1 工程概述

    通讓線K100+276.23新建1-7.0m頂進(jìn)框構(gòu)橋，橋址地質(zhì)：自上而下依次為素填土、粉質(zhì)粘土、粉土、細(xì)砂、粉砂，地基承載力[δ]=100-120kPa，設(shè)計為高壓旋噴樁進(jìn)行加固，加固體直徑為600mm,樁長5m，孔位間距為1.2m，共計300根。既有線下路基設(shè)計為路基邊坡斜向鉆孔，與水平線交角10.8°-34.2°，樁長為4.84-4.24m。樁體設(shè)計強(qiáng)度為2.5MPa，加固后復(fù)合地基試驗承載力[δ]≥150kPa，樁體單樁豎向承載力特征值Ra=282KN。

     2 旋噴樁加固機(jī)理

    所謂高壓旋噴樁，就是利用鉆機(jī)把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使水泥漿液以高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，當(dāng)能量大、速度快和呈脈動狀的噴射流的動壓超過土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，土粒從土體剝離下來，除部分土粒隨水泥漿冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與水泥漿攪拌混合并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小有規(guī)律的重新排列。水泥漿凝固后在土中形成一個固結(jié)體，從而使地基得到加固。

    旋噴時噴嘴以20MPa左右的壓力噴射，同時以一定速度（20-22r/min）旋轉(zhuǎn)和（15-30cm/min）徐徐提升，形成圓柱狀固結(jié)體提高地基的抗剪強(qiáng)度及改善土的變形性質(zhì)。使其在上部結(jié)構(gòu)荷載直接作用下，不會產(chǎn)生破壞或較大變形；并可形成封閉的帷幕。

     3 施工方案選擇

     3.1方案選擇

     高壓旋噴樁注漿法分為單管法、二重管法、三重管法。從施工過程中來看，單管法施工時，是以水泥漿高速噴射沖擊破壞土體，從單管噴射高壓水泥漿為噴射流；二重管法、三重管法施工時，是以水泥漿、水或壓縮空氣等介質(zhì)高速噴射沖擊破壞土體，形成噴射流。本框構(gòu)地基為軟弱泥沙質(zhì)土層且含水量較大，如在施工過程中排水量較大時，對軟弱土層的物理力學(xué)性質(zhì)起到軟化和泥化的不良作用。本框構(gòu)橋采用單管法進(jìn)行地基加固處理。

     3.2機(jī)具人員配置

    機(jī)具：MJG-50型錨桿鉆機(jī)2臺，GPB-90型高壓注漿泵2臺，WJG-80型制漿機(jī)4臺，一千升漿桶1個。

    人員：施工負(fù)責(zé)人1名、技術(shù)員1名、機(jī)長2名、電工及灌漿工等技術(shù)工人8名。

     3.3 施工參數(shù)確定

      
1
、施工技術(shù)參數(shù)

鉆桿提升速度（cm/min）	15-30	水泥用量（kg/m）	≧210
鉆桿旋轉(zhuǎn)速度（r/min）	20-22	噴嘴孔徑（mm）	2.5
噴漿流量（L/min）	80-90	旋噴壓力（MPa）	20-30

      2、漿液用量計算公式：Q=Hq（1+α）/V

    式中Q為漿液用量（m
³），V為提升速度（m/min），H為旋噴樁長度（m），q為單位時間壓漿量（m
³/min），α為損失系數(shù)，一般為0.1-0.2。

     3、施工配合比：水、水泥、速凝劑、膨脹劑摻入比例為 1:1:0.1:0.01。

     4 施工工藝

     4.1施工準(zhǔn)備

    在既有線路基邊坡測量放樣，釘木樁標(biāo)出每個旋噴樁的位置，在路堤坡腳外挖沉淀池和排污池。

     4.2 鉆機(jī)就位

     垂直旋噴樁施工：鉆機(jī)安放在設(shè)計的孔位上并保持垂直，施工時旋噴管傾斜小于1.5%。

     斜向旋噴樁施工：在路基邊坡上用鋼腳手桿搭設(shè)層高2.0m的作業(yè)排架，排架間距為1.0m，在排架上滿布跳板作為施工平臺外側(cè)設(shè)防護(hù)欄桿。因鉆機(jī)斜向鉆進(jìn)產(chǎn)生的反作用力易造成平臺傾斜。在排架每個節(jié)點處，垂直既有線坡面打入鋼管樁，深2.0m,并用鎖扣鎖住，外側(cè)設(shè)置支撐柱對作業(yè)平臺進(jìn)行加固。

    鉆機(jī)就位調(diào)整：將鉆機(jī)用汽車吊吊在作業(yè)平臺上，調(diào)整鉆桿和導(dǎo)向架達(dá)到設(shè)計角度，固定鉆機(jī)并鉆進(jìn)。

     4.3 鉆機(jī)成孔

    旋噴樁平面布孔形式為矩形，沿框構(gòu)橋向平行對稱布孔。采用間隔跳打方式進(jìn)行施工，提升速度20cm/min，轉(zhuǎn)速20r/min，鉆孔位置與設(shè)計位置允許偏差不得大于50mm。

