高压旋喷桩加灌注桩做止水帷幕在深基坑施工中的应用.doc

高压旋喷桩加灌注桩做止水帷幕在深基坑施工中的应用Q!Q:2ChinaNewTechnologiesandProducts建筑技术高压旋喷桩加灌注桩做止水帷幕在深基坑施工中的应用胡道平罗太奎毛国鹏(北京天润建设工程有限公司,北京100062)摘要:建筑物基坑开挖时,在地下水位比较高,影响基础施工的情况下,传统的方法是采用井点降水,大大浪费了地下水资源;并且如果降水的效果不理想时,将会使临近的建筑物基础下的土体随降水水流流动而损失,甚至掏空,随着降水的时间及深度增加,有可能破坏临近建筑物的基础,导致建筑物开裂,倾斜,甚至酿成安全事故及造成巨大的经济损失,随着施工技术的进步发展,越来越多的基坑施工,尤其是周围建筑物多,管线复杂,面积大,降水效果不佳的基坑一般都很少采用井点降水的施工方法;,因而采用高压旋喷桩加灌注桩做止水帷幕的施工方法.关键词:深基坑;高压旋喷;灌注桩;施工方法中图分类号:U416文献标识码:A高压旋喷桩加灌注桩止水帷幕,就是深基坑灌注桩外侧利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定的深度后,以20-40Mpa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来,形成喷射流冲击破坏土层.当能量大,速度和脉动状的射流,其动压大于土层结构强度时,土颗粒便从土层中剥落下来.一部分细颗粒随浆液或水冒出地面,其余土粒在射流的冲击力,离心力和重力等力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小,有规律地重新排列.浆液凝固后,便在土层中形成个固结体.由多个高压喷射注浆固结体与灌注桩形成帷幕,可以用来作为将地下水体隔离在侧的一种止水施工方法.这种施工方法可以将水隔离在基坑以外,从而保证了原有建筑物基础下土体的稳定性,亦保证了基础的稳定.l工艺原理及机具性能和技术参数1.1工艺原理高压旋喷桩是利用工程钻机钻孔至要求深度后(或引孔旋喷一体机),利用高压旋喷台车把安有水平喷嘴的注浆管下到设计标高,利用高压设备使喷嘴以一定的压力把浆液喷射出去,高压射流冲击切割土体,使一定范围内的土体结构破坏,浆液与土体搅拌混合固化,随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱形桩体,凝固后便在土体中形成圆柱形状,有一定强度,相邻灌注桩体相互咬合成一体的固结体,该工艺起到止水与土体加固的作用.1.2主要机具生能及技术参数1.2.1主要极具及性能施工机具主要由钻机和高压发生设备两大部分组成,主要的机具包括xY410kW旋喷钻杆,3D2-$2-85/4575kW高压柱塞泵,6m37kW空压机,立式4kW浆液搅拌机,SGB6-1022k灌浆泵和立式7.5kW排污泵.l22技术参数(见表1)2应用实例承德市富顺诚小区工程,地上24层,地下2层,高度68.6m,建筑面积为310000m:,钢筋混凝土框剪结构,采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩作为基坑的止水帷幕.z1工程地质条件根据承德水文地质工程地质勘察院提供的岩土工程勘察报告,场区土层主要划分为以下几层,自上而下分为:第层:杂填土,杂色,稍湿,稍密.主要由碎砖块,碎石块,建筑垃圾等组成.厚度0.50-4.50rn.第层:粉砂,黄褐色,稍湿,稍密,颗粒较均匀,主要由长石,石英等组成.局部含少量砾石,该层厚度0.50-3.20m,主要分布在圆砾层上部.第层:圆砾,黄褐色,湿揪,中密,其粒径大于2ram的颗粒占6o%7E右,一般粒径2-8ram,最大可达130ram以上,多呈亚圆状,分选I生较差.厚度在10m左右.