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高压喷射注浆法在砂石地基 渗流控制中的应用 摘要钱特江干提衡州段加固工程防洪提在施工过程中发生流砂现象，采用高压喷射注浆法进行渗流控制取得了较好效果、保证了工程按期完成本文回顾了方案的选择过程和实施降况，并就高压喷射注茱法在砂石地基渗流拉制中的应用提出了一些想法和体会.一、引言 钱塘江干堤衡州段加固工程江滨北段按50年一遇防洪标准设计。堤身总高度10-12m。主堤段采用斜坡式复合断面。迎水面堤身中部设3m亲水平台，平台以下为1*2的斜坡。坡脚设灌砌石大方脚。 根据地质勘探报告，堤身大方脚基础为砂卵石层或岩基。但在大方脚开挖时，先后发现两个堤段共397m存在流砂现象，引起边坡坍塌，基坑开挖难以为继开挖剖面表明，地基土层颖粒级配严重不良，夹有大量粉、细砂颗粒，流砂层厚度约1. 2-4. 5m, 地基土层发生渗透破坏后，不仅基础开挖深度难以达到设计要求，同时地基承载力也不能满足要求，因此必须采用工程措施进行渗流控制，确保工程施工质量和进度。二、方案选择 针对本工程的地质条件和施工条件，着重对下列方法的适用条件进行分析比较。 换填法是常用的地基处理方法，施工方便、造价低，适用于软土层厚度不大的情况。本工程荷载较小，土层也不厚，似乎是可行的方案。但经仔细分析，换填法对本工程并不适用.主要原因是开挖问题。 为了满足换填开挖要求，必须设法降低地基土的渗透水力坡降，这对本工程而言比较困难。原因主要有以下几个: (1)施工场地位于河床，开挖深度低于外江水位降低地下水位，减少水头差的方案代价太大。 (2)土层在施工过程中已发生过渗透破坏，土层结构疏松，可能存在渗流捷径，因此若采用加大围堰断面，延长渗径的方案，围堰必须较大范围的向河中央外移加宽，导致成本大幅增加。高LEMMa韭丛逛u$sL基 i3371鱼 lPAh ; 411 灌浆法对本工程而言主要是可灌性问题。为了达到加固地基强度的目的，必须采用水泥浆进行灌浆。由于地基土层中存在大量的粉、细砂颗粒，普通的水泥浆水泥颗粒太大，不能填充土颗粒的孔隙。若采用超细水泥，将导致成本大幅增加。 振冲法可以改善地基土层的级配.利用振冲头的振动使土体密实，提高地基承载力和改善抗渗透变形的能力。但考虑到被加固土体的级配和冲填土体的级配变化较大，两者土体颗粒之间匹配控制比较困难，加固效果不易控制，故将振冲法排除。 水泥搅拌桩法适用粘性土、粉土、砂土地基加固，成本较低，施工也方便。但本工程加固土体中含有一定数量的卵砾石颗粒，水泥搅拌机械的功率往往不足以将土体搅动，同时卵砾石颗粒将极大磨损搅拌轴叶片，影响搅拌机械寿命。因此水泥搅拌桩法也不大适合本工程。 高压喷射注浆法是将水泥浆形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削和混合，使硬化剂和土体混合，达到加固土体的目的。 就本工程而言，高压喷射法的主要优势在于以下几点: (1)加固效果较可靠，加固范围易于控制。高压喷射流的切削土体能力，使一定范围的土体结构发生破坏，并强制与水泥浆液混合，浆液凝固后在土体中形成一定强度的固结体，使土体形成复合地基。对本工程粉、细砂夹卵砾石的土层而言，水泥浆与加固上体胶结强度较高。同时由于高压喷射流压力沿径向衰减较快，浆液基本限制在破碎土体内，不易流失。加固体形状和范围容易保证。 (2)施工机械设备体积小，搬运相对灵活。 (3)施工速度较快，受天气影响较小。 