高壓旋噴樁在大型沉井及頂管施工中的應用

1、高壓旋噴樁在大型沉井及頂管施工中的應用 高壓旋噴樁在大型沉井及頂管施工中的應用 【摘 要】排江口工程的高位井地處錢塘江陳汶港海寧丁橋段江邊，該段地質(zhì)條件差，地下水位高且與江水相通，頂管標高位于易形成地下橫向流動的深層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中，極易導致周圍江堤地面塌陷，為此采用高壓旋噴樁使沉井周圍形成封閉的止水帷幕結(jié)構，有效地解決了沉井下沉及頂管施工過程導致周圍地面及大堤的沉降問題。 【關鍵詞】 高壓旋噴樁 沉井頂管 中圖分類號： TU74文獻標識碼：A 文章編號： 1 工程概況 排江口工程工程的主要內(nèi)容包括：高位井1座，具備頂管工作井的功能，凈尺寸長10×10×30.2m，地坪以下

2、局部24.4m，壁厚從下到上厚度分別為1.15m、0.9m、0.65m。內(nèi)底部設置隔墻，厚0.5m，總砼量約1514m3；平行頂管2根，具備排放尾水的功能，管外徑2.2m，材質(zhì)為鋼管及F砼管，長度分別為272m和297m；高位井距離江堤坡腳約30米。 2 水文地質(zhì)及工程地質(zhì) 根據(jù)勘察資料，該場地地下水埋深0.52.3m，地下水主要受大氣降水及地表徑流補給，水位受錢塘江水位影響，汛期時受錢塘江側(cè)向補給，地下水位變化較明顯。地下水主要為潛水，賦存于淺部粉砂性粘土及粘性土層中。鉆探資料顯示，該處地坪標高為4.7m左右，地質(zhì)大體01.5m為素填土，1.55.3m為粉質(zhì)粘土，5.311.8m-1為粘土，

3、11.825.8m-2為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，25.830.6米為-1粘土，30.635.7m為-4粉砂，35.745.0m為粘土。 3 高壓旋噴樁的原理、作用及適用范圍 高壓旋噴樁是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后，以高壓設備使?jié){液和空氣成高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，呈現(xiàn)出圓柱狀固結(jié)體，以到達加固地基或止水防滲的目的?？善鸬角懈钇茐耐馏w、混合攪拌、充填、滲透固結(jié)、壓密作用。它適用于處理地質(zhì)條件較差、土體密實度較低的淤泥類土、流軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、碎石土以及地下水位高等不良地基的加固。 根據(jù)噴射方法的不同，噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法，本工程采

4、用二重管法，又稱漿液氣體噴射法，是用二重注漿管同時將高壓水泥漿和空氣兩種介質(zhì)噴射流橫向噴射出，沖擊破壞土體，在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，最后在土中形成較大的固結(jié)體。 4土體加固設計方案 充分考慮到高壓旋噴樁二重管施工工藝成熟，施工風險較低，有利于土體加固后頂管的順利進行等因素，設計單位在高位井前后頂管軸線方向采取高壓水泥旋噴樁帷幕內(nèi)加壓密注漿相結(jié)合的設計方案，對原狀地下土體起到滲透固結(jié)、壓密、止水的作用。高壓旋噴樁直徑采用900mm，間距700mm，搭接200mm，水泥采用32.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比0.81.0，提升速度8cm/min。井后靠背一側(cè)樁數(shù)

5、量83根，根長22m，呈E字形旋轉(zhuǎn)180度布置；井頂管側(cè)樁數(shù)量137根，根長20.5m，頂管上部樁數(shù)量12根，根長15m，呈“曰字形布置。 5、高壓旋噴樁土體加固控制要素 5.1準備工作 旋噴作業(yè)前要檢查高壓設備和管路系統(tǒng)，其壓力和流量必須要滿足設計要求。注漿管及噴嘴內(nèi)不得有任何雜物。注漿管接頭的密封圈必須良好。 按設計確定的配合比拌制水泥漿，存入漿液池，待壓漿時備用。 5.2樁機定位 根據(jù)設計方案進行測量定位，旋噴樁鉆機移到指定位后，使鉆頭對準孔位中心，樁位中心偏差控制在5cm之內(nèi)，同時整平鉆機，放置平穩(wěn)、水平。鉆機就位后，須校正鉆機主動立軸二個不同方向的垂直度，垂直度誤差不應超過1%。另外