局部夹厚度1.0m左右的细砂透镜体,黄褐色,湿,稍密,由长石,石英等组成.该层主要分布在圆砾层上部.该层厚度-276-中国新技术新产品表1亭号参数名称参数值单位蔷注高压水空气压力钻孔孔径水泥装压力水灰比提升速度转述喷嘴直径25r两只j填加剂(三乙醇胺水沱胃量h3.00-12.10m.第层:砾岩,红褐色,砾粒结构,块状构造,多为硅质,泥质胶结.该层埋深约13.0m,其中上部为强风化层,因风化强烈,多呈土状及碎块状,厚度在0.40-2.00m.中风化层岩石较完整,岩芯多呈长柱状.2.2水文条件拟建场区位于武烈河I级阶地.含水层主要为第层圆砾,透水性好,富水生强.地下水类型属于松散堆积孔隙潜水,稳定水位埋深在2,30-6.40m,相应标高在319.72-324.16m.受橡胶坝的影响,水位年变幅2.00-4.00m.该场区含水层平均渗透系数K=50-100m/d,单井涌水量178m/h.根据地质和水文条件得知,拟建场地水文地质条件较为复杂,场地地下水属松散堆积孔隙潜水,主要补给源为大气降水,地下水受季节性和胶坝的影响较大.场内地下水位在2.3-6.4m之间,水位很高,其含水层主要为第3层圆砾层,第2,4层为弱透水层,其渗透系数为50-100m/d.因圆砾层中渗透系数较大,疏干难度较大,故采用灌注桩加高压旋喷桩做止水帷幕的施工方法.3施工工艺流程及操作要点3.1施工工艺(11簦注桩:桩径0.8m和1.0m,单桩承载力设计值1600KN,桩端嵌入中风化岩层深度4.5m,混凝土强度等级为C25,设计桩长14m,桩总数649根,其中0.8米桩609根,1_0米桩40根.(21旋喷桩:采用双重管旋喷工艺,旋喷桩有效直径不小于800ram,桩端嵌入中风化岩层深度不小于3.0m.3.2施工Jl顷序结合本工程实际隋况,先进行灌注桩施工,在灌注桩强度达到5O%后进行旋喷桩施工旋喷桩将地下水上部截流且桩体强度达到50%后进行基坑抽排水工作.施工工艺流程详见图13-3施工要点3.3.1桩孔测量定位.(1据规划红线图,总平面图及桩位布置图等资料,测量放出控制点轴线,请业主及监理复测验收.(21在不受施工影响的地方设置若干个永久性控制点及方向线,根据总平面布置图及桩位布置图建立测量控制网.(31用经纬仪及水准仪测量定位,并经二次检测确认无误后方可确定旋喷孔位,并在孔位之上做上明一.:叫图1显和稳定的标记.3.3.2钻孔施工钻进成孔:先采用工程钻机引孔.钻孔直径和深度:钻孔时,其引孑L口径为110mmqbl30mm,终孔直径不小于qb91mm.终孔深度为设计要求深度以下500mm.引孑L钻进时,原则上采用清水钻进,若出现垮孔,采用优质膨润土作为制浆用主要材料,新制泥浆配合比拟为:水750L,粘土650kg,碳酸钠6-8kg,如采用双重管引孔旋喷一体机,则引孑L由旋喷台车自身完成.施工时,分别建立泥浆系统与高喷水泥浆系统,防止串浆,混浆.3.3_3水泥浆液制备(1)浆液和水泥材料:高喷灌浆采用32.5普通硅酸盐水泥或复合水泥,浆液水灰比为1:115:1,水泥掺量为18%,采用高速搅拌机搅拌,纯拌合时间不少于1min,且应连续制浆.(21浆液搅拌及浆液质量控制:选用zJ_40o型高速搅拌机,进行浆液搅拌,由送浆工对浆液浓度,密度,温度和时间等进行检测和记录,据此控制浆液质量.3.3-4高压旋喷灌浆施工(1)地面试喷:钻孑L验收,高喷台车就位并对准孔口后,为了直观检查高压系统的完好陛以及是否能够满足使用要求,首先应进行地面试喷.(2)开喷:喷管先至指定深度后,拌制水泥浆液,即可供浆,供风,供水开喷.待各压力参数和流量参数均达到要求,且孔口已返出浆液时,即可按既定的提升速度进行喷射灌浆.(31高压旋喷灌浆保持全孑L连续一次作业,作业中因拆卸喷射管而停顿后,重复高喷灌浆长度不小于0.3m.f4)在高压旋喷灌浆过程中,出现压力突降或骤增,孔口回浆浓度和回浆量异常,甚至不返浆等情况时,查明原因后及时处理.