透水砾砂层高压旋喷加固技术要点浅析
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透水砾砂层高压旋喷加固技术要点浅析 摘要：为确保盾构始发安全，往往需要对盾构始发端头进行加固。高压旋喷桩加固作为常规有效的措施越来越多的被采用。富水地段透水砾砂层旋喷桩施工成桩困难，如何有效的控制成桩质量，为盾构机顺利始发的关键。 关键词：富水段；透水砾砂层；旋喷桩；施工要点 一、旋喷桩工作原理 双管旋喷桩是一种气体喷射，浆液灌注搅拌混合形成固结体的方法。加固原理是利用钻机将预先拌制并加压的浆液从注浆管的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，过程中喷射高压风置换破碎土体，钻杆边旋转边提升，使浆液尽可能充填土体空隙。使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使土体得到加固。 二、旋喷施工工艺简介 1）施工流程 旋喷桩施工工艺流程图 2）常规施工参数及注意事项 引孔钻孔施工时要及时调整桩机水平，防止因机械振动或地面湿陷造成钻孔垂直度偏差过大。为保证顺利安放注浆管，引孔直径不小于Φ91mm，岩芯管长度不小于2.0m。 安放注浆管前，先在地表进行射水实验，待正常后，才能下注浆管施工。 采用42.5级普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样送检，合格后才能投入使用。 浆液水灰比根据施工内容确定，施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，实行定量加灰制，严格控制水泥用量。灰浆搅拌要均匀，并进行过滤。喷浆过程中浆液要连续搅动，防止水泥沉淀。 施工前进行成桩试验，在设计规定的范围内调整施工参数，保证成桩直径不小于设计要求。 严格控制喷浆提升速度，提升速度控制在0.2m/min。喷浆过程要连续均匀，若喷浆过程中出现压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深300mm重复喷射接桩，防止出现断桩。 高喷孔喷射成桩结束后，采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因空孔的存在而引起周边土体的位移加剧。 因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后才能提升。 实行技术人员随班作业制，及时发现和处理施工中的质量隐患，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。 根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数，以确保旋喷桩的施工质量。调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告，经同意后调整。 配备一台备用发电机组。旋喷桩施工，进入旋喷作业应连续施工，若施工过程中停电时间过长，启用备用发电机，保证施工正常进行。 施工现场配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。 三、透水砾砂层高压旋喷加固控制要点 由于本次施工透水砂层埋深仅3-4m，为验证设计参数，确保加固效果，现场采用了开挖验证的方式，验证设计参数。初步试验时现场控制参数如下：水泥水灰比为1：1~1.5，采用42.5（R）级普通硅酸盐水泥，喷射压力25~30MPa，提升速度不大于10～25cm/min。现场施工过程中，主要现象为旋喷桩施工吃浆量较大，且返浆较少，部分初灌孔施工中存在浆液液面下降的现象。现场对试验桩直接开挖发现砾砂层浆液扩散范围较大，部分土体未渗透浆液，未达到设计止水效果。为确保盾构始发安全，防止河道径流沿透水层渗入基坑，引发安全事故，现场对施工参数进行了反复验证。 四、施工常见问题及处理方法 根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法。 1. 固结体强度不均匀、缩颈? 喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。喷浆设备出现故障中断施工。拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。穿过较硬的粘性土，产生颈缩。 预防措施及处理方法： 根据设计要求和地质条件，选用不同的喷浆方法和机具。喷浆前，先进行压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行，配浆时必须用筛过滤。根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径办法。控制浆液的水灰比及稠度。严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果。 2. 压力不足? 安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。泵阀损坏，油管破裂漏油。安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。塞油泵调压过低。 预防措施及处理方法： 应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。? 3.压力骤然上升? 喷嘴堵塞。高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。泵体或出浆管路有堵塞。 预防措施及处理方法： 应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞应将钻杆提出孔口，疏通或更换喷嘴。其他情况堵塞应松开接头进行疏通，待堵塞故障排除后再进行旋喷。 4.孔沉管困难、偏斜、冒浆 遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超标。注浆量与实际需要量相差较多。地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。 预防措施及处理方法：? 放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%以内。利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。控制水泥浆液配合比。针对冒浆的现象则采取在浆液中参加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续旋喷。针对冒浆量过大的现象则采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度。 5.固结体顶部下凹? 在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异。? 预防措施及处理方法：? 旋喷长度比设计长，或在旋喷桩施工完毕，将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液，或在旋喷注浆完成后，在固体的顶部范围内再钻进0.5～1.0m进行复喷。 6.断桩 由于提升速度过快、出现孤石、漂石、有机土过厚、喷浆不及时及接桩施工时节点控制不到位。 预防措施及处理方法：? 及时调整提升速度、喷浆量。遇到孤石、漂石、有机土过厚时，适当减缓提升速度、加大喷浆压力、加长停留时间，调浓浆液。接桩时注意控制搭接长度、喷浆量、提升速度及停留时间。 7.塌孔 由于土层松散，护壁泥浆浓度不够，提升速度过快。 预防措施及处理方法：? 若塌孔位置较深，则可以由测深锤和实际的地质情况分析实际的坍孔程度，若不严重，则可以加大泥浆比重，继续钻进。若塌孔较为严重时，则应立即用砂或小砾石加黏土回填至坍孔以上位置，甚至将整个钻孔全部回填，暂停一段时间，使回填土沉积密实，水位稳定后，重新钻进，时刻注意不良现象的发生。及时调整提升速度。 8.针对砂砾层段旋喷桩施工顺序 现场砾砂层由于位于透水层，采用高压喷射时，现场由中部向两端施打旋喷桩，透水层施工时必须复喷，复喷提升速度为5-7cm/min，喷射压力为30MPa，必要时可适当增加浆液浓度，增大浆液用量。根据现场初步试验结果，复喷时透水砂层浆液用量需增加2倍，方可确保达到设计止水效果。 结束语： 高压旋喷桩加固作为常规有效的措施在透水砂层依然能够适用，但现场施工过程中需增大浆液用量，施工成本较高，不利于总价项目选用，现场可根据实际情况，适当考虑配合增加降水井措施，达到降水的目的。 参考文献： [1] 深圳市住房和建设局 《深圳市深基坑支护技术规范》（SJG 05-2011）,2011-07-01 毛稼祥 男（ 1976-11-29）高级工程师 深圳铁岗石岩水库二期项目总承包部 副经理 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/ab1d5ddf4ad7c1c708a1284ac850ad02df800762.html