三重管高壓擺噴注漿止水帷幕在基坑支護中的應用.doc

三重管高壓擺噴注漿止水帷幕在基坑支護中的應用 摘要：三重管高壓擺噴注漿技術屬于高壓噴射灌漿技術中的一種，高壓噴射灌漿技術按照噴射流的移動方式分為旋噴、定噴和擺噴，根據(jù)噴射介質和管路多少可分為單管法、二管法、三管法，本文通過具體項目介紹三重管高壓擺噴注漿技術在基坑支護工程中作為止水帷幕的應用情況，以及該技術的施工工藝流程及操作要點。為該技術在類似工程的施工提供借鑒。 關鍵詞：三重管高壓擺噴注漿；止水帷幕；基坑支護 三重管高壓擺噴注漿技術是高壓噴射灌漿法加固技術中的一種，適用于工業(yè)與民用建筑工程進行地基加固的工程，也可以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，堤壩的加固與防水帷幕等工程，本項目即為三重管高壓擺噴注漿技術在基坑支護中的應用。 1 工程概況 復地濱江項目位于長沙湘春路與湘江中路交叉路口，該項目為五星級酒店與高檔商住小區(qū)，由超高層，高層建筑和多層建筑組成，結構形式為框剪結構。規(guī)劃凈用地面積55432，總建筑面積28.7萬。 基坑四周采用三重管高壓擺噴注漿方法進行帷幕隔水，單排，孔間距1000mm，帷幕防滲施工地層為基坑壁四周的粉土、中粗砂、圓礫和卵石強透水層，拐角點處適當加密，擺噴分兩序孔進行施工，連續(xù)噴射作業(yè)，使其形成防滲板墻的四周封閉系統(tǒng)。 2 工藝原理 高壓噴射法就是利用工程鉆機鉆孔至設計處理的深度后，用高壓泥漿泵，通過安裝在鉆桿（噴桿）桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土體高壓噴射固化漿液(一般使用水泥漿液)，同時鉆桿（噴桿）以一定的速度邊旋轉邊提升，高壓射流使一定范圍內的土體結構破壞，并強制與固化漿液混合，凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結體。 固結體的形狀和噴射流的移動方向有關。一般分為旋轉噴射(簡稱旋噴)，定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)。旋噴樁主要用于加固地基，提高地基的抗剪強度，改善地基土的變形性能，使其在上部結構荷載作用下，不至破壞或產(chǎn)生過大的變形。定噴固結體呈壁狀，擺噴形成厚度較大的扇狀固結體。定噴和擺噴通常用于地基防滲，改善地基土的水力條件及邊坡穩(wěn)定等工程。高壓噴射法按噴射介質及其管路多少可分為單管法、二管法、三管法等， 單管法：單根管路噴射高壓漿液； 二管法：在單管法的基礎上又加以壓縮空氣，并使用雙通道的二重灌漿管；三管法：使用分別輸送水、氣、漿三種介質的三重灌漿管。2.1 加固機理三管高噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊破壞攪動土體，同時用低壓灌漿泵灌入漿液，漿液被高壓水、氣射流卷吸帶入，同時與被攪動土體混合形成固結體。加固地基，形成樁、板、墻的機理可用五種作用來說明： (1)高壓噴射流切割破壞土體作用:噴流動壓以脈沖形式?jīng)_擊土體，使土體結構破壞出現(xiàn)空洞。 (2)混合攪拌作用:鉆桿在旋轉和提升的過程中，在射流后面形成空隙，在噴射壓力作用下，迫使土粒向與噴嘴移動相反的方向(即阻力小的方向)移動，與漿液攪拌混合后形成固結體。 (3)置換作用:三重管高噴法又稱置換法，高速水射流切割土體的同時，由于通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔，土粒排出后所空下的體積由灌入的漿液補入。 (4)充填、滲透固結作用:高壓漿液充填沖開的和原有的土體空隙，析水固結，還可滲入一定厚度的砂層而形成固結體。(5)壓密作用:高壓噴射流在切割破碎土體的過程中，在破碎帶邊緣還有剩余壓力，這種壓力對土層可產(chǎn)生一定的壓密作用，使高噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。2.2 三重管高壓擺噴工藝 三重管高壓擺噴是利用擺噴水泥漿液與土體混和攪拌來處理地基的一種方法。它改善土的物理力學性能，增強土體強度，養(yǎng)活孔隙比，從而達到加固防滲的目的。它利用工程鉆機鉆孔作為導孔，將帶有特殊噴嘴的擺噴射管插入設計的地層深度，擺噴管內有水、氣、漿三管，先以35-38Mpa壓力將高壓水對導孔側向噴射，破壞地層結構，同時用0.5-0.7Mpa的壓力噴射漿液，使之充填高壓水流造成的空隙，與地層介質的顆粒攪拌混合，邊擺邊噴，經(jīng)過凝固后形成固結體。