1、公路病害-旋噴樁 高道2012級(jí)1班：李駿宏 20122515 旋噴樁原理、應(yīng)用范圍、工藝流程旋噴樁：A:高壓旋噴樁 B:旋挖鉆擴(kuò)底鉆孔樁A：高壓旋噴樁高壓旋噴樁地基加固技術(shù)，是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20MPa左右的高壓水流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)固結(jié)體。該技術(shù)應(yīng)用廣泛，具有施工方便，工藝簡(jiǎn)單，地基加固見效快，耐久性好，施工工期短等優(yōu)點(diǎn)。利用該技術(shù)對(duì)濕陷性黃土地基加固，可以提高并保持地基的抗剪強(qiáng)度，重組土體結(jié)構(gòu)，改善土的變形性質(zhì)，減少沉降，通過固結(jié)原理和擠壓

2、作用消除黃土的濕陷性，同時(shí)也可起到阻截地下水流，減少振動(dòng)，防止液化或流砂等作用，從而很好的解決濕陷性黃土地基對(duì)工程的諸多病害。高壓旋噴樁的施工費(fèi)用要高于深層攪拌水泥土樁,但其施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、占地少,并且施工機(jī)具的振動(dòng)很小,噪音也較低,不會(huì)對(duì)周圍建筑物帶來振動(dòng)的影響和產(chǎn)生噪音等公害,它可用于空間較小處,但施工中有大量泥漿排出,容易引起污染。對(duì)于地下水流速過大的地層,無填充物的巖溶地段永凍土和對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕的土質(zhì),由于噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固,均不宜采用該法。 1、高壓旋噴樁施工工藝流程： 高壓旋噴樁施工工藝流程見下圖： 制備固化劑漿液 轉(zhuǎn)機(jī)就位調(diào)整轉(zhuǎn)架角度灌入注漿管噴

3、試 噴旋噴注漿 拔管噴射拔管結(jié)束機(jī)械清洗機(jī)械移位 施工準(zhǔn)備： 高壓旋噴樁施工前，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，挖好排漿溝及儲(chǔ)漿池。 采用坐標(biāo)法對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的所有樁位進(jìn)行測(cè)量定位，并做好明顯、牢靠的樁位標(biāo)志報(bào)監(jiān)理復(fù)核。此外，還要做好測(cè)量記錄，以便隨時(shí)檢驗(yàn)。 合理布置臨時(shí)工程、機(jī)具設(shè)備安設(shè)地點(diǎn)及水電供應(yīng)。旋噴樁的施工用水采用飲用水。 對(duì)輸漿管路、高壓泵、鉆機(jī)、旋噴管等設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)地檢查，并進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)（先是空運(yùn)轉(zhuǎn)，然后負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、試噴）確認(rèn)無誤后才能開始高壓旋噴樁的正式施工。施工工序11.3.3.1 樁機(jī)就位鉆機(jī)安放保持水平，使其鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置。鉆桿保持垂直，其傾斜度不得大于0.5%。鉆機(jī)與高壓注

4、漿泵的距離不宜過遠(yuǎn)。鉆機(jī)鉆桿采用鉆桿導(dǎo)向架進(jìn)行定位。11.3.3.2 貫入注漿管注漿管隨旋噴樁機(jī)鉆頭一起鉆至預(yù)定的深度。在此過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，邊射水、邊插管，水壓力一般不宜超過1MPa。如壓力過高，則易將孔壁射塌。11.3.3.3 制備固化劑漿液制備旋噴樁固化劑漿液時(shí)選用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥作為固化劑，水泥摻量根據(jù)加固土的性質(zhì)及單樁無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于3MPa的要求，通過試驗(yàn)確定水泥摻量。水泥漿液的水灰比取1.5。水泥儲(chǔ)存時(shí)間超過3個(gè)月重新取樣試驗(yàn)，并按其檢驗(yàn)結(jié)果使用，使用前報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。在旋噴樁貫入注漿管的同時(shí)，后臺(tái)拌制固化劑漿液（水泥漿），待壓漿前將漿液倒入集料斗中。嚴(yán)格

