洞口土体加固施工方案

注浆压力控制在 0.7~3.5MPa; 注浆后 28 天加固体静力触探比 贯入阻力≥1.4MPa，渗透系数≤1x10。
1.5.2 配比参数 为控制水泥-水玻璃浆液胶凝时间及浆液扩散半径，取得良好的 注浆封堵效果。经试验室配比试验表明，水泥-水玻璃浆液胶凝时间 可在几秒至几十分钟内准确控制。其胶凝时间与水泥品种、水泥浆水 灰比、水玻璃溶液浓度、水玻璃溶液与水泥浆的体积比等因素有关， 如表 1 所示。 表 1 水泥-水玻璃浆液不同条件下的胶凝时间（M=3.0）
（3）复合地基承载力。
式中
P com
1 Ae
P aR Ae
AP
Pcom ——复合地基的容许承载力（kPa）；
［P］ ——单桩承载力（kPa）；
［R］ ——桩间土天然地基承载力（kPa）；
Ae ——一根桩分担的荷载面积；
Ap ——一根桩的断面积；
A ——天然地基承载力折减系数，当不考虑桩间土作用时
（2）按土体强度计算桩身容许承载力。
［P］= ｕΣfi li + A［R］
式中 ［P］——桩的容许承载力（kN）；
ｕ——桩身截面周长，按桩的直径计算（m）；
fi——各土层的容许摩阻力（kPa）； li ——各土层的厚度（m）；
A——桩底支承面积，按桩的直径计算（m）；
［R］——桩尖处的地基容许承载力（kPa）。
水玻璃浓度 水 1:0.5
Be′=30 27″
泥 1:1.0 1:0.5
浆 1:1.0
：
50″ 31″
56″
Be′=35 29″
56″ 37″
1′12″
Be′=40 W:C(重量比)
34″ 1′07″
0.6:1
42″ 1′32″
0.8:1
水 1:0.5
40″
47″
52″
1:1 玻 1:1.0 1′12″ 1′26″ 1′52″
1、福州东部新城商务中心办公区项目水源热泵取退水工程(施工 图)；
2、《岩土工程勘察报告书》； 3、《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003； 4、 国家现行有关技术标准、规程、规范。 三、施工方案：
1、双液注浆
1.1 双液注浆的特点
1.1.1 双液注浆工艺具有良好的流动性、触变性和扩散性。浆液 初凝快且具可调性能，能适时提高强度，可以缩短土体沉降稳定时间，
1.4 双液注浆施工工艺流程
水泥
水Байду номын сангаас
搅拌制浆
水玻璃
水
稀释后的水玻璃浆液
压力表
储浆桶
单液注浆机
压力表
开关阀 混合器
单液注浆
三通阀门 连接头
注浆管
图 3.2-1 双液注浆流程
1.5 注浆材料及配比参数
1.5.1 注浆材料 选择水泥-水玻璃双液。 水泥：选用 P O42.5 的普通硅酸盐水泥； 水玻璃：选用浓度 Be′=30～40，模数 M=3.0-3.3 的水玻璃原液。
（2）准备充足的水泥加固料和水。水泥的品种、规格、出厂时 间经试验室检验符合国家规范及设计要求,并有质量合格证。严禁使 用过期、受潮、结板、变质的加固料。一般水泥为 425 号普通硅酸盐 水泥。水要干净，酸碱度适中，pH 值在 5～10 之间。
（3）根据补充勘探资料，在选择的试验工点加固范围内的各代 表性地层用薄壁取土器采取必需数量的原状土送试验室，对取得的土 样在进行试验之前应妥善保存，使土样的物理和化学性能尽可能保持 不变。
图 3 一般桩的平面布置形式图
2.3.3 设计承载力图
（1）按桩身强度计算容许承载力。
［P］= a［σ］A
式中 ［P］——桩的容许承载力（kN）；
a ——桩体材料的强度折减系数，a=0.4～0.5；
［σ］——桩体材料 7cm×7cm×7cm 试件的室内平均抗压强度
（kPa）；
A ——桩的横断面积。
璃
在同一条件下，水泥中硅酸三钙越多、水泥浆水灰比越低、水玻璃溶 液浓度越低、水玻璃溶液与水泥浆的比例越小，浆液胶凝时间越短。
2、高压旋喷桩
2.1 加固原理
高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定 位置后，以高压设备使浆液或水、（空气）成为 20～40MPa 的高压射 流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度 逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一 个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达到加固地基或止水防渗的目的。 根据喷射方法的不同，本工程喷射注浆采用单管法，及单层喷射管， 仅喷射水泥浆。
