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      地基注漿加固

      天津旋噴注漿樁地基加固

      旋噴注漿樁地基,簡稱旋噴樁地基是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后,用高壓脈沖泵,將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置,向四周以高速水平噴入土體,借助流體的沖擊力切削土層,使噴流射程內土體遭受破壞,與此同時鉆桿一面以一定的速度(20r/min)旋轉,一面低速(15~30cm/min)徐徐提升,使土體與水泥漿充分攪拌混合,膠結硬化后即在地基中形成直徑比較均勻,具有一定強度(0.5~8.0MPa)的圓柱體(稱為旋噴樁),從而使地基得到加固。

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              旋噴注漿樁地基,簡稱旋噴樁地基是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后,用高壓脈沖泵,將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置,向四周以高速水平噴入土體,借助流體的沖擊力切削土層,使噴流射程內土體遭受破壞,與此同時鉆桿一面以一定的速度(20r/min)旋轉,一面低速(15~30cm/min)徐徐提升,使土體與水泥漿充分攪拌混合,膠結硬化后即在地基中形成直徑比較均勻,具有一定強度(0.5~8.0MPa)的圓柱體(稱為旋噴樁),從而使地基得到加固。


              1.分類及形式


              旋噴法根據使用機具設備的不同又分為:


             (1)單管法


               用一根單管噴射高壓水泥漿液作為噴射流,由于高壓漿液射流在土中衰減大,破碎土的射程較短,成樁直徑較小,一般為0.3~0.8m。


               (2)二重管法


                用同軸雙通道二重注漿管復合噴射高壓水泥漿和壓縮空氣二種介質,以漿液作為噴射流,但在其外圍裹著一圈空氣流成為復合噴射流,成樁直徑1.0m左右。


                 (3)三重管法


                同軸三重注漿管復合噴射高壓水流和壓縮空氣,并注入水泥漿液。由于高壓水射流的作用,使地基中一部分土粒隨著水、氣排出地面,高壓漿流隨之填充空隙。成樁直徑較大,一般有1.0~2.0m,但成樁強度較低(0.9~1.2MPa)。


               成樁形式分旋噴注漿、定噴注漿和擺噴注漿等三種類別。加固形狀可分為柱狀、壁狀和塊狀等。


              2.特點及適用范圍


              旋噴法具有以下特點:提高地基的抗剪強度,改善土的變形性質,使在上部結構荷載作用下,不產生破壞和較大沉降;能利用小直徑鉆孔旋噴成比孔大8~10倍的大直徑固結體;可通過調節噴嘴的旋噴速度、提升速度、噴射壓力和噴漿量,旋噴成各種形狀樁體;可制成垂直樁、斜樁或連續墻,并獲得需要的強度;可用于已有建筑物地基加固而不擾動附近土體,施工噪聲低,振動??;可用于任何軟弱土層,可控制加固范圍;設備較簡單、輕便,機械化程度高,材料來源廣;施工簡便,操作容易,速度快,效率高,用途廣泛,成本低。


              適于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、砂土、濕陷性黃土、人工填土及碎石土等的地基加固;可用于既有建筑和新建筑的地基處理,深基坑側壁擋土或擋水,基坑底部加固防止管涌與隆起,壩的加固與防水帷幕等工程。但對含有較多大粒塊石、堅硬粘性土、大量植物根基或含過多有機質的土以及地下水流過大、噴射漿液無法在注漿管周圍凝聚的情況下,不宜采用。


             3.樁徑的選擇


              樁直徑大小由注漿方法、土的類別、密度、施工條件等而定,表7-21可供參考。

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              4.機具設備及材料要求


            (1)高壓噴射注漿法主要機具設備包括:高壓泵、鉆機、漿液攪拌器等;輔助設備包括操縱控制系統、高壓管路系統、材料儲存系統以及各種管材、閥門、接頭安全設施等。高壓噴射注漿法施工常用主要機具設備規格、技術性能要求見表7-22。

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            注:1.鉆機的轉速和提升速度,根據需要應附設調速裝置,或增設慢速卷揚機;


              2.二重管法選用高壓泥漿泵、空壓機和高壓膠管等可參照上列規格選用;


               3.三重管法尚需配備攪拌罐(一次攪拌量3.5m3),旋轉及提升裝置、吊車、集泥箱、指揮信號裝置等;


               4.其他尚需配各種壓力、流量儀表等。


             三重管系以三根互不相通的管子,按直徑大小在同一軸線上重合套在一起,用于向土體內分別壓入水、氣、漿液。內管由泥漿泵壓送2MPa左右的漿液;中管由高壓泵壓送20MPa左右的高壓水;外管由空壓機壓送0.5MPa以上的壓縮空氣??諝鈬娮焯自诟邏核畤娮焱?,在同一圓心上。三重管由回轉器、連接管和噴頭三部分組成(圖7-24)?;剞D器指三重管的上段,內安有支承軸承,當鉆機轉盤帶動三重管旋轉時,回轉器外部不轉內部轉;連接管是指三重管的中段,為連接水、氣、漿液的通道,旋轉是由鉆機轉盤直接帶動連接管使整根三重管旋轉,根據旋噴深度可將多節連接管接長;噴頭是指三重管的下段,其上裝有噴嘴(圖7-27e),是旋噴時向土層中噴射水、氣、漿液的裝置,也隨連接管一起轉動。噴嘴制造材料為硬質合金管,D0≈2mm左右。