5、按設(shè)計(jì)要求配制漿液。11.3.3.4 噴射注漿水泥漿液應(yīng)在噴注前1小時(shí)內(nèi)攪拌，當(dāng)噴嘴達(dá)到設(shè)計(jì)高程，噴注開始時(shí)先送高壓水清管，再送漿液和壓縮空氣。在底部旋噴1min ，當(dāng)達(dá)到噴射壓力及噴漿量后再邊旋轉(zhuǎn)邊提升。為防止?jié){管扭斷，鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不斷；當(dāng)注漿管不能一次提升完成而需分次拆卸時(shí)，拆卸動(dòng)作要快，卸管后繼續(xù)噴射的搭接長(zhǎng)度不得小于10cm。旋噴過程中，水泥漿液量不得少于700L/m，并且攪拌時(shí)間超過4小時(shí)的水泥漿液不得使用。施工過程中控制冒漿量小于注漿量的20%，超過20%或完全不冒漿時(shí)查明原因，采取相應(yīng)措施。提升速度可取1025cm/min。對(duì)需要擴(kuò)大加固范圍或提高強(qiáng)度的部分采取復(fù)噴的

6、措施，并使實(shí)際樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.30.5m。旋噴施工中作好施工記錄，記錄詳細(xì)準(zhǔn)確，并有監(jiān)理的簽認(rèn)，作為今后計(jì)量的依據(jù)。11.3.3.5 拔管與沖洗旋噴施工完畢，迅速拔出注漿管，并用清水把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把注漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排出。11.3.3.6 樁機(jī)移位待旋噴樁機(jī)注漿管全部提出地面后，先關(guān)閉電機(jī)，然后將樁機(jī)移至新的樁位。2、地質(zhì)特性 黃土是第四紀(jì)干旱、半干旱氣候條件下，陸相沉積的一種特種土。濕陷性黃土地層一般具有下列工程特點(diǎn)：（1）顏色呈淡黃、灰黃、棕黃或棕紅色；（2）具有多孔性，孔隙比一般為0.71.1

7、，有肉眼能看到的大孔隙，在自重或一定荷重作用下受水侵濕后，土體結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著的附加下沉。（3）質(zhì)地均勻，顆粒成分以粉粒為主，無明顯層理，具垂直節(jié)理。（4）土體中含鈣質(zhì)結(jié)核，并含有少量中溶鹽和易溶鹽，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具侵蝕性。（5）天然狀態(tài)下，含水率低，遇水易崩解、剝蝕，土體處于堅(jiān)硬、硬塑和可塑狀態(tài)，承載力一般較大，但建造工程后，建筑物覆蓋地基，水份轉(zhuǎn)移致使含水量接近塑限含水量，或由于地基侵水和地下水上升使得地基土含水量增大甚至達(dá)到飽和，承載力急劇降低。（6）表層一定厚度內(nèi)具濕陷性，易產(chǎn)生潛蝕形成陷穴。在自重和工作荷載作用下地基變形除正常的排水固結(jié)沉降外還具有重要工程意義的振陷與濕陷。（7）地

8、基土達(dá)到飽和，易發(fā)生較大的動(dòng)變形，甚至表現(xiàn)出類似砂土液化的現(xiàn)象。 以隴西地區(qū)某雙線鐵路橋臺(tái)工程為例，列車活載為中-活載，該橋臺(tái)基礎(chǔ)位于河岸陡坎上臺(tái)階地，工程場(chǎng)地黃土地質(zhì)特征為砂質(zhì)黃土厚約19m，地基承載力150kPa,其下為圓礫土，地面9m以下為飽和土。土樣試驗(yàn)結(jié)果為級(jí)自重濕陷，天然密度1.68-1.74g/cm3,天然含水量17.8-18.7 %,液限25.7-27.8%,塑限15.5-15.9%,孔隙比0.87-0.92,標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)5-16。 3.13.1旋噴直徑（旋噴直徑（d d） 一般應(yīng)根據(jù)估計(jì)直徑來選用噴射注漿種類和噴射方式一般應(yīng)根據(jù)估計(jì)直徑來選用噴射注漿種類和噴射方式, , 估計(jì)