     4.4 插管噴射

    鉆機(jī)對位后將噴管插入地層預(yù)定的深度，插管與鉆孔同時完成。插管過程中為防止泥沙堵塞噴嘴，采用邊射水、邊插管，水壓力不超過1MPa。壓力過大時發(fā)生過孔壁射塌現(xiàn)象。

     噴管插入預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。實驗員時刻注意檢查水泥漿初凝時間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升隨度等參數(shù)，與設(shè)計要求進(jìn)行比照，隨時做好記錄，并繪制作業(yè)過程曲線。當(dāng)水泥漿初凝時間超過20小時后，及時停止使用該水泥漿液并查找原因，調(diào)整后方可繼續(xù)施工。

    噴射施工完畢后，把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，采用水泥漿換成水，在地面噴射，清除泥漿泵、注漿管內(nèi)、軟管內(nèi)殘存水泥漿。

     5 施工措施

     5.1 鉆機(jī)就位時機(jī)座平穩(wěn)，立軸或轉(zhuǎn)盤與孔位對正，傾角與設(shè)計誤差不大于0.5°。

    5.2 噴射注漿前，先檢查高壓設(shè)備管路系統(tǒng)，設(shè)備的壓力和排量滿足設(shè)計要求，管路系統(tǒng)密封圈良好，各通道和噴嘴無雜物；噴射注漿時，注意開動注漿泵，待估算水泥漿的前鋒流出噴頭后，開始提升注漿管，噴射注漿的孔段與前段搭接0.1m，防止固結(jié)體脫節(jié)；噴射注漿作業(yè)后，由于水泥漿析水會出現(xiàn)收縮固結(jié)體頂面出現(xiàn)凹穴，所以及時用水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌，防止鉆孔排出的泥漿雜物流入。

    5.3 在相鄰兩個孔間開挖排漿溝，形成樁與樁之間的系梁，以提高復(fù)核地基總體的承載力。

    5.4冒漿處理：在旋噴處理中，有一定數(shù)量的土粒，隨著一部分水泥漿沿著注漿管管壁冒出地面。通過現(xiàn)場試驗員觀察，及時了解土層狀況，噴射的大致效果和噴射參數(shù)的合理性等。冒漿量小于注漿量的20%者為正?，F(xiàn)象，超過20%或完全補(bǔ)冒漿，技術(shù)查明原因，并采取如下措施：

    1、若系地基中空隙過大引起不冒漿，采用在水泥漿中添加速凝劑，縮短固結(jié)時間，使水泥漿在一定土層范圍內(nèi)凝固另外在空隙地段增加注漿量，填充完空隙后在繼續(xù)正常施工。

    2、冒漿量過大時，一般為有效噴射范圍與水泥漿不相適應(yīng)，注漿量超過旋噴固結(jié)所需的漿量造成的。減少的方法根據(jù)現(xiàn)場的實際情況采取提高噴射壓力、適當(dāng)縮小噴嘴直徑、控制固結(jié)體形狀

     6 質(zhì)量檢驗

     6.1 檢查內(nèi)容

    旋噴樁檢驗分為施工前檢查和施工后的檢查，施工前先進(jìn)行旋噴試驗固結(jié)體，主要通過檢查確定旋噴參數(shù)、水泥漿配件、外加劑材料，旋噴質(zhì)量等，施工后檢查為旋噴固結(jié)體在土層形成后進(jìn)行，檢驗時間為噴射施工結(jié)束后4周進(jìn)行，檢查數(shù)量為旋噴固結(jié)體數(shù)量的2%～5%，每個加固工程至少2個，檢查對象為地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)及旋噴時異?，F(xiàn)象的固結(jié)體。

    質(zhì)量檢查內(nèi)容：固結(jié)體的整體性和均勻性；有效直徑；垂直度、強(qiáng)度特征（包括樁的橫向壓力、水平推力、抗酸堿性、抗凍性、抗?jié)B性等）、溶蝕和耐久性能。

     6.2 檢驗方法

    本工程旋噴樁施工完成后采用室內(nèi)試驗及荷載試驗兩種方法進(jìn)行質(zhì)量檢驗。

    室內(nèi)試驗：共制作3組標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，強(qiáng)度大于設(shè)計的2.5MPa為滿足要求。

    荷載試驗：有平板靜荷試驗和載荷板試驗兩種，本工程采用靜荷載試驗，試驗結(jié)果為單樁承載力300-320KN，大于設(shè)計值282KPa。樁間土的承載力為155～170KPa，大于設(shè)計值150MPa，滿足設(shè)計要求。

     7 結(jié)束語

    該框構(gòu)橋經(jīng)過地基旋噴樁加固后，預(yù)制框構(gòu)橋主體頂進(jìn)施工作業(yè)及養(yǎng)護(hù)維修線路期間，框構(gòu)橋施工影響區(qū)段的線路未發(fā)生明顯沉降，保證了鐵路營業(yè)線安全，軟土地基加固取得較好的施工效果，為類同項目提供借鑒。

    

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標(biāo)簽：方案選擇、施工工藝、施工措施、旋噴樁加固機(jī)理、質(zhì)量檢驗

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文章名稱：《通讓既有線框構(gòu)橋頂進(jìn)高壓旋噴樁地基加固施工技術(shù)》

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