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      基于改良攪拌樁機(jī)施工高壓旋噴樁的技術(shù)研究

      2022-04-13 08:49:06陳古龍
      廣東建材 2022年3期
      關(guān)鍵詞:成樁噴漿鉆桿

      陳古龍

      (廣州市第三市政工程有限公司)

      0 引言

      高壓旋噴樁通過高壓泵將水泥漿液噴射到巖土體中,通過高壓射流的作用使巖土體結(jié)構(gòu)破壞并與水泥漿混合。水泥漿硬化后形成整體性好、不透水的固結(jié)體,達(dá)到加固和防滲的效果。[1]

      但傳統(tǒng)的高壓旋噴樁機(jī)具有以下缺點(diǎn):在黏土層、砂層等勻質(zhì)土層中施工時(shí),施工質(zhì)量較容易控制,但在較硬的黏土、砂卵礫石層中施工往往比較困難,質(zhì)量難以保證,[2]施工效率低而成本較高,施工有一定的局限性;傳統(tǒng)的高壓旋噴樁鉆桿細(xì),鉆桿噴出壓力大,導(dǎo)致鉆桿容易擺偏,無法保證樁位準(zhǔn)確性以及樁體垂直度;鉆桿需兩米接駁一次,接駁時(shí)間長(zhǎng),施工效率低。

      為了解決上述問題,提高高壓旋噴樁施工效率及施工質(zhì)量,依托廣州某市政工程來研究改良高壓旋噴施工技術(shù)。提出對(duì)攪拌樁機(jī)進(jìn)行改良、設(shè)計(jì)和制作,形成新型可施工高壓旋噴樁機(jī)的機(jī)型,并對(duì)原有的施工工藝進(jìn)行優(yōu)化,形成新型施工工藝。技改后能保證施工工期、提高質(zhì)量安全、節(jié)約投入、便捷施工,達(dá)到以最低成本投入,實(shí)現(xiàn)最大限度地滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要的目的,為今后的高壓旋噴樁施工提供參考。

      1 工程概況及難點(diǎn)

      廣州某市政項(xiàng)目的坑底止水樁采用高壓旋噴樁施工,發(fā)現(xiàn)有以下難點(diǎn):

      ⑴高壓旋噴樁數(shù)量大,但常規(guī)高壓旋噴樁施工效率慢。

      本工程的高壓旋噴樁坑底止水樁沿線1.771km需處理,其中,有834m 寬度為14m,937m 寬度為12m。按φ500@750×750 高壓旋噴樁計(jì)算,基坑寬度為14m 每延米存在高壓旋噴樁根數(shù)為19 根,834 延米總共為21134 根;基坑寬度為12m 每延米存在高壓旋噴樁根數(shù)為16 根,937 延米總共為19984 根;坑底止水樁總共為41118 根。高壓旋噴樁數(shù)量多,如果常規(guī)高壓旋噴樁1天完成20 根,采用10 臺(tái)機(jī)械,需206 天,即需要6 個(gè)多月,影響了施工工期。

      ⑵復(fù)雜地質(zhì)情況下常規(guī)高壓旋噴樁施工質(zhì)量差。

      傳統(tǒng)高壓旋噴樁工法適用于素填土、粉土、黏土等一般地層,遇到砂石層、卵礫石層,以及硬塑土等復(fù)雜地層時(shí)則無法鉆進(jìn)或產(chǎn)生樁位偏移。本項(xiàng)目地質(zhì)特殊,部分地段存在較硬的黏土、較厚的粗砂層,施工質(zhì)量難以保障。

      為了解決上述問題,提高高壓旋噴樁施工效率及施工質(zhì)量,提出改良高壓旋噴樁機(jī),對(duì)原有的施工工藝進(jìn)行優(yōu)化,形成改良的高壓旋噴樁施工新工藝。