9、直徑應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)通估計(jì)直徑應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)通過試驗(yàn)確定。過試驗(yàn)確定。建筑地基處理技術(shù)規(guī)范建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-91JGJ79-91）給出了標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（）給出了標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N N）與旋噴直徑（）與旋噴直徑（d d）的關(guān)系。本工程選定中間偏小值）的關(guān)系。本工程選定中間偏小值d=0.5md=0.5m。 3.23.2地基承載力計(jì)算地基承載力計(jì)算 根據(jù)（根據(jù)（JGJ79-91JGJ79-91）規(guī)范規(guī)定）規(guī)范規(guī)定, ,用旋噴樁處理的地基用旋噴樁處理的地基, ,宜按復(fù)合地基設(shè)計(jì)宜按復(fù)合地基設(shè)計(jì), ,但當(dāng)用但當(dāng)用作擋土結(jié)構(gòu)或樁基時(shí)作擋土結(jié)構(gòu)或樁基時(shí), ,可按加固體獨(dú)立荷載計(jì)算。此工程采用兩種方法分別檢算可

10、按加固體獨(dú)立荷載計(jì)算。此工程采用兩種方法分別檢算。 3.2.13.2.1按加固體獨(dú)立荷載計(jì)算按加固體獨(dú)立荷載計(jì)算 R Rd dk k=nf=nfcukcukA AP P, ,式中式中R Rd dk k單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值nn強(qiáng)度折減系數(shù)，可取強(qiáng)度折減系數(shù)，可取0.30-0.500.30-0.50f fcukcuk樁體強(qiáng)度樁體強(qiáng)度, ,根據(jù)蘭州地區(qū)旋噴樁資料分析根據(jù)蘭州地區(qū)旋噴樁資料分析, ,軟土地層中旋噴樁體試塊強(qiáng)度均在軟土地層中旋噴樁體試塊強(qiáng)度均在3.5Mpa3.5Mpa以上，由于本工程地基具部分飽和土，故取以上，由于本工程地基具部分飽和土，故取f fcukcuk=3.5

11、Mpa=3.5MpaA AP P樁體面積樁體面積3.2.23.2.2按復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算按復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算f fsp,ksp,k=R=Rk kd d+f+fs,ks,k(A(Ae e-A-Ap p)/A)/Ae e, , 式中式中f fsp,ksp,k-復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值3、方案設(shè)計(jì)R Rk kd d-單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值，通過現(xiàn)場(chǎng)荷載實(shí)驗(yàn)確定單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值，通過現(xiàn)場(chǎng)荷載實(shí)驗(yàn)確定f fs,ks,k樁間地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值樁間地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值樁間天然地基土承載力折減系數(shù)，可取樁間天然地基土承載力折減系數(shù)，可取0.2-0.60.2-0.6，或由試驗(yàn)確定。，

12、或由試驗(yàn)確定。A Ae e11根樁承擔(dān)的處理面積根樁承擔(dān)的處理面積A Ap p樁的平均截面積樁的平均截面積3.33.3沉降計(jì)算沉降計(jì)算旋噴樁的沉降計(jì)算為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)復(fù)合土層以及下臥層地基變形值之和旋噴樁的沉降計(jì)算為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)復(fù)合土層以及下臥層地基變形值之和, ,按按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ7-89GBJ7-89）規(guī)定進(jìn)行，式中復(fù)合土層的）規(guī)定進(jìn)行，式中復(fù)合土層的彈性模量按（彈性模量按（JGJ79-91JGJ79-91）規(guī)范規(guī)定進(jìn)行。）規(guī)范規(guī)定進(jìn)行。3.43.4布樁形式布樁形式由于本設(shè)計(jì)是主要控制沉降和消除地基土濕陷性，因此采用梅花型滿堂由于本設(shè)計(jì)是主要控制沉降和消除地基土

