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高壓旋噴樁在水利樞紐工程中的應(yīng)用論文
1、前言
高壓噴射注漿技術(shù)自20世紀(jì)70年代從日本引進我國已有三十多年的歷史。當(dāng)時該技術(shù)主要用于軟土地基的加固,到了20 世紀(jì)80 年代以后開始用于堤壩防滲。目前,該技術(shù)已在全國進行了推廣應(yīng)用,并用于長江三峽等大型水利工程。它具有安全可靠、適用的土質(zhì)廣,施工壓縮試驗噪音小,樁身強度高,固結(jié)體形狀可控制,料源廣闊,價格低廉等特點,因此在建筑物地基加固、深基坑開挖支護與止水、邊坡穩(wěn)定、堤壩防滲、盾構(gòu)隧道沿線加固以及山岳、隧道可能坍塌部位加固等方面應(yīng)用很廣。
2、 高壓旋噴樁技術(shù)要點
2.1 技術(shù)原理。高壓旋噴技術(shù)是采用三重管法,噴射介質(zhì)為水、水泥漿液和壓縮空氣,使噴射管邊旋轉(zhuǎn)邊提升,利用高壓水形成高速噴射流束,沖擊、切割、破碎地層土體,并以水泥漿液充填,形成圓形斷面狀的凝結(jié)體,以提高圍堰防滲能力的施工技術(shù)。
2.2主要技術(shù)參數(shù)
2.3施工工序和設(shè)備。
高壓旋噴施工工序為:鉆孔、制漿、高壓灌漿、靜壓回灌。2.3.1 鉆孔。鉆孔采用風(fēng)動鉆機套管跟進鉆孔成孔,鉆孔布置為單排,分二序施工,孔徑146mm,孔位偏差≤10cm,孔斜≤1.0%,孔深不得小于設(shè)計孔深。鉆至設(shè)計深度后,強風(fēng)清孔,清孔驗收合格下入特制PVC管護壁,液壓拔管機起拔套管,孔口妥善保護。鉆孔過程中對孔位、孔深、地層變化(表現(xiàn)為鉆進速度驟變,返渣特性變化等現(xiàn)象)、特殊情況及處理措施等都作詳細記錄。
2.3.2制漿。高壓旋噴漿液為水泥漿。使用水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥,水灰比為1.2:1~0.8:1,漿液密度為1.55g/cm3~1.7g/cm3。水泥漿采用二級攪拌,二級過濾。一級攪拌時間不少于90s,經(jīng)過濾后進入二級攪拌機,邊攪拌邊過濾邊使用,過濾篩網(wǎng)眼尺寸為2mm。 2.3.3高壓灌漿。高壓旋噴灌漿在鉆孔施工完成并檢驗合格后進行,采用二序施工,先噴Ⅰ序孔,后噴Ⅱ序孔。注漿前先進行地面試噴,檢查機械及管路情況,如水、氣、漿是否暢通,各種參數(shù)是否滿足設(shè)計要求,一切正常后,垂直下入噴管至設(shè)計深度,先送水泥漿液,后送水和氣,按規(guī)定參數(shù)進行原位噴射,待孔口返出漿液密度達到1.2 g/cm3后再按設(shè)計的提升速度由下至上進行連續(xù)旋噴作業(yè),如果中途因故中斷后恢復(fù)施工時,應(yīng)對中斷孔段進行復(fù)噴,復(fù)噴搭接長度不小于0.5 m。灌漿施工的各種技術(shù)參數(shù)見上表。 2.3.4靜壓回灌。當(dāng)高噴灌漿結(jié)束后,先停止水和氣,再停水泥漿,由于孔內(nèi)漿液會發(fā)生析水、沉淀和凝固收縮,高噴樁的頂部會產(chǎn)生凹穴,需用水泥漿及時進行靜壓回灌填補。靜壓回灌要間斷進行,直至填筑到孔口,漿液不再下沉?xí)r為止。每孔完成高噴灌漿后,要對水泥漿管道系統(tǒng)進行沖洗,防止管道堵塞。