对沉井法而言，由于土层中夹杂数量不清的较大卵砾石，而且下卧岩基面高低起伏过大，将致使沉井下沉和就位困难，沉井容易倾斜，质量难以控制。 综上分析比较，高压喷射注浆法技术可靠，造价经济合理，比较适宜本工程特殊的地质条件处理，故选定作为实施方案。 三、方案实施及效果 高压喷射注浆法按喷射方式分为单管法、二重管法和三重管法，经分析确定，本工程采用单管法。旋喷桩沿大方脚基础纵向布置，单排，纵向间距1. Om。设计桩体直径。.8m，容许自设计桩顶起1. 5m深度以下放宽至。.6m,施工参数经喷射试验后确定为喷浆压力20MPa，喷管提升速度10cm/min，旋转速度20r/min，喷浆流量不少于55L/min(见图1)e 施工前进行喷射试桩，以确定最适宜的施工参数，并检验成桩效果。经开挖检查，试桩平均桩径在。.7m以上，水泥浆与土体颗粒胶结质量较好，基本满足设计要求。唯桩根部直径稍小，最小直径为0. 53m。在随后的施工中，要求底部灌浆压力增大至23MPa.并要求喷头需在底部旋喷30s后才可提升。 施工于2000年12月中旬开始，至2001年2月底完工，总计完成旋喷桩397根，桩体长度1348-39m。质量检测在桩体喷射14天以后进行，采用抽样取芯和现场开挖检查结合的方式。从质量抽查效果来看，总体质量基本达到设计要求。 经高压喷射注浆法处理后，渗流破坏得到控制，地基承载力增强，顺利完成了基础开412地荃ACTT丛土些二基世clo混凝上砌块石人方脚严100 logr,t-I卞，流砂层000大方脚轴线旋喷桩体中密砂砾石层旋喷桩布t图a-加固徽断面圈 图1高压喷射注浆加固方案图挖和大方脚浇筑。目前防洪堤已建成一年多，运行情况良好。 四、有关设计、施工的体会 1喷射方式的选择 喷射方式选择主要需考虑加固效果、施工方便和投资。二重管法和三重管法加固范围大，效果好，但成本较高;单重管法形成桩体直径小，但成本较低，施工灵活性强，适用细颗粒含量大的土层。从本工程实践来看，单管法对卵砾石含量较高的情况成桩效果相对不甚理想，表现为卵砾石集中部位桩径较小，水泥浆与土体的胶结均匀程度不足。对规模较大，受力条件要求高的工程，宜选用二重管法或三重管法，利用高压水、气的辅助作用增大桩体直径和增强加固体的效果 2成桩直径 高压旋喷桩体直径与被加固土体的强度有关，对砂砾土层而言，主要受土体的密实度和粗颗粒含量影响。根据有关资料的经验数据，单管法一般成桩直径为0. 3-0.6m。本工程现场随机开挖检查桩数共7根，桩体直径在0. 73-0.85m之间，均大于常规的经验，主要原因在于以下几点: (1)土体本身比较松散或由于发生过渗透变形导致土层结构受到影响。 (2)土层深度较浅，上部援重限制作用较小 (3)土体中粉、细砂颗粒含量较高。本工程的实践经验表明，桩体直径超出常规数据的可能性是存在的，关键是要分析土质条件，并依靠成桩试验获得符合实际的设计数据。 3.桩体强度 设计旋喷加固体28天抗压强 度不小于5MPa。从抽芯取样抗压强度试验结果来看，一直丝哒1丝里色查五型五丝丝查丛丝剑生丝应压413般强度在7-1OMPa间，最高强度达35. 4MPa,最小强度为5. 3MPa。因此，在砂砾地层中采用高压喷射注浆法。加固体强度大于5MPa是有保证的。 4桩身质量检测 加固体的质量检测方法有开挖检查、钻孔取芯、载荷试验、渗透试验等方法，其中钻孔取芯是最常用的质量检测方法。本工程钻孔取芯时，施工单位采用常规混凝土取芯设备，钻头直径约7. 5cm。实取取芯时发现，难以取到完整的芯样，主要原因在于钻头直径过小。由于被加固土体中含有一定数量的卵砾石，这些卵砾石直径可达3 7cm。