软土地基高压旋喷桩施工技术

  高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。可用于既有建筑和新建建筑地基加固,深基坑、地铁等工程土层加固或防水。通过本工程实例验证在深厚软土地基中使用高压旋喷桩作为止水帷幕的适用性。
   关键词高压旋喷桩;地基加固;
   Abstract The high-pressure jet grouting piles applicable to deal with mud, silt soil, the flow of plastic, soft plastic or plastic clay, silt, sand, loess, plain fill and gravel soils and other foundations. Can be used in existing buildings and new construction foundation reinforcement, excavation, subway and other projects of soil reinforcement or waterproof. By the engineering example in the deep soft soil using High Pressure Jet Grouting as the applicability of the waterproof curtain.
   Keywords High Pressure Jet Grouting; foundation reinforcement;
  中图分类号TU447文献标识码A文章编号2095-2104(2012)05-0020-02
  
   高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。可用于既有建筑和新建建筑地基加固,深基坑、地铁等工程土层加固或防水。通过本工程实例验证在深厚软土地基中使用高压旋喷桩作为止水帷幕的适用性。
  一、工程概况
   横琴新区环岛北片主次干路A#路污水泵站位于拟建环岛北路AK3+180南侧,软基处理面积约为1663.2m2,污水泵房沉井周围采用高压旋喷桩作为施工帷幕(A区),沉井下采用高压旋喷桩进行处理(C区)。帷幕A区水泥高压旋喷桩设计桩顶标高2.0m,桩底标高-20m,桩长22m,共计388根,承载区C区水泥高压旋喷桩设计桩顶标高-9.35m,桩底标高-20m,桩长10.65m,共计244根。
  
  二、工程特点
   根据地勘报告《珠海市横琴新区环岛北片主、次干路市政道路工程——共同沟、人行地道》(BF4、BF5勘测点),土层分布素填土、淤泥、砾质粘性土、花岗岩,平均水位高程2.5m,沉井处适合高压旋喷桩施工。
   施工桩长与地勘报告地质情况对比图如下。
   三、技术参数
  1、水泥高压旋喷桩施工相关设计参数
   (1)采用单管旋喷,喷嘴孔径2~3mm,喷嘴个数2个,桩径500mm。
   (2)水泥采用轻度等级不低于42.5MPa普通硅酸盐水泥,水灰比11,水泥掺量根据场地原状土作室内配比实验确定,建议水泥掺量大于120Kg/m,浆液相对密度1.53,浆液喷射压力20~40MPa,浆量80~100L/min。
   (3)桩位允许偏差50mm,垂直度允许偏差1%,桩径允许偏差2%。
   (4)其中帷幕A区为双排D500高压旋喷桩施工帷幕,桩间平面搭接150mm。
  四、计算设计承载力
  复合地基承载力特征值按下式估算
  fspk=1/AeRk+βfs,k(Ae-Ap)
   式中fspk— 复合地基承载力特征值;
   Ae— 1根桩承担的处理面积;
   Ap— 桩的平均截面积;
   fs,k— 桩间天然地基土承载力特征值;
   β— 桩间天然地基土承载力折减系数,可根据试验确定,如无试验资料时可取0.2~0.6,当不考虑桩间软土作用时,可取零;
   Rk — 单桩竖向承载力特征值,可通过现场承载试验确定。
  单桩竖向承载力特征值也可按下列计算,取其中较小值
  
  
   式中—桩身试块(边长为70.7mm的立方体)的无侧限抗压强度平均值,取1520Kpa;
  —强度折减系数,可取值0.35~0.50;
  —桩的平均桩径;
   n—桩长范围内所划分的土层数;
  —桩周第i层土的厚度;
  —桩周第i层土的摩擦力特征值,可采用钻孔灌注桩侧壁摩擦力特征值;
  —桩端天然地基土的承载力特征值,可按《建筑地基基础设计规范》(GB50007)第8章第五节的有关规定确定。
   验算得 =0.4*1520**0.5*0.5=120KN,
   fspk=1/0.935*120+0.2*27.44*(7.8-0.19)=172Kpa。
  五、资源配置
  
  
  六、施工点
   1、施工前根据场地原状土作室内配比实验确定配合比
  土 水泥 水
  1.0 0.34 0.34
   按照实验室配合比土水泥水=10.30.34,土容重按1.85g/cm3。
   每米水泥含量=3.14*0.25*0.25*1850*0.34=123.4kg,满足设计求。
   2、开工前,调试机械设备,配备泥浆比重计或婆梅比重计,按设计配比标定水泥浆搅拌罐,并设置配合比标识牌。
   标定方法帷幕区旋喷桩每米水泥用量120kg,每根桩用量2.64吨,现场实测搅拌罐直径1.2m,高1.2m,每根桩用4罐水泥浆,每罐水泥用量660kg(取13.5包水泥),水用量为660kg,灌入水高度660/(3.14*0.6*0.6)=0.58m,用铁丝在搅拌罐上作出标记,高度标记,每次加水至此高度,然后 加水泥13.5包,搅拌均匀后放入存浆罐中使用。
   3、按水泥掺入量120Kg/m计算,每米所需喷浆量为120*2/1.53=156.8L,按喷浆量80L/min计算,每米喷浆时间为156.8/80=1.96min,即每米提升速度为1/1.96=0.51m/min。
   4、喷浆压力和提升速度直接影响成桩的水泥含量,施工时严格控制,并且注意分段提升的搭接长度不小于100mm。
   5、施工技术指标
  
  
  七、施工步骤
   1、施工工艺流程
   钻机进场→施工放样→开挖沟槽→钻机就位→钻孔→边提升边喷浆→喷浆结束→钻机移位。
   2、高压旋喷桩施工过程
   (1)钻机就位钻机需平置于牢固坚实的地方,钻杆对准孔位中心,水平位置偏差不超过5cm,竖直度控制在1.5%桩长内。
   (2)钻孔下管钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置,在下管过程中,需防止管外泥砂堵塞喷嘴,确保下管顺利,下管过程中同时输送压缩气流,直至注浆喷头下到预定位置(预定加固范围最深点)。
   (3)制浆本项目旋喷桩喷射注浆材料采用华润水泥42.5普通硅酸盐水泥,水灰比为11。
   (4)试管当注浆管置入土层预定深度后应用清水试压,若注浆设备和高压管路安全正常,则可搅拌制作水泥浆开始高压注浆作业。
   (5)高压注浆作业高压射浆自下而上连续进行,注意检查注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数,应符合操作规程求。开动高压注浆泵,开始注浆,当注浆压力和电机转速稳定并达到试桩设计参数后,再按试桩设计提升速度开始提升钻杆,边旋转边喷浆边提升。