用一定浓度的泥浆作为泥浆护壁。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。
(6) 钻孔。当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。
(7) 插管。插管是将喷管插入地层预定的深度。使用地质钻机钻孔完毕, 钻机移开, 旋喷桩机移到位置, 并将喷射管插入到预定深度。施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.0%。在插管过程中, 为防止泥砂堵塞喷嘴, 可边射水、边插管, 水压力一般不超过1MPa, 若压力过高, 则易将孔壁射塌。
(8) 喷射作业。当喷管插入预定深度后, 由下而上进行喷射作业, 开动砂浆泵、高压水泵、空压机将浆液、高压水、高压空气从喷浆管底不断压入土中, 通过高压水及高压气体切割土体, 同时将水泥浆与深层处的软土喷射搅拌, 边搅拌边喷浆直到提至地面 (近地面开挖部位可不喷浆, 便于挖土) , 即完成一次搅拌过程。技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求, 并随时做好记录, 绘制作业过程曲线。当浆液初凝时间超过20h应及时停止使用该水泥浆液 (正常水灰比1∶1) 。
(9) 清洗设备。喷射施工完毕后, 应把注浆管等机具设备冲洗干净, 管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水, 在地面上喷射, 以便把泥浆泵、注浆管和软管内浆液全部排除。移动机具将钻机等机具设备移到新孔位上。
2.4 质量控制
(1) 施工前应检查水泥及外掺剂的质量, 桩位、搅拌机工作性能、各种计量设备 (主要是水泥流量计及其他计量装置) 完好程度。施工中应检查机头提升速度, 水泥浆或水泥注入量, 搅拌桩的长度及标高。施工结束后应检查桩体强度、桩体直径及地基承载力。进行强度检验时, 对承重水泥土搅拌桩应取90d后的试件;对支护水泥土搅拌桩应取28d后的试件, 试件可钻孔取芯, 或其他规定方法取样。对不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况, 分别采取补桩或加强邻桩等措施。
(2) 应注意的事项。在旋喷桩施工区采用1, 4, 7…, 间隔跳打的方法进行施工。
(3) 钻机或旋喷机就位时机座要平稳。立轴或转盘要与孔位对正, 倾角与设计误差一般不得大于0.5°。
(4) 喷射注浆前要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, 管路系统的密封圈必须良好, 各通道和喷嘴内不得有杂物。喷射注浆作业后, 由于浆液析水作用, 一般均有不同程度收缩, 使固结体顶部出现凹穴。所以, 应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌, 并要预防其它钻孔排出的泥上或杂物进入。
(5) 为了加大固结体尺寸, 或对深层硬土, 避免固结体尺寸减小, 可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施, 也可以采用复喷工艺。第一次喷射 (初喷) 时, 不注水泥浆液, 初喷完毕后, 将注浆管边送水边下降至初喷开始的孔深, 再抽送水泥浆, 自下而上进行第一次喷射 (复喷) 。
(6) 喷射注浆过程中, 应观察冒浆的情况, 及时了解土层情况。喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。冒浆量小于注浆量20%为正常现象, 超过20%或完全不冒浆时, 应查明原因并采取相应的措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆, 可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量, 如冒浆过大, 可减少注浆量或加快提升和回转速度, 也可缩小喷嘴直径, 提高喷射压力。对冒浆应妥善处理, 及时清除沉淀的泥渣。
(7) 在砂层中用三重管注浆旋喷时, 可以利用冒浆进行补灌已施工过的桩孔。但在粘土层、淤泥层旋喷时, 因冒浆中掺入粘上或清水, 故不宜利用冒浆回灌。在软弱地层旋喷时, 固结体强度低。可以在旋喷后用砂浆泵注入M15砂浆。在砂层尤其是干砂层中旋喷时, 喷头的外径不宜大于注浆管, 否则易夹钻。
2.5 检查验收
每开挖一层土方, 对桩间止水桩的成桩质量, 止水效果进行同步检查。并且, 开挖到支护桩时, 要人工配合清理桩边土方, 防止钩机将止水桩挖破, 特别是转角部位。
3 基坑监测
3.1 现场主要监测内容
(1) 监测基坑面水平位移和沉降。根据本基坑支护结构的情况, 在基坑顶四个大角、转角及中间, 每隔25m设一个位移和沉降观测点。
(2) 周围建筑物裂缝及垂直度观测。土方开挖前, 先对基坑东侧及南侧的建构筑物进行检查, 基坑施工前对相邻建构筑物原有倾斜、裂缝等现状进行见证拍照存档, 做出明确的标记, 并通知相关的人员、建设监理单位人员。在土方开挖过程中, 定期进行观测, 掌握基坑是否有渗漏及对周边建筑的影响。
(3) 周围管线观测。结合地面沉降观测, 密切注意管线和地面沉降的关系和变化情况。利用建设单位委托的监测单位设置的监测点, 以便相互复核监测数据。
(4) 监测人员由一名专职测量的施工员和一名专职复测的质检员负责。
3.2 土方开挖及地下室施工期间的效果情况
该工程土方开挖及地下室结构施工将近6个月, 经历多次台风大雨, 支护结构及止水帷幕没有发生任何问题。据监测结果显示, 坡顶累计沉降量3.0~5.5mm, 邻近建筑物地面累计沉降量0.5~5.0mm, 周边道路地面水平位移3~6mm, 周边建筑物及道路未观测到有沉降及产生裂缝的现象。本次基坑支护施工, 特别是止水帷幕的止水效果非常好, 对周边影响基本没有, 地下室工程施工取得圆满成功。
4 结语