当钻头碰到卵、砾石颗粒时，由于卵、砾石强度远大于水泥土结石强度，当钻头旋转切割卵、砾石颗粒时，水泥土结石早已挤压破碎，自然难以取到完整的芯样。因此，砂砾地层中高压旋喷桩应选用诵100以上的钻头进行取样，才能取得好的效果。 喷浆量控制 根据喷管的提升速度，施喷桩的直径和长度，土体的孔隙率，以及桩顶泛浆损失。可以初步估算需要的喷浆量指标.作为施工单位和监理控制工程质量的依据。 五、结语 砂砾地层在我省分较广，尤其是流域的中上游地带。由于形成砂砾层成因和条件的复杂多样，土层结构松散，级配严重不连续导致地基承载力不足、渗透变形的情况经常有可能在工程中遇到，高压喷射注浆法的出现为这种地质条件下的地基处理提供了一种新的选择。本工程采用高压喷射注浆法是在衙州地区类似地基处理中的首次应用.实践结果表明，高压喷射注浆法是一种技术先进，效果可靠，施工便捷方便，成本相对较低的地基处理方法，适合在砂砾石地基处理中推广应用。 摘要：主要对高速公路软土路基的特点及处理方法进行了探讨。首先概述了高速公路软土路基的特点，然后分析了高速公路软土路基常见处理方法，最后探讨了振冲碎石桩复合地基处理方法的特点和施工工艺。 关键词：高速公路；软土路基；特点；处理方法 1 高速公路软土路基的特点 随着经济的发展，目前已建成和正在修建大量高速公路，黄河、珠海等地区是河网发育的地区，软土深厚，分布极广，在高速公路建设中遇到的棘手问题就是如何处理这些复杂的软土路基。通常，软土路基问题及其危害概括起来主要有如下两个方面：（1）强度及稳定问题：当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，软土路基会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。（2）沉降变形问题：当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时，会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时，造成路面开裂破坏，结构物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车，涵身、通道凹陷、沉降缝拉宽而漏水；路面横坡变缓、积水，从而引起路面损坏等等。 2 高速公路软土路基常见处理方法分析 2.1 高压喷射注浆技术 高压喷射注浆技术是20世纪70年代从日本引进的一种加固松软土体的应用技术，是化学注浆技术结合高压射流切割技术发展起来的。其实质是采用钻机先钻进至预定深度后，由钻杆一端安装的特别喷嘴，把水泥浆液高压喷出，以喷射流切割搅动土体，同时钻杆边旋转边提升，使土粒与水泥浆混合凝固，从而造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体，以达到加固地基和止水防渗的目的，高压喷射注浆是一项加固和防渗的新技术，需要有一个发展和完善的过程。成桩质检技术的研究，喷嘴结构及管路的改进，施工设计质检规范的制订，现场技术管理问题，降低成本和冒浆等问题，高压喷射注浆技术主要应用在N值(土壤标准贯入值)为030的淤泥、粘性土、砂土、砂砾及含部分卵石层的地基中，用于铁路、公路和建筑物基础加固防止下沉，坝基等防渗帷幕，以及施工中的临时支护等。 2.2 堆载预压法 这种方法比较经济、易操作，对软土路基的加固效果稳定有效，但在施工工期方面存在明显不足，需要的工期较长，虽然作了一些改进，如采用薄层轮加法，但成效不显著，填筑路堤仍需很长时间。