单管旋喷在防渗帷幕工程中的应用.doc

单管旋喷在防渗帷幕工程中的应用段汉卿中铁二十局集团西环南段第11标项目部摘要：本文通过对单管旋喷桩在桩基缺陷处理中防渗帷幕作用的应用，详细介绍该工法的施工方法和技术参数的设置，着重总结旋喷成桩工艺和防渗帷幕效果的具体措施。关键词：单管旋喷 防水帷幕 施工工艺 质量控制 一.单管旋喷工艺原理单管旋喷防渗帷幕法是高压喷射注浆法地基处理中的一种，就是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等高压发生装置，以20Mpa左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的固结体，将固结体在防渗结构主体周围按双排或三排布置，使各排旋喷桩交相搭接形成闭合的帷幕，用于截阻地下水流、改善地基土的水流性质，起到防渗、支护作用。二.工程工程实例及地质情况在建的广州绕城公路西环南段徐边高架桥左幅25#-c桩经检测发现桩头高程-1.6m处存在缺陷，需将上层砼凿除重新浇注。该桩原采用钢护筒作地下钢围堰止水、支护凿桩处理，因地下水位较高、有流砂、施工场地受限、钢护筒下沉困难没有成功，遂采用单管旋喷防渗帷幕法处理该桩。该部位的地面高程为4.0m，现有护筒顶高程为3.0m,现有桩头高程为0.0m，地下水位高程为2.0m，桩径为1.3m，钢护筒直径为2.5m,长5m。桩头剖面图见图1。地质情况为：地表为0.5m亚黏土，高程3.52.20m为松散中砂，2.20-4.0m为亚砂土（软可塑，含较多粉砂粒，夹粉砂薄层）。三.施工方案和技术参数的选定本方案选用了XJ-100型工程地质钻机，配套SNC-H300型高压泥浆泵，采用单管旋喷帷幕法施工，钻杆直径42mm，采用一个喷嘴，直径3mm。该套设备机动灵活，易于操作，各种性能满足工程需要。结合地质情况，经过旋喷桩试喷，最终确定施工最佳参数如下：1.桩位布置：旋喷桩按双排桩布孔，第一排桩距护筒壁内侧10cm，间距35cm，共21根；第二排桩距护筒壁内侧40cm，间距30cm，共18根，与第一排桩交相搭叠形成帷幕，排距30cm。2. 喷浆成桩：旋喷桩先施工内排桩，后施工外排桩，采用打一跳一法，且间隔时间大于36小时；钻孔深度以护筒顶为基准高程，钻头在03m空桩部分采用4档下钻；到3m（桩头处）位置以3档下钻，以10Mpa压力喷水；到4.6m处（缺陷位置）以25 Mpa压力改喷水泥浆；下钻至7m处到桩底，钻头在桩底脱档喷浆30秒，以2档提钻喷浆；当提钻到4.6m位置（旋喷桩头）时再以3档下钻、1档提钻，复喷桩头缺陷位置以下2.4m范围；旋喷桩实钻4m，实喷2.4m；3.压力：清水压力10Mpa，喷浆压力25Mpa；4.钻头旋钻速度：1620r/min； 5.水灰比：1：1；6. 水泥：普硅32.5R，每米桩水泥掺量240kg。7. 附加剂：氯化钠1%，三乙醇胺0.03%，氯化钙2%。四.施工工艺1.工艺流程整平原地面钻机就位钻杆下沉钻进上提喷浆强制搅拌复喷提杆出钻钻机移位。施工工艺框图见图2。2.施工准备施工准备钻机就位钻机就位钻孔高压旋喷浆复喷备浆过滤钻机移位提杆出钻图2 施工工艺框图 施工前作好场地清理，将护筒周围的土整平，对桩机测试、灰罐电子称标定，水泥和水要经过质量检验，水泥浆配比设计及布点放样要准确，布置好材料储存棚、机具设备安装地点以及水电供应和排水沟位置。技术人员现场在护筒顶平面按孔位布置图作好孔位标记，以便搅拌机就位，并就施工技术及安全、质量、注意事项向施工人员作交底。 3.钻进施工 钻机按照测量人员放样的位置就位。就位时，使搅拌轴保持垂直，钻头对准桩位标志中心，然后进行钻杆的双向调平，垂直度误差不超过1.5%，对中误差小于2cm。 钻孔插管：旋喷桩先施工内层桩，在施工外层桩。