洞口土體加固施工方案

、工程概況:本工程位于福建省福州倉山區(qū)鼓山大橋西側閩江面上。因取水泵房魚塘內水壓大，頂管出洞口標高在-1.3處，地質情況為砂層。為防止頂管施工在進入洞口時出現涌水、流沙，頂管機頭朝下頂進等情況，保障頂管工程正常頂進，施工不發(fā)生安全事故，排除安全隱患。擬在頂管洞口進外圍土體（頂管機頭長度范圍內）進行加固，采用在洞口外側旋噴樁封閉后，內側進行注漿的施工工藝。具體位置詳見附圖《福州東部新城商務辦公區(qū)水源熱泵取退水工程頂管洞口土體加固平面布置圖》二、 設計依據：1、 福州東部新城商務中心辦公區(qū)項目水源熱泵取退水工程（施工圖）；2、 《巖土工程勘察報告書》；3、 《建筑地基基礎設計規(guī)范》DBJ15-31-2003；4、 國家現行有關技術標準、規(guī)程、規(guī)范。三、 施工方案：1、雙液注漿1.1雙液注漿的特點1.1.1雙液注漿工藝具有良好的流動性、觸變性和擴散性。漿液初凝快且具可調性能，能適時提高強度，可以縮短土體沉降穩(wěn)定時間，能克服注漿中引起的擾動和軟化效應。針對本工程頂管洞口外側為砂層水壓大，頂管機頭長6米，洞口外側7米范圍內注漿。詳見平面示意圖。1.1.2根據雙液注漿的特性，雙液注漿具有速凝性能，可以調節(jié)時間，縮短施工工期，在瞬時間內能起到強化和加固作用，比單液注漿更能達到土體加固的效果。3.1.3施工安全、簡便、快速，工期短，質量好，效果快。3.1.4該工法施工設備儀器體積小，調動靈活，比較適用于目前在魚塘施工的場地條件，具有對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點。1.2雙液注漿的原理雙液注漿主要具有克服注漿加固中引起的擾動和軟化作用以及縮短固結沉降，控制沉降的特點，因此當雙液漿及時充填到土體中的空隙（砂層），由于漿液具有速凝并可在瞬時內初凝的特點，因此能起到強化和加固作用。同時注漿過程中漿液流失少而且有效充填量提高，及時補充了由諸多原因造成的土體損失。同時當雙液漿在充填土體中的空隙達到一定飽和后，會在壓力作用下逐漸擴散不斷充填空隙，能對周圍土體產生擠壓并劈入土體的薄弱部位，形成交叉網狀凝固體，增強了土的密實度和壓縮模量，擴大了應力范圍，提高了一定的承載能力，從而增加土體加固的效果。1.3雙液注漿堵漏止水處理針對池塘底砂層滲水影響頂管施工的分析，并總結之前采用高壓旋噴樁加固的施工情況，合理選擇漿液配比，以確保灌入漿液有效的擴散半徑。擴散半徑控制在2m以內，混合漿液初凝時間控制在2min以內，注漿孔位布置應遵循“分段，分批，逐步加密”的原則，同時注漿時應遵循“先外后內、先稀后濃”的原則，注漿先從影響區(qū)邊緣向中心逐段逼近，灌注漿液濃度應由稀逐漸變濃。1.4雙液注漿施工工藝流程圖3.2-1雙液注漿流程1.5注漿材料及配比參數1.5.1注漿材料選擇水泥-水玻璃雙液。水泥：選用PO42.5的普通硅酸鹽水泥；水玻璃：選用濃度Be'=30?40，模數M=3.0-3.3的水玻璃原液。注漿壓力控制在0.7~3.5MPa;注漿后28天加固體靜力觸探比貫入阻力，1.4MPa，滲透系數C1x10o1.5.2配比參數為控制水泥-水玻璃漿液膠凝時間及漿液擴散半徑，取得良好的注漿封堵效果。經試驗室配比試驗表明，水泥-水玻璃漿液膠凝時間可在幾秒至幾十分鐘內準確控制。其膠凝時間與水泥品種、水泥漿水灰比、水玻璃溶液濃度、水玻璃溶液與水泥漿的體積比等因素有關，如表1所示。表1水泥-水玻璃漿液不同條件下的膠凝時間（M=3.0）水玻璃濃度Be'=30Be'=35Be'=40W:C（重量比）水泥漿??水玻璃1:0.51:1.027〃50〃29〃56〃34〃1'07〃0.6:11:0.51:1.031〃56〃37〃1,12〃42〃1'32〃0.8:11:0.51:1.040〃1,12〃47〃1,26〃52〃1'52〃1:1在同一條件下，水泥中硅酸三鈣越多、水泥漿水灰比越低、水玻璃溶液濃度越低、水玻璃溶液與水泥漿的比例越小，漿液膠凝時間越短。