如在京珠高速公路新郑段某软基路段，根据地质条件及稳定性控制标准，很难达到设计要求和安全标准，严重影响投资者的经济效益和社会效益。 2.3 复合地基处理方法 这种方法主要有粉喷桩、旋喷桩和碎石桩等，软基处理单价较高，特别是对软土层厚的高填土路堤，如采用粉喷桩设计，对软土层厚度大于10.0m，填土设计标高8.0m以上的路堤，粉喷桩间距取1.0m，喷粉量50kg/m，其每平方米的单价是压密注浆方法的2-3倍；若采用旋喷桩处理单价更高，大约是压密注浆处理的3-4倍。另一方面成桩的质量难以控制，如粉喷桩，理论上讲成桩有效长度可达25m以上，但大量的工程实例反映，粉喷桩桩长过大，其质量难以保证；在成桩过程还存在喷粉量不足、搅拌不均匀、胶接不好等先天质量问题。在施工条件良好的情况下，复合地基处理方法有自己的优势，如在结构物反开挖过程中，它可以起到支护作用；在桥头附近路基处理中，它可以提高桥背土体填筑速度、减小工后沉降等。 2.4 压密注浆碎石桩处理方法 这种技术方法是根据现场实际工程地质概况，并经过计算分析和试验证明所采用的一种全新的软土路基处理方法。压密注浆碎石桩技术通过在被加固场地的桩位成孔、投碎石，然后通过桩中的碎石桩体进行低压注浆，等水泥浆液初凝后，通过预埋的注浆管向碎石桩体及桩周土体进行中高压注浆，使桩体及桩周土体进一步密实，由此形成以注浆碎石桩、改性的桩周土体及桩间土构成的复合地基。这样的地基不仅可满足高速公路安全的要求，也不会对原大堤造成任何形式的破坏。3 振冲碎石桩复合地基处理方法 3.1 特点分析 振冲碎石桩复合地基具有很好的功效，是一种经济、快速加固地基、土体的措施，应用较广，发展较快，目前不仅应用于砂土、粉土、粘性土、素填土和杂填土等土体，也用于加固某些淤泥质软土和穿透漂砾石层，或加固较好土层下的松软土体，取得成功。施工方法有多种多样，而常用的方法即振冲法和沉管法。振冲法是碎石桩的主要施工方法之一，它是以起重机吊起振冲器，启动潜水机后，带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，使高压水通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的联合作用下，将振冲器沉到土中的设计深度。经过清孔后，就可从地面向孔中逐段填入碎石，每段填料均在振动作用下被振挤密实，直至地面，从而在地基中形成一根大直径的和很密实的桩体。 振冲碎石桩复合地基的施工，包括施工机具与设备、施工前的准备工作、施工工艺、施工中的质量控制以及施工中常见问题的处理等，本文主要阐述其施工工艺及质量控制。碎石桩的成桩质量受地基土的性质、施工机械及施工工艺等因素的综合影响，并且关系到成桩后复合地基的承载力指标、沉降控制和稳定性要求。沉管法过去主要用于制作砂桩，近年来已开始用来制作碎石桩，这是一种干法施工，沉管包括振动成桩法和冲击成桩法及振动水冲法。 3.2 施工工艺 在振冲密实法中，对粉细砂地基宜采用加填料的振密工艺，在振冲置换中，振冲器在粘土中成孔后，接着就要往空中填料。因此，无论振冲密实法还是振冲置换法都要进行填料这一分为以下几种：间断填料法、不加填料法、连续填料法、综合填料法、先护壁后制桩法等。这里只介绍后三种方法的施工方法：（1）连续填料法。连续填料法是边把振冲器缓慢向上提升（不提出孔口）边向孔中填料的施工方法。连续填料法的成桩顺序：对准桩位；振冲成孔；振冲器在孔底留振；从孔中不断填料，边填边振，达到“密实电流”；上提振冲器(上提距离为振冲器锥头的长度，约为0.30.5m)继续振密、填料，达到“密实电流”值；重复前一步骤，直到整根桩制作完成。