高壓旋噴樁技術及其質(zhì)量控制指標探討

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摘要：高壓旋噴樁的施工質(zhì)量與施工技術參數(shù)的選擇有關，通過高壓旋噴樁施工實例，對施工技術和技術指標的實測監(jiān)控，提出了區(qū)別對待特殊土層質(zhì)量技術指標的思路，以及合理選擇質(zhì)量控制指標的方法，可對相關工程的施工質(zhì)量控制提供參考。

  關鍵詞：關鍵詞：碼頭；地基處理；旋噴樁；質(zhì)量控制   1引言   高壓噴射注漿法處理地基在我國已有了廣泛的應用，并制定了相應的施工設計規(guī)范。在高速公路軟弱地基加固、水利工程防滲、礦山井巷加固與防滲等方面得到越來越多的應用。在一些大城市，隨著地鐵建設和高層建筑的崛起，不少深基坑工程亦都采用了高壓噴射注漿技術來進行深基坑的止水防滲。高壓噴射注漿按注漿管類型可分為單管、二重管和三重管三種方法。單管以單純噴射水泥漿液；二重管在水泥漿液射流外面包裹一層高壓空氣同時噴射，來破壞土層結構，同時完成置換、填充；而三重管則是以包裹了高壓空氣的高壓水流來破壞土層結構，再以水泥漿液進行置換、填充。   實踐表明，本法對淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑或軟塑性粘性土等地基都有良好的處理效果。高壓旋噴樁施工中各種技術指標的選取是影響工程施工和質(zhì)量的關鍵，目前高壓旋噴施工技術已有了比較廣泛的應用。   2工程概況及地質(zhì)條件   南方某港碼頭場區(qū)穩(wěn)定地下水位為2.63m，土層分布為（如圖1所示）：   ①表層為8.5~11.5m厚的人工回填土層，且土層中含有3～80cm不等塊徑的人工拋石；②人工回填土下為主要的軟土層，淤泥厚度為7.5~10.5m；③底層為土質(zhì)較好的粉質(zhì)粘土。   根據(jù)場地土層的分布特點，選取了兩種方法進行地基處理方案的比選：一是采用塑料排水板加堆載預壓配合強夯法；二是采用高壓旋噴樁加固土體。根據(jù)場地的土層分布情況，采用排水固結法，由于在表層含有塊徑在3～80cm的人工拋石，因此塑料排水板施工機具無法穿越上部人工回填土層，采用引孔措施，將增加工程的難度和造價，且與周邊環(huán)境相滯。綜合該地區(qū)的地質(zhì)條件及技術經(jīng)濟等各方面因素，經(jīng)過方案比較，最終確定采用高壓旋噴樁加固深層軟土，而淺層采用低能量強夯的處理方案。   3高壓旋噴樁工程設計   此次地基加固設計采用三重管法進行高壓旋噴樁的施工，三重管高壓噴射注漿主要是靠高壓射水切割、破壞土體，成樁直徑的大小和成樁質(zhì)量,與高壓水的工作狀態(tài)有密切關系。三重管法在環(huán)境高壓水射流外圍，同時噴射高壓空氣，使高壓水的軸動壓力衰減及擴散率變緩，增大了射流核及遷移段的長度，擴展了射流切割土體的范圍，而且水、氣同時作用于土體，增強了破壞土體的能力，地基加固效果較好。根據(jù)本工程的地質(zhì)特點，高壓旋噴樁的主要設計參數(shù)如下：   3.1布樁形式   旋噴樁直徑大于1200mm，造孔孔徑大于100mm，布樁間距2.5m×2.5m。   3.2技術指標   ①樁位誤差≤50mm，鉆孔垂直度偏差＜1.0%。   ②樁端進入粉質(zhì)粘土層≥100cm。   ③噴漿過程中因故停漿，重新噴射時樁體搭接長度≥30cm。   ④噴漿結束后，要對注漿孔進行二次回灌，防止旋噴樁體因水泥漿固結出頂部凹陷，達不到設計樁頂標高。   