結合復地濱江項目具體情況，擬采用25度的擺噴加固方式，為保證帷幕厚度均勻，搭接良好，三重管提升速度宜控制在68cmmin。(注：水、氣、漿三管壓力、擺噴角度、提升速度等各施工參數(shù)由具體工程的地質情況和現(xiàn)場注漿試驗確定。) 3 施工工藝流程及操作要點 3.1 工藝流程本工程采用地質鉆機鉆孔，高噴臺車噴射注漿形成墻體的施工工藝，其工藝過程如下： 平整場地，挖排泥溝放線定位鉆機就位鉆孔鉆機退出高噴臺車就位下噴管定噴射方向送水、送氣、噴水泥粘土漿液高噴臺車退出注漿回灌。 3.2 施工準備 (1)平整場地：將場地進行平整，便于鉆機、臺車就位。 (2)挖排泥溝：沿場地內側挖排泥溝和排泥池的設置要便于高噴灌漿防滲墻的施工。(3)建立制漿站：在止水帷幕施工沿線建立6處制漿站。 3.3 放線定位 測量放線，定出孔位和中心線，用小木樁做好標記，孔位誤差不大于50mm。經(jīng)監(jiān)理驗收合格后，方允許進行下一步工序的施工。 3.4 鉆機鉆孔 鉆孔采用XY-1型地質鉆機進行。將鉆機移至所定樁位，使鉆機鉆頭對準孔位中心。為保證達到設計要求的垂直度，鉆機就位后必須對鉆機底盤進行調平，四角的水平誤差應控制在1mm以內。調整水平度采用水準尺進行，并用水平尺檢查鉆桿的垂直度，使鉆桿與鉆機底盤保持垂直。鉆孔施工時采用110合金鉆頭，單管鉆進，鉆進中采用泥漿護壁，鉆孔孔深到設計高程下0.4m，如在鉆進過程中，出現(xiàn)泥漿嚴重漏失，孔口不返漿等情況時，應重新調整泥漿比重，加大比重，直到孔口返漿為止。鉆進時，必須詳細記錄孔位、孔深、地層變化等情況，鉆進暫?；蚪K孔待噴時，孔口應加蓋保護。 3.5 高噴臺車就位 鉆機移開后，將高噴臺車就位，在地面上試驗噴射方向，調整噴射的水壓、氣壓，下入噴射管至設計深度。在下管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，采取塑料袋包裹噴頭防止噴嘴堵塞。 3.6 攪制水泥漿 水灰比應大于0.8：1，另加2的水玻璃作速凝劑，以防在含水量豐富的地層中漿液流失嚴重。每米控制水泥用量400kg左右，水泥漿應充分攪拌，每攪拌時間不少于2min，水泥漿通過泥漿泵前應過篩，以防水泥顆粒吸入泥漿泵或輸漿管造成堵塞。另外水泥漿不宜停置時間過長，以防水泥漿離析影響帷幕質量，質檢員應定期檢查水泥漿比重、濃度。 3.7 噴射作業(yè) 當噴射管下到設計高程后，由下至上進行高壓噴射作業(yè)，使用的施工參數(shù)見下表（高壓噴漿技術參數(shù)）。高噴灌注分序進行，一序施工與二序施工的間隔時間不小于48小時，灌漿應全孔連續(xù)作業(yè)，每次拆卸噴射管后，應進行復噴，其長度不小于0.2m。操作人員及值班人員必須隨時注意漿液的初凝時間、注漿量、水、水壓、氣壓、提升速度及冒漿量等參數(shù)，并做好施工記錄，同時保證孔內漿液上下暢通，注意觀察冒漿情況，對冒漿情況進行嚴格控制，將汽油桶設置在排泥池邊坡上，使排泥槽內的廢漿直接流到油桶內，根據(jù)油桶內的廢將量的體積與灌漿量的體積進行對比，控制冒漿量在灌漿量的20以內，以此判斷地層變化情況，選定合理的技術參數(shù)，確保板墻的質量。噴射作業(yè)完成后，應將注漿泵的吸水管移到水箱內，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除，防止殘存的水泥漿將管路堵塞。 3.8 施工順序 為保證擺噴防滲帷幕搭接成整體，要間隔施工，即待相鄰兩擺噴體初凝體初凝后再施工中間孔。 3.9 水泥漿回灌注漿完成后，由于漿液的析水作用，一般固結體均有不同程度的收縮，使固結體頂部出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，故應在完成擺噴后，停滯一定時間，根據(jù)漿液回落情況，利用孔口回漿或混合漿液及時進行回灌，直至不下沉為止。 3.10 質量檢測手段 待混合土體達到一定強度后，采用抽芯或注 水試驗或幕墻兩側鉆孔超聲波透視，監(jiān)測擺噴體的內在及外觀質量。 4 結語三重管高壓擺噴注漿止水帷幕具有成本較低，施工速度較快，固結體強度大，可靠性高等優(yōu)點，采用的水泥漿液不會造成環(huán)境和地下水污染，且耐久性較好；施工噪音較小，擺噴適用于粒徑不大于60mm的松散地層，大角度擺噴適用于粒徑不大于100mm的松散地層。對于地下水流速過大，噴射的漿液無法在灌漿管周圍凝