旋噴樁施工技術在深基坑支護工程中的應用

摘 要:本文主要對旋噴樁施工技術在廣州白云國際機場擴建工程北滑行道系統橋梁1、2號通道滑行橋、特種橋、U槽部分深基坑支護工程中的設計與施工進行了探討。

關鍵詞:旋噴樁 施工技術

中圖分類號:TU753文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0111-02

1 工程概況

廣州白云國際機場擴建工程北滑行道系統橋梁1、2號通道滑行橋、特種橋、U槽部分深基坑底寬約為30m，其中1號深基坑長為:397m，二號深基坑長為376m，挖深為5～10m，分兩級邊坡開挖;由于施工范圍附近有大量的管線和特種車車道、飛機滑行道，因此不適宜大量進行降水措施，只在各級臺階及基底部分設置一些臨時排水溝和集水坑，主要作用為排除大氣降水、施工廢水。且基坑位于地下水位標高以下，所以基坑開挖、支護、水處理是一個重點。本工程邊坡上部進行高壓旋噴樁加固，旋噴樁樁直徑70cm，注漿位置在邊坡開挖線以外2m，縱向間距為60cm，樁長穿透透水砂層至黏土層50cm。

2 基坑支護設計

根據《建筑基坑支護技術規程》JGJ120－1999表1所述，及廣東省建筑工程深基坑開挖臨時支護工程管理暫行規定(5m以上為深基坑)，以一級安全等級進行防護。(1)噴射砼的原材料和配合比。1)原材料:①水泥采用325#普硅水泥;②砂一般用堅硬耐久的中砂或粗砂，砂的含水率以5%～7%為宜;③石子采用堅固耐久的碎石或卵石，粒徑小于15mm;④水:用潔凈水;⑤速凝劑:采用BR型外加劑。2)配合比的選定:施工中選定，開始時采用1∶1.98∶2.02∶0∶03。(2)開挖、支護、隔水范圍。因1號、2號通道滑行橋、特種橋、U槽基坑開挖深度為5～10m之間，均屬于深基坑，我部擬對上述部分東西兩側及第一階段施工基坑北端邊坡進行處理。其中1號通道東西兩側各長397m，2號通道東西兩側各長376m。(3)深基坑開挖方案。基坑開挖為保證墻背作業方便，除滑行橋外，宜在墻背墊層預留1m的工作平臺，然后底部采用1∶1.5、上部1∶1.25進行放坡開挖，并在邊坡中部4m處設置寬4m左右的臺階以保證邊坡穩定及小型車輛運輸材料之用見圖1，機械挖土人工配合修平。為保護基底，機械挖土至基底上20cm時停止，留20cm厚人工修平，以保證不擾動基槽底土基開挖過程中測量人員嚴格控制高程。邊坡開挖要控制好坡度，邊開挖邊派工人跟隨修坡。(4)深基坑支護與隔水。由于基坑深度較深，且位于地下水位標高以下，土質又為原一期的棄土，穩定性較差，基礎底部位于砂層，且基坑暴露的時間較長，深基坑開挖后，至臺背回填前要經過春、夏等多雨及臺風等強降水季節基坑一旦開挖，如不及時做好邊坡防護，很容易引起塌方，難以保證施工安全。基坑也不宜采用大規模排水，防止造成附近地基沉降過大，危害管線及滑行道安全。因此我部根據專家論證會中專家提出的意見，結合實際情況擬采用復合支護，保證基坑穩定。

3 旋噴樁施工工藝

(1)材料選擇與準備。旋噴注漿是靠高壓液流的沖擊力破壞土層并與土體混合成新的固體，根據噴射工藝要求，漿液應具備以下特性:注漿液具有良好的可噴性;有足夠的穩定性;漿液中氣體應少;能調解漿液的膠凝時間;優良好的力學性能;無毒、無臭;結實率高。水灰比一般采用1∶1～1.5∶1的水泥漿液。在噴漿之前按施工要求準備好足夠的合格的水泥漿液，(2)旋噴參數的確定。1)壓力參數的確定:一般情況下采用加大泵壓力來增加其流量及流速，進而增大噴射力。根據以往經驗，本工程壓力選擇為:0～3m時，采用25MPa，3m以下時采用23MPa。2)旋轉提升參數的確定:旋轉、提升的速度與噴流半徑有關，而有效半徑與噴嘴的幾何尺寸和噴射角度有相互聯系，并直接影響噴流的特性。根據施工經驗，旋噴提升速度宜控制在25～28cm/min范圍內，旋轉速度宜控制在20～28r/min范圍內。其中在頂部1m應選用較慢的轉速和提升速度。一般為20～23cm/min速度提升，20r/min旋轉。