2.3.5主要施工設(shè)備有:風(fēng)動油壓鉆機、高壓旋噴臺車、高速拌漿機、高壓水泵、空壓機等。
3、 施工記錄
在高噴灌漿施工中必須每天做好施工記錄,記錄中按造孔和灌漿分別記錄,記錄主要內(nèi)容一、造孔記錄:造孔記錄內(nèi)容包括孔號、序號、樁號、鉆孔時間(包括開鉆時間和完成時間)、鉆孔深度、基巖深度、地質(zhì)分層描述以及鉆孔過程中出現(xiàn)的問題等項內(nèi)容;二、高噴灌漿記錄:包括孔號、序號、樁號、灌漿時間、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、擺動角度、水、氣、漿的壓力和流量、漿液密度、孔口返漿情況以及出現(xiàn)特殊情況的處理等內(nèi)容。
4 、施工中特殊情況的處理 高噴灌漿施工中,在鉆孔和灌漿過程會出現(xiàn)漏漿、冒漿、串孔等問題引起壓力突降或驟增、孔口回漿密度或回漿量異常等情況,此時,必須查明原因,及時進行處理。本工程在高壓旋噴灌漿中,以上情況都有不同程度發(fā)生,經(jīng)過及時恰當(dāng)?shù)奶幚?確保了施工進度和質(zhì)量。
4.1漏漿。漏漿是由于地層中存在砂、砂礫石或通道,主要表現(xiàn)在鉆孔或灌漿時孔口不返漿或返漿量降低。 解決方法:①降低噴射管提升速度或停止提升,②降低高壓水(或漿)壓力、流量,進行原地灌漿,③漿液中摻加速凝劑,④加大漿液濃度或灌注水泥砂漿、水泥粘土漿,⑤向孔內(nèi)沖填砂、土等堵漏材料。
4.2冒漿。冒漿是指在灌漿過程中漿液在壩坡、地面或庫區(qū)底部流出。解決方法:當(dāng)冒漿量過大時,通過提高射流壓力或適當(dāng)縮小噴嘴孔徑,或加快旋轉(zhuǎn)和提升速度,減少冒漿量。
4.3串孔。串孔是指在某一孔口正常灌漿時,漿液從相臨孔口返出,說明鉆孔在地下有通道相通。
解決方法:應(yīng)立即封堵被串孔,待串漿孔高噴灌漿結(jié)束后,盡快進行被串孔的掃孔、高噴灌漿或繼續(xù)鉆進。串漿量較大,應(yīng)降低風(fēng)壓并加大進漿漿液密度或漿量。
5、 壓旋噴樁質(zhì)量檢查
在高壓旋噴灌漿施工過程中,應(yīng)對水泥、漿液和各道工序的質(zhì)量嚴(yán)格進行控制和檢查,灌漿結(jié)束后,可采用大開挖檢查法,鉆孔取芯檢查法等方法對旋噴樁體進行質(zhì)量檢查和綜合質(zhì)量評定。
5.1大開挖檢查法。沿旋噴樁一側(cè)進行開挖,挖深一般2~2.5m。用肉眼直觀檢查Ⅰ序、Ⅱ序孔噴射距離、銜接情況,在不同部位橫向打孔取芯檢查樁體厚度、強度等項指標(biāo)。
5.2鉆孔取芯檢查法。高壓旋噴樁完成14天后,可在樁體上布置鉆孔取芯。檢查孔孔位布置在樁體中心線上的相鄰兩孔的搭接處,自上而下分段鉆孔、取芯。每個單元工程可布置1個檢查孔。
6、 結(jié)束語
高壓旋噴灌漿技術(shù)具有工程造價適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優(yōu)點,隨著這項技術(shù)逐步成熟,必將在更多的防滲工程中推廣和使用。
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