某客運專線車站旋噴法地基加固監(jiān)控要點

***客運專線***站地基加固技術淺析摘要：***客運專線深圳***站為我國第一座大型的客運專線地下車站。為確保車站基坑施工過程中周邊建筑物的安全，為了防止基坑施工對周邊高層建筑的影響，應采取地基加固措施，減少基抗施工引起的水土流失，為今后工程的設計與施工和周邊建筑物的安全控制提供了參考依據(jù)。關鍵詞：地下車站；旋噴法加固地基；施工工藝；控制措施1、工程概況***客運專線深圳***站基坑的深度和寬度位居國內(nèi)前列，基坑周邊高層林立且距離基坑較近。該車站設計起點里程為DKlll+025.81，設計終點里程為DKll2+215.81，總長1190m，最寬處為81.34m。車站兩側高層及超高層建筑眾多：東側為***中心廣場、***大酒店、**商務中心、***大廈；西側為***大廈、中鐵城大廈、***務大廈、**大廈、***大廈(見圖1)。圖1***車站平面圖為了防止基坑施工對周邊高層建筑的影響，減少基坑施工引起的水土流失,采取了旋噴法地基加固措施保證周圍建筑安全。2旋噴法加固地基的基本原理旋噴法加固地基就是利用高壓泵(一般為15MPa一25MPa)把水泥系或水玻璃系漿液通過鉆桿端頭的特殊噴嘴，以高速水平噴入土層，噴嘴在噴漿液時，一面緩慢旋轉(20r／min)，一面徐徐提升(一般為15cm／min一30cm／min)，高壓漿液的水平射流，不斷切削土層，并使強制切割下來的土與漿液進行充分攪拌混合，膠結硬化后在噴射力的有效射程范圍內(nèi)形成一個直徑比較均勻，具有一定強度(0．5MPa～8.0MPa)的圓柱形、盤形、扇形等單一形狀或兩種形狀的綜合固結體。3分類及形式旋噴法按使用機具設備的不同又可分為單管法、雙管法、三管法。(1)單管法用一根單管噴射高壓水泥漿液，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0.3m一0.8m。(2)雙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兩種介質，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，成樁直徑達1．0m左右。(3)用同軸三管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水和所排出地面，高壓漿流隨之填充空隙。成樁直徑較大，可達1.0m一2.0m，但成樁強度較低(0.9MPa一1.2MPa)。按成樁形式可分為：旋噴注漿、定噴注漿和擺噴注漿。根據(jù)***火車站設計要求使用單管法旋噴注漿。4施工工藝1．鉆機就位：鉆機需置于堅實平整的地方鉆桿對準孔位中心，偏差不應超過10mm。2.鉆孔與打管：可先鉆孔后下管，也可直接打管，由于本工程地下含有大塊礫石層，為防止卡鉆桿，必須先引孔，然后下管。在施工過程中要防止泥砂、水泥漿等堵塞噴嘴。鉆孔打管的深度要符合設計要求。3.試管：當注漿管置于土層預定深度后，應用清水試壓，看高壓設備與管路是否正常，這是確保高壓注漿連續(xù)施工的關鍵。4.高壓注漿作業(yè)：漿液的材料、種類、配合比等要符合設計要求。高壓注漿自下而上連續(xù)進行，注意檢查漿液初凝時間、注漿流量、風量、壓力、旋轉和提升速度等參數(shù)，應符合設計要求。在注漿過程中，參數(shù)可隨土質的不同而改變。參數(shù)不當，會引起注漿量的增大。5.噴漿結束與拔管：噴漿由下面上至設計高度后，拔出噴漿管，噴漿即告結束。拔管要及時，否則漿液凝固后難以拔出。6.漿液清洗：噴漿結束后，應立即對高壓泵、輸漿管路及噴頭進行清洗，以免漿液凝固后難以處理。