(5)当孑L内出现严重漏浆,拟采取以下措施进行处理:A|降低喷射管提升速度或停止提升;B.降低喷水压力,流量进行原地灌浆;c.喷射水流中掺加速凝剂;D加大浆液密度或灌浆水泥砂浆,水泥粘土浆;E向孑L内冲填砂,土等堵漏材料.(61在高喷灌浆过程中,水泥用量根据现场土层情况确定,保证180-,-250kg/m(180度摆喷).扯浆正常隋况下,孔口回浆密度变小,不能满足设计要求时,拟采取加大进浆密度或进浆量的措施予以处理.(8泼,卸喷射管时,采取措施密封,加快装卸动作以防止喷嘴堵塞.f91高喷灌建筑技术?ChinaNewTechnologiesandProducts太阳能热水系统应用于医院的若干问题杨晶杨倩倩(哈尔滨工业大学建筑设计研究院,黑龙江,哈尔滨,150090)摘要:太阳能热水系统应用于医院存在一些问题,针对这些问题,文中提出了一些解决方法,以提高太阳能热水系统的利用效率.关键词:太阳能热水系统;水力平衡;防冻;热水分配;舒适水温中图分类号:U416文献标识码:A太阳能热水供应系统因其具有节能,环保等优势,日益受到人们的青睐.但太阳能的推广应用仍存在一定的局限陛.太阳能热水系统由太阳能集热系统和热水分配系统两部分组成,太阳能集热系统主要由太阳能集热器,辅助加热(或者换热装置),储热水箱,循环管路,循环泵等组成,热水分配系统主要由配水循环管路,水泵,储热水箱等组成,其中储水箱是两个系统的链接枢纽.太阳能热水系统应用于医院一般存在下列问题,并且笔者提出了一些解决方法:(1汰阳能集热系统部分水力平衡问题.太阳能集热器一般有以下3种连接方式:串联式,异程并联式和同程并联式.串联式中如果局部集热器发生损坏时,整个集热系统就无法运行,降低了系统的安全陛.异程并联式可能导致集热器之间水力不平衡,产生偏流现象,在集热器中循环距离短的水流速高,水温低;在集热器中循环距离短的水流速低,水温高,严重者出现气阻,使系统的集热能力大大减弱.而同程并联式可使每个集热器的传热介质流入路径与回流路径的长度相同,以使流量平均分配,该种连接方式更好.(2)太阳能系统的防冻问题.太阳能集热系统的集热器和部分管道设置于室外,在冬季环境温度较低的地区,它们容易结冰冻胀,使这个热水系统处于瘫痪状态.太阳能系统防冻可采用以下几种方式:放空法,即在结冰季节来临之前,将集热器内的水放空,或者在集热器下集管进口设置自动控制线路的温度触点,0以前将集热器排水阀打开,排空集热器中的水.这种消极防冻的方法使集热器的年集热效率大大降低,除非工程造价低或在高寒地区,否则不宜采用该方法.排回法,即水箱置于集热器的下方,根据储热水箱底部和集热器顶部的水温差控制水泵的运转或停止.当集热系统出口温度低于储热水箱水温时,循环泵关闭,集热系统工作停止,集热系统中的水依靠重力作用流回储热水箱.采用该方法时,集热器和管路的安装坡度应大于2%,集热系统中的水才能完全排回储热水箱.循环防冻法.循环介质可采用防冻剂或者水.防冻剂具有不结冻,不结垢等特点,但其成本较高,且有一定的使用年限(至少5年必须更换一次),其使用具有一定的局限眭.在结冻现象不会频繁发生的地区,可采用水循环,即在集热器较冷端设置一个温度传感器,当检测到冷端温度r<5时,启动太阳能循环水泵,使集热器和水箱中的水循环一下;当T>10时,电脑控制器关闭水泵,停止循环.保温层加电伴热法.其具体做法是:在玻璃真空管道表面缠绕电热带,其加热功率为5W/m2,再敷设6cm厚的保温层,当水温低于5时自动加热,当水温高于5时自动断电.以上方法各有利弊,环境不同,选用方法不同.(3热水分配系统部分水力平衡问题.医院尤其是高层的热水供应系统分区是根据管材,零件所能承受的静水压力,维护管理以及使用要求等确定.热水供应系统的竖向分区应与给水系统保持一致,否则会造成系统中冷热水的压力不稳定.但是,在实际中很难实现冷热水分区一致.