（2）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。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机 搅拌 10～20 分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔 径为 0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤 网（孔径为 0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
能克服注浆中引起的扰动和软化效应。针对本工程顶管洞口外侧为砂 层水压大，顶管机头长 6 米，洞口外侧 7 米范围内注浆。详见平面示 意图。
1.1.2 根据双液注浆的特性，双液注浆具有速凝性能，可以调节 时间，缩短施工工期，在瞬时间内能起到强化和加固作用，比单液注 浆更能达到土体加固的效果。
3.1.3 施工安全、简便、快速，工期短，质量好，效果快。 3.1.4 该工法施工设备仪器体积小，调动灵活，比较适用于目前 在鱼塘施工的场地条件，具有对周围环境影响小等优点。 1.2 双液注浆的原理
ν——提升速度（m/min）；
H——喷射长度（m）；
q——单位喷浆量（m3/m）。 根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定水泥的使用数 量。本工程水泥用量：180kg/m，浆液比重：1.35-1.4，砼流量：100l/mm 2.3.5 强度要求 旋喷桩设计要求，成桩 28 天后抽芯取样进行无侧限抗压强度试 验，抽检数为 2%，并不小于 2 根，其无侧限抗压强度不得小于设计 要求；地基加固后，复合地基承载力不得小于设计要求。本工程强度 等级为 C20。 2.4 工艺流程
渗透部分 压缩部分 搅拌混合部分 硬化剂主体部分
图 2 旋喷桩体固结情况图
2.3 工艺设计要求 2.3.1 加固体直径的确定
旋喷桩直径与现场土质、土体强度和喷射压力、流量、提升速度 和浆液稠度等诸多因素有关，应通过现场试验确定。本工程采用直径 为 500mm。 3.3.2 布置形式
桩的平面布置形式需根据加固的目的给予考虑，分离布置的单桩 可用于基础的承重，排桩、板墙可用作防水帷幕，整体加固则常用于 防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性，水平封闭桩可用于形成地 基中的水平隔水层。图 3 为一般桩的平面布置形式。本工程采用排桩 布置，桩距为 400mm。
双液注浆主要具有克服注浆加固中引起的扰动和软化作用以及 缩短固结沉降，控制沉降的特点，因此当双液浆及时充填到土体中的 空隙（砂层），由于浆液具有速凝并可在瞬时内初凝的特点，因此能 起到强化和加固作用。同时注浆过程中浆液流失少而且有效充填量提 高，及时补充了由诸多原因造成的土体损失。同时当双液浆在充填土 体中的空隙达到一定饱和后，会在压力作用下逐渐扩散不断充填空 隙，能对周围土体产生挤压并劈入土体的薄弱部位，形成交叉网状凝 固体，增强了土的密实度和压缩模量，扩大了应力范围，提高了一定 的承载能力，从而增加土体加固的效果。 1.3 双液注浆堵漏止水处理
高压旋喷桩施工工艺流程图见图 4。
准备工作
制浆 一级过滤
二级过滤 高压泵对浆液加压 启动高压清水泵、空 压机供水、风
钻机就位 调整钻架角度
钻孔 插管 试喷 高压喷射注浆作业
喷射结束
泥浆排放处理
拔管 机具清理 桩机移位 图 4 施工工艺流程图
2.5 操作要点
2.5.1 施工前准备工作
（1）在设计文件提供的各种技术资料的基础上作补充工程地质 勘探，进一步了解各施工工点地基土的性质、埋藏条件。
钻机
高压泥 浆泵
注浆管
浆桶
喷头 旋喷固结体
图 1 单管旋喷注浆示意图
水箱 搅拌机 水泥仓
2.2 成桩机理
高压喷射注浆的成桩机理包括以下五种作用： （1）高压喷射流切割破坏土体作用。喷射流动压以脉冲形式冲 击破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张。 （2）混合搅拌作用。钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成 空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷咀移动方向相反的方向（即 阻力小的方向）移动位置，与浆液搅拌混合形成新的结构。 （3）升扬置换作用（三重管法）。高速水射流切割土体的同时， 由于通入压缩气体而把一部分切下的土粒排出地上，土粒排出后所留 空隙由水泥浆液补充。 （4）充填、渗透固结作用。高压水泥浆迅速充填冲开的沟槽和 土粒的空隙，析水固结，还可渗入砂层一定厚度而形成固结体。 （5）压密作用。高压喷射流在切割破碎土层过程中，在破碎部 位边缘还有剩余压力，并对土层可产生一定压密作用，使旋喷桩体边 缘部分的抗压强度高于中心部分。旋喷桩固结体情况图 2 所示。
针对池塘底砂层渗水影响顶管施工的分析，并总结之前采用高