（2）综合填料法。这种施工是第一次填料，振密过程采用的是间断填料法，即成孔后将振冲器提出孔口，填一次料后，然后下降振冲器，使填料振密，之后，就采用连续填料法，即第一批填料后，振冲 器不提出孔口，只是边填边振。综合填料法的成桩顺序：振冲器对准桩位；振冲成孔；将振冲器提出孔口，向桩孔内填料(填料高度限0.81.0m高)；将振冲器再放入孔内将石料压入桩底振密；连续不断向孔内填料，边填边振，达到“密实电流”后，将振冲器缓慢上提，继续振冲，达到“密实电流”后，再向上提。如此反复操作，直至整根桩完成。（3）先护壁后制桩法。在较软的土层中施工时，应采用“先护壁，后制桩”的办法施工。该法即成孔时，不要一下子达到深度，而是先打到软土层上部范围内，将振冲器提出孔口，加一批填料，然后下沉振冲器将这批填料挤入孔壁，这样就可把这段软土层的孔壁加强以防塌孔，然后使振冲器下降到下一段软土层中，用同样的方法填料护壁，如此反复 章摘要: 在中金国际广场项目地下连续墙施工中，QC小组通过合理选题，进行现状调查，对影响地下连续墙渗漏水的A类因素，运用系统图法进行分析，制定了高压旋喷桩止水帷幕等技术处理措施，成功解决了地下连续墙幅与幅连接处渗漏水的技术难题。 (共5页) 文章关键词: 地下连续墙 高压旋喷桩 止水 帷幕 文章快照: 。2)第二条要因对策实施采用压密注浆对地下连续墙底部的土体进行加固(见图5)。3)第三条要因对策实施采用上海某材料厂生产的水溶性聚氨酯堵漏剂和电动IEO1型注浆机，配备压力表和小型泵机，压力容易控制。表面封堵材料采用上海产某品牌s型瞬凝水泥。3高压旋喷桩止水帷幕设计高压旋喷桩止水帷幕是通过对地下连续墙接头处坑外侧土体切割、注浆拌和的固化作用，在接头处形成一道有效的防水帷幕。通常用25MPa的高压水切割土体：以1OMPa泵压水泥浆对切割后的土体进行充基坑外6一图5采用压密注浆加固示意图填：为保证切割效果，用06MPa的压缩空气对水注进行保护。一般一个接头处设置35个高压旋喷点，桩间搭接长度为l3桩径，旋喷深度低于土方开挖深度05m，浆液水灰比为10(见图6、图7)。高压旋喷桩图6旋喷桩止水帷幕方案图图7高压旋喷桩止水帷幕立面图4施工控制要点41作业环境1)地下连续墙外侧距基地红线(或围墙)距离应不小于1Om，以保证高压旋喷桩机械操作空间。2)高压旋喷桩施工应在地下连续墙达到80设计强度后，土方开挖施工两周前进行，以保证其不对地下连续墙产生扰动损坏，并保留适当的高压旋喷桩养护强度时间，从而达到最佳的止水效果。42测量定位因高压旋喷桩止水帷幕作用于地下连续墙幅与幅接缝处，所以对地下连续墙连接缝的定位、标记非常重要。在地下连续墙施工时，应对其每幅接缝进行旁位标记，放样时根据桩位布置图，并以标记为参照进行测量放样，确定旋喷桩桩位，桩位放样误差小于50ram。43旋喷注浆要点1)下喷管前先检查和调试水嘴、气嘴及喷浆口是否完好畅通。下喷管必须垂直对准孔心，以保证喷管提升和旋转。当喷管下至设计深度以下01m左右，开始拌送水泥浆，然后开启高压水及压缩空气，待送浆30s后且孔口冒浆正常时方可旋喷提升。2)应有效控制旋喷管旋转速度和提升速度。旋喷管旋转速度为12rmin，基坑底以下提升速度为120140mmmin，基坑底以上提升速度为250300mmmin。3)旋喷桩成桩后桩项会有一个收缩过程，因此，喷射灌浆完毕后，应继续向孔内灌注浆液，直到液面不再下沉为止，以保证桩顶标高。44旋喷