注漿技術(shù)目前已成為我國巖土工程技術(shù)領(lǐng)域的一個重要分支，它在市政工程、水利電力、交通能源、隧道、地下鐵道、礦井、地下建筑等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]
　　本文結(jié)合水利工程盾構(gòu)隧洞工程實例，介紹旋噴樁在加固地層施工中的應(yīng)用，改善土體受力結(jié)構(gòu)，確保盾構(gòu)機(jī)始發(fā)及接收時的安全。
　　1.1 工程概況
　　北京市南水北調(diào)配套工程南干渠工程項目為北京市南水北調(diào)配套工程之一。第十一標(biāo)段樁號起訖里程為18+574.04～21+199.04，主要工程內(nèi)容有盾構(gòu)隧洞和二次襯砌2625m、4座排氣閥井（31～34號）、1座盾構(gòu)始發(fā)及接收井（接收相鄰標(biāo)段的盾構(gòu)機(jī)）及2座二襯施工豎井。
　　1.2 設(shè)計概述[本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]
　　1.2.1 地層條件及加固方法
　　加固區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)為粘性土夾砂、礫多元結(jié)構(gòu)，地表下為雜填土，厚度0.9～1.4m，其下為第一大層粘性土，可塑狀態(tài)，底高程21.1～21.8m；中細(xì)砂底板高程20.2～18.6m，厚度不大，呈中密～密實狀態(tài)；第二大層粘性土，可塑狀態(tài)，底高程11.6～11.4m；礫砂、圓礫層，呈密實狀態(tài)，底高程6.4～6.1m；再下為粘性土層，可塑狀態(tài)。
　　1.2.2 加固范圍及要求
　　1.2.2.1 4#盾構(gòu)始發(fā)兼接收井端頭土體加固
　　盾構(gòu)井始發(fā)及接收井端頭土體加固在基坑圍護(hù)樁施工完畢并達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行，土體加固長度均為圍護(hù)結(jié)構(gòu)外井土體加固平面及剖面布置見圖1。
　　
　　圖1 4#盾構(gòu)始發(fā)兼接收井端頭地層加固平面及剖面布置圖
　　1.2.2.2 端頭地層加固要求
　?、?加固后地層具有良好的均勻性和自立體性；
　?、?加固完成后地層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.2Mpa，滲透系數(shù)不大于1.0×10-8cm/s。
　　1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況
　　1.2.1 工程地質(zhì)情況
　　加固區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)為粘性土夾砂、礫多元結(jié)構(gòu)，可分為雜填土、粘土、粉質(zhì)粘土、中細(xì)砂等土層。呈中密~密實狀態(tài)。
　　勘探期間（2009.04）地下水位高程分別為28.2～29.6m、19.6～20.3m、11.1m，其主要含水層粉土、中粗砂及圓礫/卵石，各層的滲透系數(shù)可分別按3.2m/d、20～30m/d、100m/d考慮。各土層主要物理力學(xué)指標(biāo)值見表1。
表1 加固區(qū)域各土層主要物理力學(xué)指標(biāo)值表
編號
高程（m）
層號
巖土名稱
重度
KN/m3
內(nèi)聚力
Kpa
水上
摩檫角
水下
摩檫角
地面
34.9






工程地
質(zhì)剖面
DG4＃-DG4＃
29.5
②
粘質(zhì)粉土
20.1
18
22


25.0
③上
粉質(zhì)粘土
19.9
25
18


23.4
③6
粘土
19.2
32
16


21.5
③中
粉質(zhì)粘土
19.9
25
18


20.1
③4
中細(xì)砂
17.5
0
27
25

11.6
③下
粉質(zhì)粘土
19.9
26
18


9.0
④
中砂
17.8
0
29
27.5

6.3
⑤
卵石
21.8
0
34
33
　　1.3.2 水文概況
　　加固區(qū)內(nèi)鉆探揭露地下水含水層由一層含水層過渡到多層含水層，其巖性以③1層中細(xì)砂、④層中粗砂和②層粉土為主，滲透系數(shù)分別為5～25m/d、15～40m/d和0.1～1.0m/d，局部水量較大，隔水層為粉質(zhì)粘土、粘土，含水層與隔水層基本呈互層狀分布，各層含水層都有本層的水位，但不穩(wěn)定，且連續(xù)性差。部分含水層局部地段因隔水層分布的變化或受地下水開采的影響，承壓水位低于含水層頂板，形成層間水?？碧狡陂g地下水位分別為30.55～29.43m、22.56～20.32m及12.85～11.12m。
　　
　　
2.1 注漿方法選擇
　　根據(jù)本工程的地質(zhì)特點和工程對注漿質(zhì)量的要求，采用汽車鉆機(jī)成孔，再用高壓旋噴法旋噴注漿加固，漿液采用復(fù)合硅酸鹽水泥漿，水泥選用42.5#普通硅酸鹽水泥。
　　2.2 旋噴加固設(shè)計
　　2.2.1 注漿孔距
　　樁徑φ1000mm，孔距取800mm，樁互相咬合200mm，跳樁隔排施工，樁布置見圖2。
　　
　　
　　
　　
　　