压旋喷桩加固的施工情况，合理选择浆液配比，以确保灌入浆液有效 的扩散半径。扩散半径控制在 2m 以内，混合浆液初凝时间控制在 2min 以内，注浆孔位布置应遵循“分段，分批，逐步加密”的原则，同时 注浆时应遵循“先外后内、先稀后浓”的原则，注浆先从影响区边缘 向中心逐段逼近，灌注浆液浓度应由稀逐渐变浓。
（5）试桩试验。根据室内试验确定的施工喷浆量、水灰比制备
水泥浆液在试验工点打设数根试桩，并根据试桩结果，调整加固料的 喷浆量，确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、 停浆面等施工工艺参数。
（6）推土机、挖掘机配合自卸汽车清除地表 0.3m 厚的种植土， 杂物，并将原地面按设计要求整平，填出路拱。根据施工现场实际情 况，施作临时排、截水设施，并在施工范围以外开挖废泥浆池以及施 工孔位至泥浆池间的排浆沟。
（7）按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作 出明显标识。 2.5.2 施工工艺
（1）钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中 心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于 1%～ 1.5%。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是 否畅通，压力是否正常。
（3）钻孔。当采用地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设 计标高（预钻孔孔径为 15cm）。
（4）插管。当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二
道工序可合而为一。当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷 射或振动贯入。其过程为：启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送 水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高， 观察工作电流不应大于额定值。三重管法钻机钻孔后，拔出钻杆，再 插入旋喷管。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可用较小压力 （0.5～1.0MPa）边下管边射水。
为 0。
2.3.4 浆量计算
浆量计算有两种方法，即体积法和喷量法，取大者作为设计喷射
浆量。
体积法：
喷量法：
Q
De2 4
K1h1(1
)
D02 4
K 2 h2
式中
Q H q(1 )
V
Q ——需要的喷浆量（m3）；
De——旋喷固结体直径（m）；
D0——注浆管直径（m）； K1——填充率，0.75～0.9； h1——旋喷长度（m）； K2——未旋喷范围土的填充率，0.5～0.75； h2——未旋喷长度（m）； β——损失系数，0.1～0.2；
本工程位于福建省福州仓山区鼓山大桥西侧闽江面上。因取水泵 房鱼塘内水压大，顶管出洞口标高在-1.3 处，地质情况为砂层。为 防止顶管施工在进入洞口时出现涌水、流沙，顶管机头朝下顶进等情 况，保障顶管工程正常顶进，施工不发生安全事故，排除安全隐患。 拟在顶管洞口进外围土体（顶管机头长度范围内）进行加固，采用在 洞口外侧旋喷桩封闭后，内侧进行注浆的施工工艺。具体位置详见附 图《福州东部新城商务办公区水源热泵取退水工程顶管洞口土体加固 平面布置图》 二、设计依据：
2高压旋喷桩21加固原理高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后以高压设备使浆液或水空气成为2040mpa的高压射流从喷嘴中喷射出来冲切扰动破坏土体同时钻杆以一定速度逐渐提升将浆液与土粒强制搅拌混合浆液凝固后在土中形成一个圆柱状固结体即旋喷桩以达到加固地基或止水防渗的目的
一、工程概况：
（4）室内配合比试验。根据设计要求的喷浆量或现场土样的情 况，按不同含水量设计并调整几种配合比，通过在室内将现场采取的 土样进行风（烘）干、碾碎，过 2～5mm 筛的粉状土样，按设计喷浆 量、水灰比搅拌、养护、力学试验，确定施工喷浆量、水灰比。本工 程区取 1.0～1.5。为改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度， 可适当掺入木质素磺硫钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸 钠、陶土、碱等外掺剂。若试验之前土样的含水量发生了变化，应调 整为天然含水量。