2、高壓旋噴樁2.1加固原理高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后，以高壓設備使?jié){液或水、（空氣）成為20?40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個圓柱狀固結體（即旋噴樁），以達到加固地基或止水防滲的日的。根據噴射方法的不同，本工程噴射注漿采用單管法，及單層噴射管，僅噴射水泥漿。圖1單管旋噴注漿示意圖2.2成樁機理高壓噴射注漿的成樁機理包括以下五種作用：（1） 高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈沖形式沖擊破壞土體，使土體出現空穴，土體裂隙擴張。（2） 混合攪拌作用。鉆桿在旋轉提升過程中，在射流后部形成空隙，在噴射壓力下，迫使土粒向著與噴咀移動方向相反的方向（即阻力小的方向）移動位置，與漿液攪拌混合形成新的結構。（3） 升揚置換作用（三重管法）。高速水射流切割土體的同時，由于通入壓縮氣體而把一部分切下的土粒排出地上，土粒排出后所留空隙由水泥漿液補充。（4） 充填、滲透固結作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙，析水固結，還可滲入砂層一定厚度而形成固結體。（5） 壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中，在破碎部位邊緣還有剩余壓力，并對土層可產生一定壓密作用，使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。旋噴樁固結體情況圖2所示。滲透部分圖2旋噴樁體固結情況圖

2.3工藝設計要求2.3.1加固體直徑的確定旋噴樁直徑與現場土質、土體強度和噴射壓力、流量、提升速度和漿液稠度等諸多因素有關，應通過現場試驗確定。本工程采用直徑為500mm。3.3.2布置形式樁的平面布置形式需根據加固的日的給予考慮，分離布置的單樁可用于基礎的承重，排樁、板墻可用作防水帷幕，整體加固則常用于防止基坑底部的涌土或提高土體的穩(wěn)定性，水平封閉樁可用于形成地基中的水平隔水層。圖3為一般樁的平面布置形式。本工程采用排樁布置，樁距為400mm。單樁 加固地基 排樁 框體加國擺噴作祉間防水水擺噴作祉間防水水平封閉樁 舫密板墻圖3一般樁的平面布置形式圖

2.3.3設計承載力圖（1） 按樁身強度計算容許承載力。[P]=a[。]A式中 [P]——樁的容許承載力（kN）；a——樁體材料的強度折減系數，a=0.4?0.5；[。] 樁體材料7cmX7cmX7cm試件的室內平均抗壓強度（kPa）；A—一樁的橫斷面積。（2） 按土體強度計算樁身容許承載力。[P]=u"l「A[R]式中 [P]——樁的容許承載力（kN）；u——樁身截面周長，按樁的直徑計算（m）；「——各土層的容許摩阻力（kPa）；L一一各土層的厚度（m）；A——樁底支承面積，按樁的直徑計算（m）；[R]——樁尖處的地基容許承載力（kPa）。（3） 復合地基承載力。P=—[[p]+a[r]（A-A）]

comA ePe式中p——復合地基的容許承載力（kPa）；[P] 單樁承載力（kPa）；[R] 樁間土天然地基承載力（kPa）；A 根樁分擔的荷載面積;eAp 根樁的斷面積；A——天然地基承載力折減系數，當不考慮樁間土作用時為0。2.3.4漿量計算漿量計算有兩種方法，即體積法和噴量法，取大者作為設計噴射漿量。體積法:Q=KDe2Kh(1+P)+—D^Kh4 11 4 22噴量法:Q=Hq（1+p）式中Q需要的噴漿量（式中QDe——旋噴固結體直徑（m）；D0——注漿管直徑（m）；K1——填充率，0.75?0.9；h1——旋噴長度（m）；K2——未旋噴范圍土的填充率，0.5?0.75；h2——未旋噴長度（m）；6 損失系數，0.1?0.2；V 提升速度（m/min）；H——噴射長度（m）；單位噴漿量（m3/m）。根據計算所需的噴漿量和設計的水灰比，即可確定水泥的使用數量。