      2 高壓旋噴樁機(jī)改良

      2.1 改良原理

      高壓旋噴樁機(jī)成樁動(dòng)力主要靠是鉆桿、鉆頭、噴漿眼及高壓水泥漿等,旋噴樁改良主要也是改良施工動(dòng)力。改良主要分為兩部分:一部分是本身機(jī)身改良。把常規(guī)高壓旋噴樁機(jī)架改良為攪拌樁機(jī)機(jī)架,可以減少常規(guī)高壓旋噴樁機(jī)每次接駁鉆桿的時(shí)間,提高施工效率;第二部分是鉆頭及噴漿孔的改良,提高鉆頭鉆進(jìn)能力,縮小噴漿孔,在相同噴漿情況下,噴漿強(qiáng)度提高。即結(jié)合攪拌樁機(jī)垂直度高、無需接駁鉆桿等優(yōu)勢(shì),以及高壓旋噴樁機(jī)可達(dá)到高壓切割土體成為水泥土墻的優(yōu)勢(shì),利用現(xiàn)有攪拌樁機(jī),根據(jù)高壓旋噴樁機(jī)的特性,卸掉攪拌樁原鉆頭,改良為自行設(shè)計(jì)的高壓旋噴樁鉆頭,通過改良的鉆頭及施工工藝,形成新型可施工高壓旋噴樁的攪拌樁機(jī)。見圖1。

      圖1 攪拌樁機(jī)架示意圖

      2.2 制作高壓旋噴樁鉆頭

      常規(guī)的高壓旋噴樁鉆頭采用普通鑄鐵材料,鉆頭根部采用“三叉牙式”鉆齒。而改裝攪拌樁機(jī)主要是鉆頭部分,采用高強(qiáng)度合金鋼焊接成三角形鉆頭[3]。為了在硬黏土、砂卵礫石層等復(fù)雜地質(zhì)更好地切削土體,本次改良是將鉆頭改成“三叉鋸齒式”鉆齒,鉆齒采用鈦合金材料,確保鉆頭具有足夠的強(qiáng)度可適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)。

      常規(guī)攪拌樁噴漿眼范圍為1~2cm,而常規(guī)高壓旋噴樁樁機(jī)噴漿眼范圍為2~4mm,要將攪拌樁噴漿眼從常規(guī)的1~2cm 改良至2mm;規(guī)范中要求不小于20MPa壓力[4],因此改良后的攪拌樁機(jī)也需達(dá)到高壓旋噴樁20MPa 的噴漿壓力。攪拌樁機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)不變,卸下攪拌樁鉆頭,參考高壓旋噴樁樁機(jī)的噴漿眼形狀及噴漿口范圍和鉆頭形狀,制作成可與攪拌樁機(jī)配套的高壓旋噴樁鉆頭。在鉆頭制作中確保噴漿口范圍為2mm,鉆頭比常規(guī)高壓旋鉆桿鉆頭大5cm,鉆頭中的鉆筒采用鑄鐵管材料,鉆齒采用鈦合金材料,以確保鉆頭有足夠的鉆進(jìn)強(qiáng)度。見圖2。

      圖2

      3 改良機(jī)械的應(yīng)用

      3.1 高壓旋噴樁的布置

      本工程坑底止水采用高壓旋噴樁,基坑支護(hù)樁采用拉森鋼板樁,坑底止水樁高壓旋噴樁布置圖見圖3。

      圖3 高壓旋噴樁布樁圖

      針對(duì)深基坑支護(hù)縫隙漏水,可以在支護(hù)樁背面施打高壓旋噴樁,以高壓旋噴樁作為掩體,封死水的流通路徑路徑,達(dá)到止水的效果。

      ⑴開挖前施打鋼板樁過程中,發(fā)現(xiàn)鎖口分開,在基坑外側(cè)施打高壓旋噴樁封堵漏水部位(見圖4);

      圖4

      ⑵止口調(diào)整部位,在鋼板樁施工完成后,在對(duì)應(yīng)部位施打高壓旋噴樁,再進(jìn)行開挖(見圖5);

      圖5

      ⑶轉(zhuǎn)角部位屬于薄弱部位,經(jīng)常發(fā)生漏水現(xiàn)象,可以先開挖,如果發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象,則采用高壓旋噴樁封堵止水。分為陰角轉(zhuǎn)角和陽角轉(zhuǎn)角兩種不同類型(見圖6);

      圖6

      ⑷在鋼板樁與SMW 工法樁或鋼板樁與灌注樁銜接處經(jīng)常發(fā)生漏水現(xiàn)場(chǎng),預(yù)先在接縫處施打高壓旋噴樁止水處理(見圖7)。

