20160415深长高压旋喷桩加固处理软土

深长高压旋喷桩加固处理软土

地基施工技术

李建康

(中铁十二局集团第四工程有限公司浙江宁波315105)

1 工程概况

1. 1 地质及水文概况

海积平原区 ( Ia) ,地势平坦开阔 ,多辟为水田 ,河沟密布 ,表面为第四系全新统淤泥 ,流塑 ,中间夹有淤泥质粉质黏土 (含腐殖质 ) 、粉质黏土及粉砂层 ,总厚 44 m 左右。地下水主要为第四系孔隙潜水 ,较发育 ,水位埋深 0.5～2.0 m。本工点百年洪水位高程为 3.5 m ,其防护高程为 4.0 m ,本段路肩高程位于洪水位以下 , 路基两侧需设挡水墙挡水。

1. 2 设计概况

甬台温铁路 DK4 + 090～DK4 + 644. 20段路基设计为浸水及软土地基路堤 ,长 554. 2 m,设计采用深长高压旋喷桩进行加固处理。软土路堤工后沉降控制值 : 正线为△S ≤ 20 cm, 桥路过渡段△S ≤10 cm。旋喷桩桩径 0. 8 m,桩长 39～42 m,桩进入地层要求 :进入粉质黏土层不小于 1. 0 m,桩按正方形布置 ,设计单桩承载力 464 kN, 28 d龄期桩身芯样无侧限抗压强度达 2. 8 MPa。桩间距 : DK4 + 090～DK4+ 290、 DK4 + 350 ～DK4 + 644. 20桩间距为2.0～2. 6 m, DK4 + 290～DK4 + 350桩间距 1. 8 m。桩顶设置 0. 5 m碎石垫层 ,并于其间铺设一层高强度双向土工格室 ,厚 10 cm。

2 选用高压旋喷桩加固方案

(1)高压旋喷桩对处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑性黏土、粉土、砂土、黄土和碎石土等地基非常有效 ,能明显提高地基的抗剪强度 ,改善土的变形性质。

(2)本段路基下穿同三高速 ,净高受限制 ,在其它地段采用的预应力管桩处理软基在此段无法进行施工 ,因为进行预应力管桩施工的机械设备太高 ,无法就位 ,而采用了高压旋喷桩就解决了这方面的问

题 ,施工所用的机械设备高度能满足要求 ,且移动灵活 ,操作方便。

(3)本段路基所处的地段 ,穿过村庄 ,房屋比较密集 ,若采用预应力管桩进行软基处理 ,由于在施打过程中的挤土效应会对周围的房屋产生影响 ,出现房屋开裂等问题 ,在本标段其它路基段施工过程中最远的影响到了 200 m 以外的房子 ,而采用了高压旋喷桩 ,就大大减小了影响的范围 ,一般影响范围在20 m左右。

3 喷浆配合比及施工参数的确定

(1)主要的施工机具设备见表 1。

表1 主要施工机具

序号设备名称规格型号单位性能、规格备注

1 钻机台

2 空压机台

3 高压泥浆泵台

4 钻杆m

5 高压胶管m

6 泥浆搅拌机台

(2)配合比及工艺参数确定

该段软基加固采用双重管法施工 ,开始正式施工前首先要进行试桩 ,水泥浆按照室内配方配制 ,所用泥土从现场取样 ,水泥用量分220 kg/m、 240 kg/m、260 kg/m、280 kg/m、300 kg/m 5个等级 ,根据室内配比 ,现场总共试桩 5根。最终确定工艺参数:水灰比1∶1,每 m桩用 P·O42.5普通硅酸盐水泥 260 kg (试桩检测结果表明 ,水泥用量 240 kg/m 就可满足设计要求 ) ,空气压力 0. 7 MPa,注浆泵压力 20～22 MPa,喷浆量 80～120 L /m in,钻杆提升速度 25～30 cm /m in,转速 25 r/m in,喷嘴采用 2 × 2. 0 mm。试桩工艺流程图见图 1。

图 1 试桩工艺流程

4 高压旋喷桩施工

4. 1 施工工艺流程

现场根据桩长和桩径的实际情况 ,采用的是二重管法 ,其工艺流程为钻孔、贯入喷射注浆管到钻孔底设计高程后喷射注浆 ,当压力流量达到规定值后 ,随即旋转和提升 ,进行自下而上喷射 ,施工工艺流程

见图 2。

图 2 高压喷射注浆法施工工艺流程

4. 2 喷浆法的施工步骤

(1)钻机就位

钻机就位后,使钻头对准孔位中心,同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度,必须作水平校正,使其钻杆轴线垂直对准孔中心位置,允许倾斜度不得大于1.5%。

(2)钻孔、插管

钻孔是为将喷射注浆管插入到预定的地层中,现场是通过钻杆内射水的方法,边射水边插管 ,将插管与钻孔两道工序合二为一,钻孔时当一根钻杆用完后,停止射水,待压力下降后,迅速接长钻杆,再继续射水、钻进,直到钻至设计桩长,钻孔完毕,插管作业同时完成。射水的目的是防止泥沙堵塞喷嘴,水压力不超过1 MPa。

(3)制浆

钻孔的同时,即可配置浆液,浆液要严格按照试验选定的配合比配置,浆液要经过搅拌和两次过滤后方可进入高压泵。

(4)喷射注浆

当钻杆插到设计深度后,即可由下而上进行喷射注浆,喷嘴同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击切割土体,即以高压发生装置喷射出不小于 20 MPa压力的浆液 ,从内喷嘴中高速喷出 ,同时伴有 0. 7 MPa左右的压缩空气 ,从双重管的中间喷出。技术人员要注意检查注浆流量、空气压力、注浆泵压力、钻杆提升速度、转速等参数是否符合设计要求 ,并随时做好记录。

(5)冲洗

施工完毕后,要把注浆管等机具冲洗干净 ,管机内不得残存水泥浆 ,可以把浆液换成水在地面上喷射 ,把泥浆泵、钻杆、高压胶管内的浆液全部排出。

(6)移动机具

把钻机移动到下一孔位 ,进行下一孔的施工。

4. 3 质量检测

DK4 + 090～DK4 + 644. 2段高压旋喷桩 ,按设计要求进行了取芯和单桩承载力检测 ,取芯检测试件标准尺寸为高度和直径均为 90 mm的圆柱体 ,抗压强度值有个别不能满足设计要求 ,最低为 2. 15 MPa (该种情况为桩身不均匀造成的 ) ,其余的都在 2. 8 MPa以上 ,最大值达到 5. 88 MPa,满足设计要求 ;单桩承载力检测值≥928 kN,