本工程水泥用量：180kg/m，漿液比重：1.35-1.4,砼流量：100l/mm2.3.5強度要求旋噴樁設計要求，成樁28天后抽芯取樣進行無側限抗壓強度試驗，抽檢數為2%，并不小于2根，其無側限抗壓強度不得小于設計要求；地基加固后，復合地基承載力不得小于設計要求。本工程強度等級為C20。2.4工藝流程高壓旋噴樁施工工藝流程圖見圖4。圖4施工工藝流程圖2.5操作要點2.5.1施工前準備工作在設計文件提供的各種技術資料的基礎上作補充工程地質勘探，進一步了解各施工工點地基土的性質、埋藏條件。準備充足的水泥加固料和水。水泥的品種、規(guī)格、出廠時間經試驗室檢驗符合國家規(guī)范及設計要求，并有質量合格證。嚴禁使用過期、受潮、結板、變質的加固料。一般水泥為425號普通硅酸鹽水泥。水要干凈，酸堿度適中，pH值在5?10之間。根據補充勘探資料，在選擇的試驗工點加固范圍內的各代表性地層用薄壁取土器采取必需數量的原狀土送試驗室，對取得的土樣在進行試驗之前應妥善保存，使土樣的物理和化學性能盡可能保持不變。室內配合比試驗。根據設計要求的噴漿量或現場土樣的情況，按不同含水量設計并調整幾種配合比，通過在室內將現場采取的土樣進行風(烘)干、碾碎，過2?5mm篩的粉狀土樣，按設計噴漿量、水灰比攪拌、養(yǎng)護、力學試驗，確定施工噴漿量、水灰比。本工程區(qū)取1.0?1.5。為改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高強度，可適當摻入木質素磺硫鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、陶土、堿等外摻劑。若試驗之前土樣的含水量發(fā)生了變化，應調整為天然含水量。試樁試驗。根據室內試驗確定的施工噴漿量、水灰比制備水泥漿液在試驗工點打設數根試樁，并根據試樁結果，調整加固料的噴漿量，確定攪拌樁攪拌機提升速度、攪拌軸回轉速度、噴入壓力、停漿面等施工工藝參數。（6） 推土機、挖掘機配合自卸汽車清除地表0.3m厚的種植土，雜物，并將原地面按設計要求整平，填出路拱。根據施工現場實際情況，施作臨時排、截水設施，并在施工范圍以外開挖廢泥漿池以及施工孔位至泥漿池間的排漿溝。（7） 按設計要求完成施工放樣，用木樁定出樁位，用白石灰作出明顯標識。2.5.2施工工藝（1） 鉆機定位。移動旋噴樁機到指定樁位，將鉆頭對準孔位中心，同時整平鉆機，放置平穩(wěn)、水平，鉆桿的垂直度偏差不大于1%?1.5%。就位后，首先進行低壓（0.5MPa）射水試驗，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。（2） 制備水泥漿。樁機移位時，即開始按設計確定的配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中，再將水泥和外摻劑倒入，開動攪拌機攪拌10?20分鐘，而后擰開攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網（孔徑為0.8mm），過濾后流入漿液池，然后通過泥漿泵抽進第二道過濾網（孔徑為0.8mm），第二次過濾后流入漿液桶中，待壓漿時備用。（3） 鉆孔。當采用地質鉆機鉆孔時，鉆頭在預定樁位鉆孔至設計標高（預鉆孔孔徑為15cm）。（4）插管。當采用旋噴注漿管進行鉆孔作業(yè)時，鉆孔和插管二道工序可合而為一。當第一階段貫入土中時，可借助噴射管本身的噴射或振動貫入。其過程為：啟動鉆機，同時開啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液，使鉆桿沿導向架振動、射流成孔下沉；直到樁底設計標高，觀察工作電流不應大于額定值。三重管法鉆機鉆孔后，拔出鉆桿，再插入旋噴管。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可用較小壓力（0.5?1.0MPa）邊下管邊射水。（5） 提升噴漿管、攪拌。