5質量控制措施1．檢查內(nèi)容：包括旋噴深度、旋噴樁徑、水泥漿的水灰比、旋噴樁強度均勻性等。2．質量監(jiān)控措施：(1)旋噴直徑與設計要求和選用機具有關，一般單管法旋噴體直徑為0.3m一0.8m，雙管法旋噴體直徑為1.0m左右，三管法旋噴體直徑為1m一2m。(2)旋噴施工前應將鉆機定位安放平穩(wěn)，旋噴管的允許傾斜度不得大于1％。(3)使用的水泥品種、標號及添加劑的品種摻量必須符合設計要求。此外，還可根據(jù)需要加入適量的減緩漿液沉淀、緩凝、速凝、防凍、防蝕等外加劑。(4)水泥漿的攪拌宜在旋噴前一小時以內(nèi)進行。相互兩樁的噴漿間隔時間表應不少于48h，冒漿量應控制在10％～25％之間，根據(jù)我們的經(jīng)驗，冒漿量少于20％為正常現(xiàn)象，超過25％或完全不冒漿時應查明原因，并采取相應的措施。(5)旋噴施工的質量檢查，可采取鉆機取樣、標準貫入、平板載荷試驗及開挖檢查等方法。旋噴體的深度、直徑、抗壓強度和透水性等必須符合要求。施工隊派一名施工員負責跟班進行施工質量管理，并作好施工記錄。嚴格按有關規(guī)范、施工方案及試樁確定的噴射壓力、流量、轉速、提升速度等參數(shù)進行施工，需要修改試樁確定的參數(shù)時，應征得監(jiān)理和設計的同意。6高壓旋噴樁的應用實例6.1方案選擇根據(jù)該工程的地質為近海相沉積，自上而下，分別為①層為素填土，厚1.2m一1.5m，②層為粉質粘土層，厚度為7.6m一12.5m，③層為淤泥，厚度為2.2m一6.4m。以下為細沙、中沙、粗砂、礫石，走向為自北向南降低。地下水位較高。由于**大廈、***酒店等距離基坑很近，為避免基坑位移對高層建筑的不利影響，對***大廈、**酒店及港中旅大廈基礎外土體采用單管旋噴樁格構式加固。6.2加固設計要求(1)旋噴樁直徑采用600mm，間距采用500mm，加固范圍進入全風化層，格構式間距采用2.0m*3.0m。(2)初選旋噴樁技術參數(shù)根據(jù)本工程的地質條件、樁徑要求和設備工況，初選旋噴樁技術參數(shù)如下：①漿材參數(shù)和水泥用量采用32．5R普通硅酸鹽水泥，可適當摻加早強劑。水泥用量約為200-250kg／m。②噴射注漿參數(shù)旋噴采用廣州探礦機械廠生產(chǎn)的xPZ-50型旋噴鉆機和高壓旋噴機施工。淤泥層噴射壓力為20MPa±2MPa，流量為65L／min，轉速為l8R/min一20R/min，提升速度為215mm/min±10mm／min。粗砂層噴射壓力為20MPa±2MPa，流量為65L／min，轉速為l8R/min一20R／min，提升速度為215mm／min±10mm/min。③旋噴體強度達到3.0MPa。6.3做好旋噴噴前的準備工作旋噴前先將施工場地進行清理平整，做好樁位放線工作，樁位放線偏差應≤l00mm。將鉆機、高壓泵、配漿池、攪拌機等安排就位，將輸送管路連接好，水泥、添加劑、水電等等準備妥當，并檢查設備的運行情況。6.4施工過程控制(1)施工成孔孔徑為75mm，成孔過程中經(jīng)常檢查旋噴管的垂直度，垂直度偏差在1％以內(nèi)。(2)水泥漿配制時嚴格控制水灰比，并經(jīng)兩道過濾后才能送漿旋噴。(3)旋噴過程中應嚴格控制好噴射壓力、流量、轉速、提升速度，孔口冒漿量控制在20％以內(nèi)。高壓噴射注漿應嚴格按試樁確定的技術參數(shù)施工，若冒口量超過規(guī)定值時則應提高噴射壓力并適當提高提升速度。若孔口完全不冒漿，則應降低噴射壓力和減少提升速度。(4)在噴射施工中，拆卸鉆桿后重新進行旋噴作業(yè)時，搭接長度不少于200mm。