3)噴嘴直徑:噴嘴安裝在鉆頭側面，是旋噴注漿的關鍵部分，噴粉直徑大小對噴射流速度影響很大。一般單管注漿中噴嘴直徑選用2.0～3.2mm。(3)旋噴注漿參數確定。

1)噴射直徑的估計:旋噴后的固結體尺寸由以下因素決定:土的類別及密實程度，高壓旋噴注漿方法，噴射技術。根據我國使用的水泥漿液，壓力為20MPa左右、噴嘴孔徑2.0

2)布孔形式:根據現場實際情況，本工程采用垂直布孔。

4 旋噴注漿施工工藝的技術要求

(1)施工工藝。高壓噴射注漿的施工流程如圖2所示:①鉆機就位:鉆機安放在設計的孔位上并應保持垂直，施工時旋噴管的允許偏斜不得大于1.5%。②鉆孔:單管旋噴常使用76型旋轉振動鉆機，鉆進厚度達30m以上，適用于標準貫入度小于40的砂土和粘性土層。當遇到比較堅硬的地層時宜用地址鉆機鉆孔。鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于50mm。③插管:插管是將噴管插入地層預定深度。使用76型振動鉆機鉆孔時，插孔與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時插管作業同時完成。如使用地址鉆機鉆孔完畢，必須拔出巖芯管，并換上旋噴管插入到預定深度。在插管過程中。為了防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水邊插管，水壓力不超過1MPa。若壓力過高易將空壁射塌。④噴射作業:當噴管插入預定深度后。由下而上進行噴射作業，值班人員必須時刻注意檢查漿液初凝時間、注漿流量、壓力、旋轉提升速度等參數是否滿足設計要求，并隨時做好記錄，繪制作業過程曲線。(2)主要技術要求。1)鉆機或旋噴機就位時機座要平穩，立軸或轉盤與孔位對正，傾角與設計誤差一般不得大于0.5。2)噴射注漿前要檢查高壓設備和管路系統，設備的壓力和排量必須滿足設計要求。管路系統的密封圈必須良好。各通道和噴嘴內不得有雜物。3)噴射注漿時要注意準備，開動注漿泵，待估算水泥漿的前鋒已經流出噴頭后，才開始提升注漿管。自下而上噴射注漿。4)噴射注漿時，開機順序也要遵守第3條的規定。同時開始噴射注漿孔的孔段要與前段搭接0.1m防止固結體脫節。5)噴射注漿作業后，由于漿液析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固體體頂部出現凹穴，所以應及時用水灰比為0.6～1的水泥漿進行補灌，并要預防其他鉆孔排除的泥土或雜物進入。6)為了加大固結體尺寸，或深層硬土為避免固結體尺寸減小，可以采用提高噴射壓力、泵量或降低回轉與提升速度等措施，也可采用復噴工藝。7)冒漿的處理，在旋噴處理中，往往有一定數量的土粒，隨著一部分漿液沿著注漿管壁冒出地面。通過對冒漿的觀察，可以及時了解土層狀況、旋噴的大致效果和旋噴參數的合理性等。根據實驗，冒漿(內有土粒、水及漿液)量小于注漿量的20%為正常。超過20%或完全不冒漿時，應查明原因并采取相應的措施。若是地層中有較大空隙引起的不冒漿，則可以在漿液中摻入適量的速凝劑，縮短固結時間，使漿液在一定土層范圍內凝固。另外，還可以在空隙地段增加注漿量，填充空隙后再繼續正常旋噴施工。冒漿量無窮大的主要原因，一般是有效噴射范圍與注漿不相適應，注漿量大大超過旋噴固結所需的漿量所致。減小冒漿的措施有三種:提高噴射壓力;適當縮小噴嘴直徑;控制固結體形狀。在正常情況下的冒漿可沿公路橫向方向，在相鄰兩個孔之間開挖排漿溝，形成樁與樁之間的系梁，以便提高復合地基總體承載力。

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