      圖7

      3.2 改良機(jī)械操作流程及施工工藝

      新型改良攪拌樁機(jī)施工高壓旋噴樁機(jī)的施工方法包括以下步驟:

      ⑴測(cè)量定位。

      先整平場(chǎng)地,按上述組裝完成攪拌樁機(jī)后,再依據(jù)控制樁和施工布樁圖,準(zhǔn)確放出旋噴樁的孔位。

      ⑵鉆機(jī)就位、鉆孔。

      根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)放線移動(dòng)鉆機(jī),使鉆桿頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心。同時(shí)為保證鉆機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度,鉆機(jī)就位后必須作水平校正,使其導(dǎo)向架中的鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置,垂直度控制按攪拌樁鉆桿導(dǎo)向架控制垂直度不超過1/150,保證鉆孔垂直度,確保樁位偏差。鉆進(jìn)成孔,孔徑按設(shè)計(jì)要求為φ500mm 或者φ600mm,平面位置偏差不得大于50mm,采用原土造漿護(hù)壁。

      ⑶鉆孔、試噴。

      啟動(dòng)攪拌機(jī)電機(jī),放松攪拌機(jī)吊索,使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉,下沉速度可由電機(jī)的電流監(jiān)測(cè)表控制,工作電流不應(yīng)大于70A。如果下層速度太慢,可從輸漿系統(tǒng)補(bǔ)給清水以利鉆進(jìn)。鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高,旋噴管及鉆桿已在鉆桿導(dǎo)向架上,進(jìn)行試噴,確定施工技術(shù)參數(shù)。為保證施工質(zhì)量須進(jìn)行試樁,以校驗(yàn)和確定施工工藝參數(shù)是否合理。如本工程樁徑500mm 單管高壓旋噴樁進(jìn)行封底時(shí),水泥用量為200㎏/m,工作壓力≥20MPa,實(shí)樁長(zhǎng)為5m,旋噴樁底至地面高達(dá)13.4~16m,空樁長(zhǎng)8.4~11m,通過試樁,確定成樁直徑為500mm 的高壓旋噴樁施工工藝參數(shù)如下:

      注漿管:提升速度為20㎝/min;漿液壓力:20MPa;流量>60L/min,水灰比:1:1。

      ⑷樁機(jī)噴注漿。

      ⑸廢棄漿液處理。

      ⑹沖洗機(jī)具。

      ⑺移動(dòng)旋噴機(jī)具至下一孔位。

      4 結(jié)論

      本項(xiàng)目通過改良攪拌樁機(jī)施工高壓旋噴樁,具有如下優(yōu)點(diǎn):

      ⑴施工效率快。普通高壓旋噴樁樁施工時(shí),每2m 需接駁鉆桿,且需配2 人接駁鉆桿;新型攪拌樁機(jī)施工高壓旋噴樁不需接駁鉆桿,不需配2 人接駁鉆桿,操作簡(jiǎn)便,節(jié)省人力及時(shí)間成本。

      ⑵成樁垂直度高。按攪拌樁樁機(jī)導(dǎo)向架控制垂直度比普通高壓旋噴樁機(jī)按鉆桿接駁垂直度要高,確保了施工樁基的成樁質(zhì)量。

      ⑶成樁質(zhì)量好??梢园l(fā)揮攪拌樁機(jī)鉆桿的動(dòng)力以及高壓旋噴樁機(jī)旋噴的動(dòng)力,確保砂或土和水泥漿液充分?jǐn)嚢杌旌铣蓸?,單管高壓旋噴樁改良攪拌樁機(jī)可達(dá)到雙管高壓旋噴樁樁機(jī)的施工效果。

      【參考文獻(xiàn)】2000.

      [2] 張齊焰,高瑩.高壓旋噴樁防滲技術(shù)在卵石混砂土層中的應(yīng)用[J].科技視界,2016(18):196-199.

      [3] 蔡桂標(biāo).特殊條件下旋噴樁止水帷幕施工技術(shù)及成樁質(zhì)量分析[J].廣東土木與建筑,2018,25(08):26-28.

      [4] JGJ 79-2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

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