(5)單樁完成噴射作業(yè)后，應向樁孔內(nèi)回灌水泥漿直至樁孔內(nèi)水泥漿不再下沉為止。(6)認真做好施工記錄，準確記錄樁長、噴射壓力、水泥用量旋轉速度、提升速度、成孔成樁時間、冒漿情況等。6.5旋噴樁強度檢查施工結束后，經(jīng)過鉆孔抽芯取樣，旋噴體的強度應達到設計預定的強度要求。綜上所述，由于我們根據(jù)地基條件和業(yè)主的要求，對地基加固方案進行了認真的分析和比較，旋噴工藝參數(shù)符合地基條件和現(xiàn)場實際情況，加上對施工中可能出現(xiàn)的問題進行了充分的分析和準備，從原料、設備、工藝參數(shù)、施工管理人員、質量檢測等方面嚴格把關，從而保質按時完成了加固工作，取得了預期效果，受到了業(yè)主的好評。7旋噴樁加固地基主要的質量問題及原因分析(1)鉆孔沉管困難，偏斜、冒漿量大出現(xiàn)這種情況主要是因為遇到地下障礙物，地質不均勻，地面不平、不實，鉆機垂直度偏差過大等。因此在鉆孔前一定要平整好場地，校正鉆機噴管的垂直度。遇到地下障礙物時能清除的要清除，不能清除的要采取移樁位的措施。冒漿過大，說明壓漿量大于需求量，可采取減少噴射孔徑增大噴射壓力，適當提高提升速度等措施。(2)固結體強度不均，出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象出現(xiàn)這種情況的原因有：施工中斷，旋噴時穿過較硬的粘性土層，旋噴的水泥漿與土壤的強制性拌合不充分，直接影響加固效果。拔管速度及注漿量未能配合好，造成樁身直徑大小不一，漿液有多有少。對策：1)旋噴前做壓水、壓氣試驗，檢查設備各部件的運轉情況和密封性能，保證旋噴過程中能連續(xù)注漿。配漿時必須過篩，過篩網(wǎng)眼必須小于噴嘴直徑，攪拌池的漿液要經(jīng)常翻動，不得沉淀。因故中斷注漿時，要及時壓入清水，使泵、管、噴嘴內(nèi)無殘液。對易出現(xiàn)縮頸及底部不易檢查處，可進行定位旋轉噴射或復噴，擴大樁徑的辦法處理。拆卸鉆桿后重新進行旋噴作業(yè)時，搭接長度不應少于200mm。嚴格控制水灰比和漿液稠度，根據(jù)樁身的形狀、均勻性等及時調(diào)整噴嘴的旋轉速度、提升速度、噴射壓力和噴射量。(3)固結體頂部下凹這主要是因漿液離析收縮造成的。對策：可采取挖出固結體頂部，重新灌注的辦法處理，或進行二次注漿，二次注漿可采用無收縮或微膨脹性的材料。在云安某辦公樓加固工程中，單樁完成噴射作業(yè)后，向樁孔內(nèi)回灌水泥漿的做法也可有效地防止固結體頂部出現(xiàn)下凹。8旋噴法加固地基的特點及適用范圍旋噴法具有以下特點：提高了地基的抗剪強度，改善了土的變形性質，使地基在上部結構的作用下不產(chǎn)生破壞和較大沉降；能利用小直徑鉆孔旋噴成比孔大8倍一lO倍的大直徑固結體；可形成各種形狀的樁體，可制成垂直樁、斜樁、或地下連續(xù)墻并獲得需要的強度，可用于已建建筑物的加固而不擾動附近土體，施工噪聲低，振動小，可用于任何軟弱土層，可控制加固范圍，設備較簡單，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。旋噴法適于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、砂土、濕陷性黃土、人工填土和碎石土等地質加固；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堤壩的加固與防水帷幕等工程。旋噴法對含有較多大粒塊石、堅硬粘性土及有機物含量較大、地下水流過大、噴射漿液無法凝聚的土體，不宜采用。參考文獻：[1]趙建夏，劉