6、還應進行0.5MPa低壓射水試驗，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。 5.3鉆孔插管 啟動鉆機，同時開啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液，使鉆桿沿導向架振動、射流成孔下沉，直到樁底設計標高。 5.4提升噴漿 噴漿管下沉到達設計深度后，停止鉆進，旋轉(zhuǎn)不停，高壓泥漿泵壓力增到施工設計值，坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，同時接通空壓管，開動高壓泥漿泵、空壓機和鉆機進行旋轉(zhuǎn)，并用儀表控制壓力、流量和風量，分別到達預定數(shù)值時開始提升，繼續(xù)按照設計和試樁確定的提升速度提升鉆桿旋噴，直至到達預期的加固高度后停止。 5.5注意要點 漿液宜在旋噴前一小時內(nèi)完成攪拌，拌制好的水泥漿液不得超過2小時；高壓旋噴樁高水泥

7、漿流的壓力宜大于20MPa，氣流壓力為0.7MPa左右，低壓水泥漿的灌注壓力宜在1.02.0MPa；旋噴中冒漿量應控制在1025%，相鄰兩樁施工間隔時間應不小于48小時；嚴格控制各項壓力和提升速度；鉆桿要進行量測，并作記錄，經(jīng)常檢查孔深，保證孔深到達設計要求；旋噴樁提升過程中，拆卸鉆桿后，繼續(xù)旋噴施工時，保持鉆桿有不小于10cm的搭接長度；在施工過程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿等異常情況時，應查明原因并及時采取措施；當旋噴管提升接近樁頂下1.0m時，慢速提升旋噴，直至樁頂停漿面；當土體密度較大，一次噴漿達不到設計樁徑時，可進行第二次復噴；注意清洗管路，向漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗

8、全部管路及管頭中殘存的水泥漿。適時補漿，噴射注漿作業(yè)完成后，由于漿液的析水收縮作用，必須在8小時以內(nèi)進行補漿確保質(zhì)量。 6、高位井下沉及頂管施工 待高壓旋噴樁及壓密注漿施工完畢，根據(jù)設計圖紙進行高位井制作，高位井施工分三次制作二次下沉，第一次制作14m，下沉至標高-9.5m。第二次制作11m，下沉至設計標高-19.5m，待排江頂管施工后制作最后上部5.2m。沉井下沉采用常用的不排水除土法，在高位井內(nèi)采用機械挖土，井外履帶吊配合吊運。挖土原那么：在粉質(zhì)粘土及粘土中，挖土由井邊到井中對稱取土，在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中采用只中間取土。另外，沉井下沉前，將高位井四周的基坑用土回填并密實，增加下沉阻力，以防傾

9、斜。下沉過程中做到勤測、勤糾、緩糾，隨時根據(jù)測量結(jié)果改變挖土位置，做好下沉記錄。下沉到位后，采用井底下拋塊石設置濾鼓集中排水方式進行混凝土干封底。整個制作、下沉過程，其傾斜度均控制在允許范圍內(nèi)，實現(xiàn)了高位井平安下沉，嚴格控制了地面沉降。 工程頂管機具采用多刀盤土壓平衡頂管機具，該機具有出土速度快的優(yōu)點，缺點是無配套的出土輸送系統(tǒng)，輸送環(huán)節(jié)采用敷設軌道小推車運土方式，頂管速度較慢，平均56m/d。后考慮到頂管主要位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層及淤泥質(zhì)粘土層，輸送系統(tǒng)優(yōu)化為在頂管機具出泥口增設密封鋼制泥漿箱通過外部加壓注水直接轉(zhuǎn)變?yōu)槟酀{，再由增壓泥漿泵接力輸送至地面泥漿池，大大提高了頂進速度，平均20m/d。整個頂管實施過程中，地面及錢塘江大堤沉降值控制在允許范圍內(nèi)。 7、結(jié)束語 通過采用高壓旋噴樁對高位井周圍土體進行預加固處理，在高位井的制作、下沉封底及頂管實施各環(huán)節(jié)中實現(xiàn)了施工質(zhì)量平安無事故，嚴格控制了地表及錢塘江大堤的沉降量，使得整個工程得以順利完工。 參考文獻 【1】 杜愛民;灌注樁與高