钻孔时应以钢护筒顶围基准高钻进，钻头从护筒顶到3.0米的空桩部分按4档下钻；从3.0m（桩头处）以下以3档下钻，钻孔时，这样能有效防止堵住喷嘴，还能对土体进行第一次喷射削切，使土体成为混合液，减小喷浆时土体的阻力，以利于浆液充分搅拌；到4.6m处（桩头缺陷处）换冲水泥浆，旋喷压力25Mpa，下钻7m至桩底。 旋喷与复喷：钻头在桩底脱档旋喷30秒，当喷浆压力达到25MPa后按2档反钻提杆喷浆正常成桩；当钻头提至4.6m时再以3挡的速度下钻旋喷，到桩底后再以一挡的速度反钻提杆旋喷，这样在桩头缺陷位置以下2.4米范围内复喷，增加桩体的密实度，加强此处桩体的质量对发挥桩体的防渗帷幕作用很重要；当钻头提升到4.6米后旋喷即告结束。4.冲洗及移动机具：喷浆后应立即拔出注浆管，用清水彻底清洗包括泥浆泵和高压泵，管内、机内不得残存浆液和其他杂物，然后将机具设备移动下一孔位。五.施工工序控制要点1.灰浆的制作：选用优质325#普硅水泥，水灰比1：1，根据每根桩的灰浆用量，提前制作，搅拌时间不得少于15分钟，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，保证无超过0.5mm颗粒进入，且无纸屑、石块等杂物，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌；2.钻进操作：由于在桩身不同深处采用了不同的泵压、上升和下钻速度，所以操作人员应熟悉操作工艺，严格按深度记录仪上显示的深度采用不同的参数进行控制； 3.喷料时，若水压达不到0.45Mpa时，管路可能堵塞，立即停止喷料，将钻头提升至地面，切断电源，停止送气，查明堵塞原因并加以排除； 4. 送浆与钻进配合：司泵与司钻密切配合，要求熟知施工工序及参数，钻进与送水（灰浆）同步，前后动作协调；司泵随时注意泵压的调整和异常情况，送水与送灰浆切换迅速，保持送液的连续，防止断桩和缺浆，再次供浆时，搅拌机需下沉停浆点0.5m下，待恢复供浆时再提升，如停止时间超过3小时，需将输浆管卸下，进行清洗；司钻注意钻进时的冒浆情况，一旦发现异常，立即采取有效措施； 5.中间喷浆量不足，或因停电、机械故障等原因导致施工中断时，必须进行复打，复打长度不小于整桩长度； 6.钻头钻至设计深度时，要有一定的滞留时间，以确信加固料到达桩底。六.施工管理技术人员认真分析地质水文资料，掌握工作要点，编制施工方案并监督指导施工，作好原始记录，整理分析，将问题及时准确地反馈到施工中，以控制固结体质量。保证供应优质材料，对机具设备进行日常保养、维修，保证机械工况良好；各种机具设备必须严格按操作规程，确保施工安全和质量。 七.单管旋喷防渗帷幕的应用展望 单管旋喷在防渗帷幕工程中应用广泛，特别在深基坑支护、深水低桩承台工程中与钢围堰结合使用止水、支护，不仅解决了围堰下沉穿过较厚坚硬性粘土层的难度，同时也克服了承台开挖到砂层、亚砂土层中止水、支护的难题。但往往有些深水低桩承台、承重桩基施工部位多在地面以下较深处，地质复杂，施工时对防渗、支护要求高，单管旋喷防渗帷幕工法受其工艺影响在不同地质环境下存在如下缺陷：遇砾石层成孔困难；卵砾石层和岩层中成桩桩体缺陷多，防渗帷幕效果差；受提管速度所限成桩速度慢；因孔口冒浆导致浆液浪费，造成旋喷桩造价太高、污染水土。针对单管旋喷工法的缺点，有些工程采用最近推出的多头长螺旋钻孔高压浆搅拌排桩帷幕法施工，具有使防渗帷幕可以穿越卵砾石层并入岩、帷幕效果好，适应地层更广泛，造价低、效率高，具有非常大的经济和工期优势，具有很好的应用前景。八.结束语本工程桩基缺陷处理采用高压单管旋喷桩帷幕法施工，具有设备灵活、操作简便、经济性高、防渗帷幕效果好的优点，有效地解决了基坑支护和止水难题，值得在防渗帷幕工程中推广应用；该工法技术性较强，对于不同的地质环境一定要进