为尽量使冷热水的压力平衡,可采取一些措施,适当增加冷水管道系统阻力,适当减小热水管道系统阻力.另外,对于集中热水供应的医院设置热水循环管道时,可采用同程布置的方式,以维持水力平衡.(4)医院建筑给热水分配系统带来的问题.医院中,热水供应部位主要有门诊,病房,食堂,洗衣房,淋浴间,中心供应,办公室,盥洗室等,热水使用时间不仅分散,而且使用地点分散,太阳能热水系统难以保证在人员使用时提供合适水温的热水.这点需要设计人员在进行谢埘统筹规划,使用水点尽量集中,减少不必要的热量损失.(5喻嗵水温问题.医院的手术室,产房,精神病院的淋浴间等,对热水温度有较高要求.为解决该问题,可采取以下措施:设冷热水混合水箱单管供应定温热水,在源头上控制水温.精神病院等使用者由于缺乏调温能力,可在浴室的热水管上应安装能控制淋浴器高温出水的混合阀,混合阀具有操作简单,使用方便,内部阻力小,主体及其周围易于清洗,容易施工,互换性好,设计美观等优点.还可安装带自动调节冷热水压力平衡的防烫伤混合龙头,来供应淋浴,洗脸等热水.在当今严峻的能源形势下,太阳能热水系统越来越多的应用于医院建筑,对建筑节能有着重要意义.为了让太阳能热水系统发挥更大的作用,在设计中太阳能集热器可采用同程并联式,解决水力平衡问题;太阳能集热器和暴露在室外的部分管道应采取防冻措施;室内配水管道冷热水管道尽量分区一致,以维持水力平衡;kg量集中布置用水点,减少热量损失;可采用混合阀,混合龙头等调节水温.参考文献太阳能集热系统设计与安装.中国计划出版社.2006【2l孙国周,刘志君.太阳能热水公共浴室设计.太阳能.2001年O4期I3J建筑给排水设计规范.中国计划出版社.2009浆结束后,充分利用:tt3回浆或水泥浆液对已完成孔进行及时回灌,直至浆液面不下降为止.(1o1施工中如实记录高压旋喷灌浆的各项参数,浆液材料用量,异常睛况及处理等.4施工中的注意事项在旋喷桩施工区最外围的一排桩采用1,5,9,间隔跳打的方法进行施工,内部采用不跳桩按次序施工.钻机或旋喷机就位时机座要平稳,立轴或转盘要_与孔位对正,倾角与设计误差一般不得大于0.5.喷射注浆前要检查高压设备和管路系统.设备的压力和排量必须满足设计要求,管路系统的密封圈必须良好,各通道和喷嘴内不得有杂物.喷射注浆作业后,由于浆液析水作用,一般均有不同程度收缩,使固结体顶部出现凹穴,所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌,并要预防其它锵L排出的泥上或杂物进入.为了加大固结体尺寸,或对深层硬上,为了避免固结体尺寸减小,可以采用提高喷射压力,泵量或降低回转与提升速度等措施,也可以采用复喷工艺:第一次喷射(初喷1时,不注水泥浆液,初喷完毕后,将注浆管边送水边下降至初喷开始的孑L深,再抽送水泥浆,自下而上进行第一次喷射(复喷).在喷射庄浆过程中,应观察冒浆的情况,以及时了解土层情况,喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理.采用单管或一重管喷射注浆时,冒浆量小于注浆量2(Wo为正常现象,超过2O%或完全不冒浆时,应查明原因并采取相应的措施.若系地层中有较大空隙引起的不冒浆,可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量,如冒浆过大,可减少注浆量或加快提升和回转速度,也可缩小喷嘴直径,提高喷射压力.对冒浆应妥善处理,及时清除沉淀的泥渣.在砂层中用单管或二重管注浆旋喷时,可以利用冒浆进行补灌已施工过的桩孑L.但在粘土层,淤泥层旋喷时,因冒浆中掺人粘上或清水,故不宜利用冒浆回灌在软弱地层旋喷时,固结体强度低.可以在旋喷后用砂浆泵注人M15砂浆来提高固结体的强度.在湿陷性地层进行高压喷射注浆成孔时,如用清水或普通泥浆作冲洗液,会加剧沉降,此时