13、濕陷性，因此采用梅花型滿堂布置，樁距布置，樁距1.2M1.2M，從而保證整體全面積改變土體結(jié)構(gòu)。，從而保證整體全面積改變土體結(jié)構(gòu)。3.53.5樁長(zhǎng)及漿液樁長(zhǎng)及漿液保證樁體進(jìn)入圓礫土不小于保證樁體進(jìn)入圓礫土不小于0.5m,0.5m,統(tǒng)一樁底標(biāo)高，樁長(zhǎng)統(tǒng)一樁底標(biāo)高，樁長(zhǎng)20m20m。漿液以水泥。漿液以水泥漿為主劑，水灰比采用漿為主劑，水灰比采用1 1：1 1，摻入起早強(qiáng)作用的三乙醇胺，摻入起早強(qiáng)作用的三乙醇胺0.05%0.05%和和1%1%食食鹽。鹽。3.63.6施工參數(shù)施工參數(shù)（1 1）漿液噴嘴直徑）漿液噴嘴直徑2.8mm2.8mm（兩個(gè)）。（兩個(gè)）。（2 2）噴射壓力）噴射壓力20MPa20M

14、Pa。（3 3）注漿管直徑）注漿管直徑42mm42mm。（4 4）鉆頭旋轉(zhuǎn)速度）鉆頭旋轉(zhuǎn)速度22r/min22r/min。（5 5）鉆頭提升速度）鉆頭提升速度25cm/min25cm/min。（6 6）漿液流量）漿液流量100L/min100L/min。 旋噴樁施工完后，隨機(jī)抽取總數(shù)的25%的樁進(jìn)行檢驗(yàn)，主要內(nèi)容包括固結(jié)體的整體性、均勻性，有效直徑，垂直度，強(qiáng)度特性等。檢驗(yàn)方法可采用開挖檢驗(yàn)、鉆孔取芯、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)等。經(jīng)檢驗(yàn)，樁徑0.63-0.82m，大于設(shè)計(jì)值，無側(cè)限平均抗壓強(qiáng)度15.4Mpa，實(shí)際測(cè)量沉降11mm。結(jié)果表明利用高壓旋噴樁技術(shù)對(duì)濕陷性黃土地基加固，符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)

15、改良了飽和黃土地層段，有效的控制了動(dòng)變形。4、質(zhì)量檢查11.3.4 施工注意事項(xiàng) 噴注過程中發(fā)生機(jī)械故障時(shí)，應(yīng)停止提升和噴射以防樁體中斷，同時(shí)立即排除故障。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)漿液不足影響固結(jié)質(zhì)量時(shí)，可進(jìn)行重復(fù)噴射。原位重復(fù)噴射時(shí)，沖擊破壞的是漿土混合液體，所受阻力小，因此有增加固結(jié)體直徑的效果。 由于漿液析水、收縮，固結(jié)體頂部可能出現(xiàn)凹穴，必須采取措施消除，可以在凹穴灌注混凝土，或直接從旋噴孔中再次注入漿液填滿凹穴為止。B:旋挖鉆擴(kuò)底鉆孔樁 擴(kuò)底機(jī)具的原理和結(jié)構(gòu)： 擴(kuò)底機(jī)具是鉆孔擴(kuò)底樁施工的關(guān)鍵。其構(gòu)造原理: 利用鉆桿下壓帶動(dòng)活動(dòng)套桿, 使鉸接鉆齒擴(kuò)張至設(shè)計(jì)尺寸( 活動(dòng)桿與鉸接齒連為一體) , 通過活動(dòng)

