高壓旋噴樁施工技術(shù)探析

摘 要：單管法高壓旋噴樁是利用鉆桿把安裝在注漿管底部側(cè)面的特殊噴嘴，注入土層預(yù)定深度后，用高壓泥漿砂等裝置，以20Mpa左右的壓力，把漿液從噴嘴中射出，破壞土體，同時(shí)旋轉(zhuǎn)提升鉆桿，使?jié){液和土體上崩裂下來的土攪拌均勻，凝固后，在土中形成固結(jié)體。文章以中洲島南側(cè)海域清淤工程為例，介紹了單管法高壓旋噴樁的施工工藝流程，主要施工方法及質(zhì)量控制的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴樁；工藝流程；施工方法

1 工程概況

中洲島南側(cè)海域清淤工程造地區(qū)內(nèi)有中石化、中海油、華潤三條管線穿過，華潤管線需進(jìn)行地基加固，管線地基加固范圍從5+151～5+721，主要采用振沖砂樁、高壓旋噴樁等地基加固方式。施工順序：換填→振沖擠密砂樁→高壓旋噴樁→回填20cm碎石墊層碾壓→鋪設(shè)土工格柵→回填30cm墊層碾壓。

高壓旋噴樁按梅花型布置，樁號：N5+151-N5+721，樁間距為1.2m，樁徑為50cm，共計(jì)3808根，樁頂標(biāo)高：0.91～2.06m，樁底標(biāo)高-10.16～-8.7m，總長為42530.64m。

2 施工工藝流程（圖2）

3 主要施工方法

3.1 機(jī)具選擇

因設(shè)計(jì)樁徑為0.5m，根據(jù)同類工程的施工經(jīng)驗(yàn)，用單管法施工能滿足設(shè)計(jì)要求，故根據(jù)同類工程施工經(jīng)驗(yàn)選定2臺XPZ-50型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

3.2 施工參數(shù)

3.2.1 固化劑：425普通硅酸鹽水泥，每根樁水泥用量55～57包，水泥漿液水灰比W/C=1.0。

3.2.2 鉆桿的轉(zhuǎn)速控制在50r/min左右，提升速度為0.22～0.24m/min，高壓泵壓力控制在25～28MPa。

3.3 施工方法

3.3.1 施工準(zhǔn)備。根據(jù)現(xiàn)場情況，場地平整，先做臨時(shí)排水溝，將雨水、污水排開，然后回填土。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)范規(guī)定，進(jìn)行圖紙的技術(shù)交底工作，做好施工前安全文明教育；經(jīng)業(yè)主及監(jiān)理單位認(rèn)可，選擇合適的位置，進(jìn)行試樁，以確定一下技術(shù)參數(shù)：①實(shí)際地質(zhì)情況；②噴嘴型號及規(guī)范；③進(jìn)尺及提升速度；④注漿壓力；⑤注漿流量；⑥水灰比值及水泥摻入量；⑦成樁直徑；⑧成樁強(qiáng)度。

熟悉圖紙，做好圖紙會(huì)審前期工作；加強(qiáng)與業(yè)主、監(jiān)理單位的聯(lián)系，掌握期施工時(shí)的具體要求；做好通水、通電及硬化道路工作；設(shè)立臨時(shí)生活設(shè)施；檢查機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)情況并做好各易損件的籌備工作；按現(xiàn)場平面布置圖選好地點(diǎn)挖水泥漿池及鋪水泥對放臺；按順序?qū)π龂娺M(jìn)行編號。

3.3.2 測量定位。首先根據(jù)高壓旋噴樁的里程號放出試驗(yàn)區(qū)域的控制樁，然后使用鋼卷尺和麻繩根據(jù)樁距傳遞放出旋噴樁的樁位位置，用小竹簽做好標(biāo)記，并撒白灰標(biāo)識，確保樁機(jī)準(zhǔn)確就位。

3.3.3 機(jī)具就位。人力緩慢移動(dòng)至施工部位，由專人指揮，用水平尺和定位測錘校準(zhǔn)樁機(jī)，使樁機(jī)水平，導(dǎo)向架和鉆桿應(yīng)與地面垂直，傾斜率小于1.5%。對于不符合垂直度要求的鉆桿進(jìn)行調(diào)整，直到鉆桿的垂直度達(dá)到要求。為了確保樁位準(zhǔn)確，必須使用定位卡，樁位對中誤差不大于5cm。