噴漿管下沉到達設計深度后，停止鉆進，旋轉不停，高壓泥漿泵壓力增到施工設計值（20?40MPa），坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉，同時嚴格按照設計和試樁確定的提升速度提升鉆桿。（6） 樁頭部分處理。當旋噴管提升接近樁頂時，應從樁頂以下1.0m開始，慢速提升旋噴，旋噴數秒，再向上慢速提升0.5m，直至樁頂停漿面。（7） 若遇礫石地層，為保證樁徑，可重復噴漿、攪拌：按上述4?6步驟重復噴漿、攪拌，直至噴漿管提升至停漿面，關閉高壓泥漿泵（清水泵、空壓機），停止水泥漿（水、風）的輸送，將旋噴漿管旋轉提升出地面，關閉鉆機。（8） 清洗。向漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。（9） 移位。移動樁機進行下一根樁的施工。（10） 補漿。噴射注漿作業(yè)完成后，由于漿液的析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固結體頂部出現凹穴，要及時用水灰比為1.0的水泥漿補灌。2.5.3推薦的主要施工技術參數（1）水泥用量：180kg/m；鉆桿提升速度：18-22cm/min；注漿壓力：大于20Mpa；漿液比重：1.35-1.4；砼流量：100l/mm；砼流量：100l/mm；鉆桿旋轉速度：13-16n/mm。2.5.6推薦使用的主要機具設備主要機具設備見表2。表2 主要機具設備表設備名稱型號規(guī)格高壓泥漿泵SNS-H300水流Y-2型液壓泵20MPa?50MPa高壓水泵3XB型3W6B50MPa3XB型3W7B20MPa鉆機工程地質鉆振動鉆泥漿泵BW-150型7MPa空氣壓縮機0.8MPa,3m3/min泥漿攪拌罐200L/min高壓膠管①19?22mm工作壓力

2.5.7勞動力組織單機作業(yè)每班人員組織分工見表3。表3 單機作業(yè)每班人員組織分工表序職務人職 責1班長1全面掌握施工進度、質量和安全2鉆機1操作鉆機，卸接鉆桿，維修保養(yǎng)和排除故障3泵工1操作泥漿泵、清水泵及維修保養(yǎng)4空壓1操作空壓機及維修保養(yǎng)（單重管法不需要）5電工1負責鉆機、電源、電路、工地照明及電氣故障排除6鉗工1全面維修保養(yǎng)機具設備7普工2倒運水泥，操作泥漿攪拌罐及倒灰和過濾8普工2協(xié)助鉆機工作（卸接鉆桿、沖洗等）9技術1掌握施工技術、質量，填寫工程日志和記錄合計112.5.8質量要求及質量控制要點旋噴樁施工質量要求旋噴樁施工質量要求應滿足表4要求。

表4旋噴樁施工質量標準表序號項日允許偏差檢查數量檢查方法及說明1固結體位置（縱橫方向）50mm抽檢2%，但不少于2根用經緯儀檢查（或鋼尺丈量）2固結體垂直度1.5%用經緯儀檢查噴漿管3固結體有效直徑±50mm開挖0.5?1m深后尺量4樁體無側限抗壓強度不小于設計規(guī)定鉆芯取樣，做無側限抗壓強度試驗5復合地基承載力不小于設計規(guī)定抽檢2%。，但不少于1處平板荷載試驗6滲透系數不小于設計規(guī)定按設計要求數量加固體內或圍井鉆孔注（壓）水試驗注：鉆芯取樣做樁體無側限抗壓強度試驗、復合地基平板荷載試驗和滲透系數試驗應在成樁28天后進行，若設計有其他要求，按設計要求的時間進行檢查。質量控制要點（1） 正式開工前應認真作好試樁工作，確定合理的施工技術參數和漿液配比。（2） 旋噴過程中，冒漿量小于注漿量的20%為正?，F象，若超過20%或完全不冒漿時，應查明原因，調整旋噴參數或改變噴嘴直徑。（3） 鉆桿旋轉和提升必須連續(xù)不中斷，拆卸接長鉆桿或繼續(xù)旋噴時要保持鉆桿有10?20cm的搭接長度，避免出現斷樁。（4） 在旋噴過程中，如因機械出現故障中斷旋噴，應重新鉆至樁底設計標高后，重新旋噴。（5） 制作漿液時，水灰比要按設計嚴格控制，不得隨意改變。在旋噴過程中，應防止泥漿沉淀，濃度降低。不得使用受潮或過期的水泥。漿液攪拌完畢后送至吸漿桶時，應有篩網進行過濾，過濾篩孔要小于噴嘴直徑1/2為宜。