3.3質(zhì)量檢驗   ①施工后28天對樁身進行鉆芯取樣，并做抗壓試驗。   ②無側限抗壓強度平均值fcuk不小于2.5MPa。4工程實施   高壓噴射注漿的施工機具包括鉆孔機械和噴射注漿設備兩類。根據(jù)現(xiàn)場的工程地質(zhì)條件，引孔采用D130鉆頭成孔，造孔時巖芯管長度小于2.0m，穿過表層含塊石的人工填土層時，采用淺孔錘沖擊成孔。根據(jù)施工設備要求，具體施工工藝如下：   放點、定位→鉆引導孔→制漿→高壓旋噴→插鋼筋→補漿(或補凹穴)→檢驗   施工設備參數(shù)見表1。   為保證順利安放注漿管，采用淺孔錘和鉆機孔時，應及時調(diào)整樁機的垂直度，確保誤差小于1.0%。引孔施工時應及時調(diào)整樁機的水平位置，防止了因機械振動或地面濕陷造成鉆機垂直度偏差過大。實施完成的樁體形狀如圖2所示。   5設計指標取值的探討   為了對高壓旋噴樁的施工質(zhì)量進行評價，現(xiàn)場進行了取芯試驗，結果表明試驗值與設計值有   較大偏差，并根據(jù)試驗結果對高壓旋噴樁的設計指標的取值進行了探討。   5.1現(xiàn)場取芯結果   按照設計要求28天齡期后進行了取芯試驗，試驗結果顯示靠近人工回填土層與淤泥層交接處（砂石土層）的指標在2.1~6.6MPa之間，較接近有關規(guī)程及指標的規(guī)范要求，如砂礫土的8～20MPa，而需要處理的淤泥層上層抗壓強度指標僅為0.2~0.4MPa，大大小于設計平均抗壓強度2.5MPa。其原因可從以下幾個方面分析：   ①場地土層分布特殊（夾層），且淤泥（流塑，貫入擊數(shù)僅為1擊），含水量在60%左右，造成固結體中含水量偏大，由此造成樁體強度偏低且增長緩慢。   ②三重管法由于在高壓水與空氣流共同作用下破碎土體，可在地基中造成較大的空隙，有利于漿液的填充；一邊旋轉、提升，一邊噴射水、氣、漿，使地基中旋噴成直徑較大的旋噴樁（一般1.0~2.0m），但樁體強度一般為0.9~1.2MPa，強度較低。   ③三重管對水壓的要求較高，采用施工水壓確保樁徑，在不采用早強劑或降低水灰比的情況下，使含水量較高的淤泥土層用較短時間完成固結而達到設計技術指標是很困難的。   ④相關資料顯示，同類土（夾層性質(zhì)），經(jīng)旋噴施工后需要70~90天方能達到抗壓技術指標要求，而本工程的僅在28后進行取芯，相對時間明顯過短。   ⑤現(xiàn)行規(guī)程或施工手冊，齡期時間與抗壓強度之間缺少相對應的比較值，即28天后開始施鉆取芯，其相對應的強度無參照；或有強度要求未有相應要求的養(yǎng)護時間。根據(jù)該工程28天齡期的抗壓強度指標僅為0.2~0.4MPa，需通過后續(xù)檢測確定淤泥質(zhì)土情況下旋噴樁的最佳齡期。   5.2幾個設計指標取值的分析   根據(jù)該工程地質(zhì)情況下對旋噴樁的現(xiàn)場取芯檢測結果的分析，對于高壓旋噴樁在淤泥質(zhì)土中施工時的技術指標，提出如下建議：   ①由于淤泥質(zhì)土含水量高，強度低，因此施噴水壓可適當降低，在淤泥質(zhì)土中按規(guī)范30MPa偏大，建議在18~22MPa之間取值。②對地層中含淤泥土夾層情況下高壓旋噴樁的抗壓強度指標建議按0.5~1.0MPa考慮。③齡期建議在70~90天之間。   參考文獻   ［1］?建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.   ［2］?中華人民共和國冶金工業(yè)部標準.高壓旋噴注漿技術規(guī)程［M］.西安：西安交通大學出版，1993.