3.3.4 啟動(dòng)鉆機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)，至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止鉆進(jìn)。采用單管旋噴法施工。該方法插管與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時(shí)插管作業(yè)同時(shí)完成。插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，高壓水噴嘴邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1MPa，至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止鉆進(jìn)。

3.3.5 漿液配制。高壓旋噴樁的漿液，采用抗腐蝕的礦渣水泥，水泥漿液配制嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制為水灰比1：1，水泥漿比重1.43。攪拌灰漿時(shí)，先加水，然后加水泥，每次灰漿攪拌時(shí)間不得少于2分鐘，水泥漿應(yīng)在使用前一小時(shí)制備，漿液在灰漿拌和機(jī)中不斷攪拌，直到噴漿前，噴漿時(shí)，水泥漿從灰漿拌和機(jī)倒入集料斗時(shí)，過濾篩，把水泥硬塊剔出。水泥漿通過膠管送到旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)噴管內(nèi)，最后射出。

3.3.6 噴漿注射。在插入旋噴管前先檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，設(shè)備的壓力和排量必須滿足設(shè)計(jì)要求。各部位密封圈必須良好，各通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物，并做高壓射水試驗(yàn)，合格后方可噴射漿液。

旋噴作業(yè)系統(tǒng)的各項(xiàng)工藝參數(shù)都必須按照預(yù)先設(shè)定的要求加以控制，并隨時(shí)做好關(guān)于旋噴時(shí)間、用漿量，冒漿情況、壓力變化等的記錄。

噴漿時(shí)，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿旋轉(zhuǎn)30秒，水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬螅龠厙姖{邊反向勻速旋轉(zhuǎn)提升注漿管，提升速度為240mm/min，直至距樁頂1m時(shí)，放慢攪拌速度和提升速度。保證樁頂密實(shí)均勻。中間發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)停止提升和旋噴，以防止樁體中斷，同時(shí)立即檢查排除障礙，重新開始噴射注漿的孔段與前段搭接不小于1m，防止固結(jié)體脫節(jié)。

3.3.7 沖洗。噴射施工完成后，應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備采用清水沖洗干凈，防止凝固堵塞。管內(nèi)、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿，通常把水泥漿換成清水在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除。

3.3.8 重復(fù)以上操作，進(jìn)行下一根樁的施工。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 確保樁位準(zhǔn)確性

①樁位由專業(yè)技術(shù)員進(jìn)行放樣，并經(jīng)監(jiān)理人員復(fù)驗(yàn)合格；②施工時(shí)，鉆機(jī)就位必須在定位員的指揮下準(zhǔn)確對準(zhǔn)樁位，由質(zhì)檢員復(fù)核，監(jiān)理工程師認(rèn)可后，鉆機(jī)方可開鉆；③施工完畢，及時(shí)做好施工記錄，并在施工圖上做標(biāo)記。

4.2 確保樁身垂直度

①鉆機(jī)開鉆前必須調(diào)平，依機(jī)架兩邊所吊線錘平行機(jī)架為準(zhǔn)；②鉆進(jìn)過程中，若因故鉆機(jī)下陷傾斜，需及時(shí)調(diào)整。

4.3 確保樁頂標(biāo)高

①各樁位點(diǎn)放出后，按施工現(xiàn)場平整度劃分若干個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確測出標(biāo)高，算出其鉆孔深度和空噴深度；②每開鉆前，應(yīng)將深度盤指針對零，確保鉆身準(zhǔn)確性；③鉆頭離樁端1m時(shí)，提前噴漿，防止樁底部因送漿距離較遠(yuǎn)不能準(zhǔn)確到達(dá)，而縮短樁長。

4.4 提高樁頂強(qiáng)度

①對樁頭進(jìn)行復(fù)噴；②自樁頂向上超噴不小于1倍的樁徑。

4.5 防止縮徑及夾泥

①針對密實(shí)度較高的土層，采用慢擋高壓提升和下沉；②加適當(dāng)?shù)臄嚢枞~片；③增大噴嘴作業(yè)半徑。

4.6 確保樁體連續(xù)性

①噴漿時(shí)必須連續(xù)，不能間斷；②施工中一旦出現(xiàn)故障，待修好后，必須向下搭接長度不小于500mm。

5 對本工程施工的關(guān)鍵點(diǎn)、難點(diǎn)及其處理措施

5.1 測量定位放線質(zhì)量保證措施

成立測量小組，配備專職測量員，為保證測量定位放線的精確度，放線時(shí)都應(yīng)反復(fù)效驗(yàn)符合軸線尺寸和樁位。施工用測量儀器、鋼尺等由專人管理和用前檢測，以保證其完好。

