浅谈单管旋喷桩施工工艺及其在路基加固处理中的应用
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[摘要]单管旋喷桩施工工艺应用于高速公路弧陡坡路基加固,能较明显减少桩体范围内土体沉降及侧向位移量,能承受较快的加荷速率,提高了路堤的抗剪能力,保证了路堤的稳定。
[关键词]单管旋喷桩 工艺流程 路基加固 技术参数 质量控制
一、工程概况
沪瑞国道主干线贵州境镇胜高速公路ZK85+840～ZK86+100段路基恰好经古滑坡通过,古滑坡体为地貌形态上呈阶梯状,自然坡度较缓,成高20到30米弧陡坡。加载后古滑坡移明显,如路基填筑加载后局部地段可能失稳,对滑坡体下方320国道的安全行车造成威胁。
滑坡体现内地层主要是第四系土层及二叠系上统龙潭组煤系地层;覆盖层即第四系土层主要由泥页岩碎石土组成,灰褐、褐黄色,稍湿,松散,呈硬塑状。厚8～12米。基岩为龙潭组的泥页岩、炭质泥岩及煤层,岩层产状为330～350o∠21～35o,强风化较深,6～11米。覆盖层与基岩接触面分布有2至3米厚的全强风化炭质泥岩,钻孔取出的岩芯呈可塑状。
此段路基采用高压单管旋喷注浆法进行路基加固,右侧至左幅路基宽度,左侧至填方外2.5米或填方界外设置两根旋喷区域。旋喷桩的横向中心间距为1.8米,沿路线纵向间距1.8米,呈梅花型布置,桩平均长15米,共3025根。采用无锡20型钻机、42mm地质钻杆钻孔, ZJB-90D型高压泵注浆。
二、单管旋喷桩施工技术参数及工艺流程
1.清理表土
地表分布耕植土,土质松散,并富含有机质及植物根茎,有机物容易腐败导致土体松散强度大幅降低,不能作为填方路基的承压层,因此施工前对地表先进行30的清表外理。
2.相关参数
(1)设计参数
(2)旋喷参数;旋喷压力:≥20Mpa;喷射流量:100L/ min;提升速度:20～25cm/min;
旋转速度:20rod/min;喷嘴直径:2.0～3.2mm;
(3)浆液配合比
3.单管旋喷桩施工工艺流程图
三、单管旋喷桩施工要点及技术要求
1.布孔。先用全站仪确定旋喷桩的内外边线及第一根桩中心位置,放样误差≤5cm,然后每隔20根桩复核桩位一次。桩位偏差均保证≤5cm。
2.钻机就位。钻机进场安置在布设的桩位上,钻杆杆端必须对准桩位中心,垂直度偏差≤0.5o。
3.钻孔。钻机就位后钻孔至设计深度,在钻孔过程中随时调整机架垂直度,确保其偏差≤0.5o。
4.插管及水泥浆的配制。钻孔完成后插入喷射注浆管。在进行插管同时需进行水泥浆的配制,旋喷桩使用的水泥用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥,要求新鲜无硬块,水灰比控制在1:1,为消除离析,再加入水泥用量2%的早强剂。使用时滤去硬块、砂石等。单桩水泥用量按现场试喷后确定水泥用量。施工前在每只搅拌桶上作好标记,放入一定量水泥和水,搅拌均匀后,使浆液面达到相应位置。
5.喷射作业。该项操作是高压旋喷桩施工中最关键的一个环节,带有喷头装置的旋喷转杆至预定深度后,启动高压泵,待泵量泵压正常并达到设计要求后,自孔底由下而上进行喷射施工作业,旋喷钻杆边喷边提升,直至设计标主为止。
6.拔管。旋喷作业完成后拔出注浆管,并做好桩顶标记。
7.清洗机具。注浆施工完成后,清洗注浆泵、喷嘴、送浆泵、浆液搅拌机以免堵塞。
8.移动机具。将旋喷机具设备移至下一个孔位,进行同样的循环操作。
9.废浆处理。施工过程中,每个旋喷桩会产生桩固结体体积的20%的废液,引导废液进入排浆沟,然后用粘土覆盖10。
四、单管旋喷桩施工质量控制及注意事项
1.施工前应检查水泥、外掺剂、桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度、高压喷射设备的性能。施工中应检查施工参数(压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等)情况及施工程序。施工结束后28d,对桩体强度、承载力、平均直径、桩体中心位置、桩体均匀性等质量及承载力进行检验,达到规范要求。
2.喷射完成后,由于喷射浆液的离析作用,一般均有不同程度的收缩,使固结体顶部出现凹穴,所以应及时采用水灰比为0.5的水泥浆进行补灌,并要防止其它钻孔排出的泥土杂物进入。为了加大固结体尺寸,或为避免固结体尺寸减小,可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施,也可采用复喷工艺。
3.在喷射注浆成桩过程中须拆卸注浆管时,应先停止提升和回转,同时停止注浆,最后停机;待拆卸完毕继续喷浆时,须重新启动高压泵,待泵量泵压正常并达到设计要求后,才能开始注浆,开始喷射注浆的孔段必须与前段搭接10cm,以防止固结体脱节出现断桩现象。
4.冒浆的处理:在旋喷处理中,往往有一定数量的土粒,随着一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。通过对冒浆的观察,可以及时了解土层状况、旋喷的大致效果和旋喷参数的合理性等。根据经验,冒浆量小于注浆时的20%者为正常现象。超过20%或完全不冒浆时,应查明原因并采取相应的措施。
5.喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。
6.喷射完毕后,应冲洗喷射管,可用清水喷射冲洗。施工中应做好剩余泥浆处理,及时将泥浆运出或现场短期堆放后作土方运出。
参考文献:
[1]公路路基设计规范 (JTG D30-2004).
[2]公路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ017-96).
[3]公路路基施工技术规范(JTJ033-95).