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             1-快速接頭;2-鋸齒形接頭;3-高壓密封裝置;4-雞心形零件;5-凸接頭;


              6-凹接頭;7-圓柱面加“○”形圈;8-轉軸;9-半圓環;10-螺栓塞;11-噴嘴


               漿液攪拌可采用污水泵自循環式的攪拌罐或水力混合器。


               輔助設備包括操縱控制系統、高壓管路系統、材料儲存、運輸系統以及各種管件、閥門、接頭、壓力流量儀表、安全設施等。


               (2)旋噴使用的水泥應采用強度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥,要求新鮮無結塊。一般泥漿水灰比為1:1~1.5:1,稠度大,流動緩慢,噴嘴易堵塞,增加排除故障時間,影響施工進度;稠度過小,對強度有影響。為消除離析,一般再加入水泥用量3%的陶土、0.9‰的堿。漿液宜在旋噴前1h以內配制,使用時濾去硬塊、砂石等,以免堵塞管路和噴嘴。


               5.施工工藝方法要點


              (1)旋噴樁施工工藝流程如圖7-25、圖7-26所示。

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            (a)鉆機就位鉆孔;(b)鉆孔至設計標高;(c)旋噴開始;


             (d)邊旋噴邊提升;(e)旋噴結束成樁


               1-旋噴管;2-鉆孔機械;3-高壓膠管;4-超高壓脈沖泵

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            (a)振動沉樁機就位,放樁靴,立套管,安振動錘;(b)套管沉入設計深度;


             (c)拔起一段套管,卸上段套管,使下段露出地面(使h>要求的旋噴長度);


               (d)套管中插入三重管,邊旋、邊噴、邊提升;(e)自動提升旋噴管;


                (f)拔出旋噴管與套管,下部形成圓柱噴射樁加固體


               1-振動錘;2-鋼套管;3-樁靴;4-三重管;5-漿液膠管;


                6-高壓水膠管;7-壓縮空氣膠管;8-旋噴樁加固體


               (2)施工前先進行場地平整,挖好排漿溝,做好鉆機定位。要求鉆機安放保持水平,鉆桿保持垂直,其傾斜度不得大于1.5%。


                (3)旋噴樁施工程序為:機具就位→貫入注漿管、試噴射→噴射注漿→拔管及沖洗等。


                (4)單管法和二重管法可用注漿管射水成孔至設計深度后,再一邊提升一邊進行噴射注漿。三重管法施工須預先用鉆機或振動打樁機鉆成直徑150~200mm的孔,然后將三重注漿管插入孔內,按旋噴、定噴或擺噴的工藝要求,由下而上進行噴射注漿,注漿管分段提升的搭接長度不得小于200mm。噴嘴型式有圖7-27所示幾種。

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             (a)圓柱式;(b)收斂圓錐形;(c)流線形;(d)雙噴嘴;(e)三重管用噴嘴


              (5)在插入旋噴管前先檢查高壓水與空氣噴射情況,各部位密封圈是否封閉,插入后先作高壓水射水試驗,合格后方可噴射漿液。如因塌孔插入困難時,可用低壓(0.1~2MPa)水沖孔噴下,但須把高壓水噴嘴用塑料布包裹,以免泥土堵塞。


               (6)噴嘴直徑、提升速度、旋噴速度、噴射壓力、排量等旋噴參數見表7-23或根據現場試驗確定。

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             (7)當采用三重管法旋噴,開始時,先送高壓水,再送水泥漿和壓縮空氣,在一般情況下,壓縮空氣可晚送30s。在樁底部邊旋轉邊噴射1min后,再進行邊旋轉、邊提升、邊噴射。


               (8)噴射時,先應達到預定的噴射壓力、噴漿量后再逐漸提升注漿管。中間發生故障時,應停止提升和旋噴,以防樁體中斷,同時立即進行檢查排除故障;如發現有漿液噴射不足,影響樁體的設計直徑時,應進行復核。


               (9)當處理既有建筑地基時,應采取速凝漿液或大間隔孔旋噴和冒漿回灌等措施,以防旋噴過程中地基產生附加變形和地基與基礎間出現脫空現象,影響被加固建筑及鄰近建筑。


                (10)樁噴漿量Q(L/根)可按下式計算:

          (7-9)


             式中  H——旋噴長度(m);


              v——旋噴管提升速度(m/min);


               q——泵的排漿量(L/min);


               β——漿液損失系數,一般取0.1~0.2。


                旋噴過程中,冒漿量應控制在10%~25%之間。對需要擴大加固范圍或提高強度的工程,可采取復噴措施,即先噴一遍清水,再噴一遍或兩遍水泥漿。


                (11)噴到樁高后應迅速拔出注漿管,用清水沖洗管路,防止凝固堵塞。相鄰兩樁施工間隔時間應不小于48h,間距應不小于4~6m。


                6.質量控制


               (1)施工前應檢查水泥、外摻劑等的質量,樁位、壓力表、流量表的精度和靈敏度、高壓噴射設備的性能等。


              (2)施工中應檢查施工參數(壓力、水泥漿量、提升速度、旋轉速度等)的應用情況及施工程序。


               (3)施工結束后28d,對施工質量及承載力進行檢驗、內容為樁體強度、承載力、平均直徑、樁體中心位置、樁體均勻性等。


               (4)旋噴注漿地基質量檢驗標準如表7-24所示。

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