5.2 樁位平面位置及垂直度的保證措施

樁位放線要準(zhǔn)確，并經(jīng)監(jiān)理工程師復(fù)核，施工時(shí)，要先經(jīng)過質(zhì)檢員確認(rèn)后方可下鉆；在鉆機(jī)正面、側(cè)面分別掛一線錘（經(jīng)緯儀核定其垂直度后，劃標(biāo)志點(diǎn)），待施工時(shí)，兩錘線要以過標(biāo)志點(diǎn)為準(zhǔn)。

5.3 確保鉆孔深度及樁長，樁頂標(biāo)高的保證措施

樁的長度是高壓旋噴樁施工的主要參數(shù)，而鉆進(jìn)深度及旋噴深度、停漿面標(biāo)高是直接影響有效樁長的主要因素，影響這些因素的關(guān)鍵是自然地面標(biāo)高和鉆機(jī)深度刻度盤零點(diǎn)的準(zhǔn)確性。自然地面標(biāo)高和深度刻度盤零點(diǎn)在施工過程中不是一成不變的，所以施工中，應(yīng)根據(jù)變化情況，隨即調(diào)整鉆進(jìn)深度及旋噴深度與停漿面標(biāo)高，以保證孔深、樁長、樁頂標(biāo)高達(dá)到要求。

5.4 水泥用量的保證措施

嚴(yán)格按圖紙規(guī)定，正確計(jì)量每米水泥用量；各班組操作要按規(guī)定，避免單根樁的水泥用量或多或少質(zhì)檢員及材料員要定期檢查施工水泥用量同施工樁數(shù)是否合乎要求。

5.5 樁體均勻性的保證措施

要求鉆進(jìn)成孔、提升成樁的施工方法，并且要求送漿和鉆機(jī)調(diào)試正常后，保證各自相應(yīng)的檔位不變和技術(shù)參數(shù)不變，既保證樁身在每個(gè)單位長度都用相同的水泥量，以保證樁身強(qiáng)度的均勻性。

5.6 樁徑的保證措施

施工中，由于磨損，葉片直徑會(huì)逐漸減少，為確保樁徑，要定期檢查，發(fā)現(xiàn)葉片直徑小于施工要求時(shí)，需及時(shí)更換。

6 檢測控制

施工中，我部嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，整個(gè)工程的質(zhì)量得到了有效的控制。施工現(xiàn)場的水泥原材料取樣均由工地試驗(yàn)員經(jīng)監(jiān)理見證完成，試樣送至廈門捷航檢測有限公司及廈門市宏業(yè)工程建設(shè)技術(shù)有限公司來完成。

6.1 檢測機(jī)構(gòu)

廈門捷航檢測有限公司、廈門市宏業(yè)工程建設(shè)技術(shù)有限公司的技術(shù)力量雄厚，人力、儀器、設(shè)備等硬件資源先進(jìn)、合理，檢測能力全面，制定好《檢測質(zhì)量管理手冊》，并建立檢測過程中嚴(yán)格遵守的檢測管理程序。現(xiàn)場配備高級試驗(yàn)員1名。

6.2 檢測項(xiàng)目

本分項(xiàng)在施工過程中對原材料均按要求進(jìn)行見證取樣和送檢，并對高壓旋噴樁取芯抗壓及地基承載力進(jìn)行施工后檢測。其中高壓旋噴樁3808根，抽檢頻率為5‰，抽檢根數(shù)為20根，合格率為100%；地基承載力抽檢起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)均做單樁承載力、復(fù)合地基承載力和樁間土承載力三個(gè)項(xiàng)目，合格率為100%。

7 結(jié)束語

本工程華潤管線范圍內(nèi)的地基采用高壓旋噴樁加固處理后，地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，起到了保護(hù)管線的作用；施工工藝具有施工速度快，投入少的優(yōu)點(diǎn)，不僅能保證工程質(zhì)量，而且能保證工期要求，同時(shí)取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，受到了業(yè)主、監(jiān)理的一致肯定。