16、套桿底部的限制擋板與頂桿底部的限位擋板的間距來控制鉆齒擴(kuò)張尺寸。施工時(shí)根據(jù)擴(kuò)底樁設(shè)計(jì)尺寸及旋挖鉆機(jī)的型號(hào), 設(shè)計(jì)好擴(kuò)底機(jī)具。 1、 鉆孔施工工藝2、 鉆孔施工、 施工準(zhǔn)備場(chǎng)地平整。為減小施工對(duì)凍土環(huán)境的擾動(dòng)破壞, 本著“寧填勿挖”的原則對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行墊平和壓實(shí)。測(cè)量定位。根據(jù)樁位測(cè)量精度要求準(zhǔn)確放樣, 并設(shè)置護(hù)樁, 以便隨時(shí)對(duì)樁位和成孔質(zhì)量進(jìn)行檢查。人員、設(shè)備、機(jī)具進(jìn)場(chǎng)到位。鋼護(hù)筒制作與安裝。為解決樁周上部?jī)鐾帘┞度诨?、滑? 護(hù)筒埋設(shè)采用內(nèi)外雙鋼護(hù)筒。外鋼護(hù)筒制作時(shí)按直徑較樁徑大30cm40cm 制作, 內(nèi)鋼護(hù)筒按直徑較樁徑大10cm 制作。外護(hù)筒在埋設(shè)時(shí)采用旋挖鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)壓入地面。灌注混凝土

17、后外護(hù)筒拔出循環(huán)使用。內(nèi)護(hù)筒成孔后安裝, 灌注后不拔出成為永久性鋼護(hù)筒。為減小凍脹和熱融引起樁的切向力對(duì)樁的影響,內(nèi)護(hù)筒外側(cè)涂刷1cm 厚渣油, 且其底部要埋入凍土上限以下0.5m。 鉆機(jī)就位履帶式旋挖鉆機(jī)自行到位, 鉆機(jī)鉆頭與樁位對(duì)位, 其位置偏差不大于2cm。鉆機(jī)一旦就位, 成孔前不得隨意移動(dòng)。 鉆孔及擴(kuò)底鉆孔前, 首先將鉆機(jī)縱橫調(diào)平, 調(diào)直桅桿, 確保其垂直度。利用旋挖鉆斗按正常鉆孔工藝鉆至不擴(kuò)底樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高( 即擴(kuò)底樁變截面位置標(biāo)高) 。將鉆桿提出孔外, 用擴(kuò)底鉆具替換平臺(tái)鉆頭先將擴(kuò)底鉆放至孔底, 并從護(hù)筒頂向上量出鉆頭伸縮桿長(zhǎng)度標(biāo)在鉆桿上。進(jìn)行慢速旋轉(zhuǎn)和下壓, 使擴(kuò)底鉆緩慢張開并進(jìn)行

18、擴(kuò)底作業(yè), 當(dāng)其完全張開時(shí), 鉆桿上標(biāo)記正好與護(hù)筒頂同高度。 鉆頭完全張開后, 在原位不加壓快速旋轉(zhuǎn)10min 左右,停止旋轉(zhuǎn)并向上勻速提出鉆頭。安裝筒式鉆頭對(duì)孔底擴(kuò)底鉆碴進(jìn)行清除。鉆孔過程中要做好鉆孔記錄, 并與設(shè)計(jì)對(duì)比, 嚴(yán)重不符時(shí)要提請(qǐng)變更。清孔后及時(shí)將孔口用絕熱板覆蓋, 防止熱滲入破壞凍土而引起坍孔。 樁孔檢查利用測(cè)繩及自制的檢孔器檢測(cè)孔深、孔徑、垂直度及沉渣厚度, 并利用擴(kuò)底鉆具對(duì)樁基底部擴(kuò)孔部分進(jìn)行檢查。檢孔合格后, 及時(shí)進(jìn)行下一道工序。 內(nèi)護(hù)筒安裝成孔后, 在永久性內(nèi)護(hù)筒埋深范圍內(nèi)掃孔, 完成后將外涂1cm 厚油渣的內(nèi)護(hù)筒吊裝入孔內(nèi)就位。4.2.6 孔口防護(hù)在灌樁前對(duì)孔口進(jìn)行覆蓋防護(hù), 注意