圖2 旋噴樁交圈示意圖
　　2.2.2漿液配合比設(shè)計
　　漿液配合比設(shè)計：水泥：水＝1：1
　　2.2.3 旋噴施工參數(shù)
　　高壓泵壓力：20～40Mpa，流量：100～120L/min
　　空壓機(jī)壓力：0.7Mpa，流量：1～3L/min
　　泥漿泵壓力：3～5Mpa，水流量：100～150L/min
　　漿液壓力：3Mpa，水壓30Mpa，氣壓0.7Mpa，漿液流量：100～150L/min，漿液比重1.49～1.69，水灰比1：1 (根據(jù)現(xiàn)場試噴情況決定)；42.5普通硅酸鹽水泥。
　　注漿管外徑：89mm，提升速度約20cm/min，旋轉(zhuǎn)速度10r/min，施工中根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行微調(diào)。
　　2.2.4 漿液注入量
　　漿液注入量以單根旋噴樁為例，體積法進(jìn)行計算。
　　Q=πDe2K1h1(1+β)/4+πD02 K2h2/4
　　Q——需用的漿量(m3)；
　　De——旋噴體直徑(1.0m)；
　　K1——填充率(0.75～0.9)；
　　h1——旋噴長度(12m)；
　　β——損失系數(shù)(0.1～0.2)；
　　D0——注漿管直徑(0.089m)；
　　K2 ——未旋噴范圍土的填充率(0.5～0.75)；
　　h2 ——未旋噴長度(9m)；
　　Q = 3.14×12×（0.75～0.9）×12×[1+（0.1～0.2）]/4+3.14×0.0892×(0.5～0.75)×6.6/4=8.0～10.52m3/根；每根每延米用漿量0.667～0.877m3。
　　3.1 施工工藝
　　3.1.1 工藝流程
　　3.1.1.1 三重管旋噴法工藝流程
　?。?）先用地質(zhì)鉆機(jī)引孔；
　?。?）安放鉆機(jī)和慢速卷揚(yáng)機(jī)，用以旋轉(zhuǎn)和提升旋噴管；
　?。?）將旋噴管通過鉆機(jī)盤插入孔內(nèi)；
　?。?）接通高壓管、水泥漿管、空壓管，開動高壓泵、空壓機(jī)和旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行旋噴。用儀表控制壓力、流量、風(fēng)量。當(dāng)分別達(dá)到預(yù)定數(shù)值時開始提升；
　　（5）繼續(xù)旋噴和提升直至預(yù)定的旋噴高度為止；
　?。?）拔出旋噴管和套管。
　　3.1.1.2 注意事項
　?。?）當(dāng)采用三重管法旋噴，開始時，先送高壓水，再送水泥漿和壓縮空氣，在一般情況下，壓縮空氣可晚送30s。在樁底部邊噴射1min后，再進(jìn)行邊旋轉(zhuǎn)、邊提升、邊噴射。
　?。?）噴射時，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿量后，再逐漸提升注漿管。中間發(fā)生故障時，應(yīng)停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即進(jìn)行檢查，排除故障；如發(fā)現(xiàn)有漿液噴射不足，影響樁體的設(shè)計直徑時，應(yīng)進(jìn)行復(fù)核。
　?。?）為避免漿液過分損失，旋噴時采取由外及內(nèi)的順序，跳孔施工。樁號按1、3、5、7······的順序施工，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到30%左右時進(jìn)行樁的咬合。施工總體程序詳見圖3。
　　
　　3.1.2 放線定位
　　根據(jù)設(shè)計圖紙的孔位進(jìn)行測量放線，定出注漿孔位置?？孜欢ㄎ灰妶D4。
　　
圖4 樁孔定位示意圖
　　3.1.3 鉆機(jī)成孔
　　根據(jù)勘察報告，地層主要為粘土、粉質(zhì)粘土、中細(xì)砂層，故采用汽車鉆機(jī)成孔，孔徑150mm。成孔采用膨潤土泥漿護(hù)壁，護(hù)

泥漿密度保持在1.3~1.5t/m3。開鉆前應(yīng)調(diào)整好鉆機(jī)的垂直度，確保鉆孔的垂直度偏差小于1.5%。
　?。?） 鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔工藝
　　鉆孔施工配備一個自行加工的30～35m3泥漿池。廢漿和淤泥用封閉的專用汽車運輸?shù)街付ǖ臈壨羺^(qū)，禁止泥漿亂倒或亂流，以免污染環(huán)境。泥漿性能指標(biāo)[本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]表見表2。[本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]
表2 泥漿性能指標(biāo)表
地 層
情 況
泥漿性能指標(biāo)

相對密度
粘度s
靜切力（Pa）
含砂率（%）
膠體率
（%）
失水率ml/30 min
酸堿度(ph)
粘性土
1.05～1.20
16～22
1.0～2.5
8～4
≥96
≤25
8～10
砂類土
1.20～1.45
19～28
3～5
8～4
≥96
≤15
8～10
注：a、地下水位高時，指標(biāo)取高值，反之取低值。b、地質(zhì)較好，孔徑或孔深較小時，指標(biāo)取低值。c、孔壁泥皮厚度應(yīng)≤3mm。d、若當(dāng)?shù)厝狈?yōu)質(zhì)粘土，不能調(diào)出合格的泥漿時，可摻用添加劑以改善泥漿的性能，各種添加劑摻量按相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行。
　　通過泵送人工配置的優(yōu)質(zhì)泥漿，有效地穩(wěn)定孔壁，使所造的鉆孔壁在相當(dāng)長的時間內(nèi)不坍塌。
　　成孔工藝中最重要的是泥漿的配比，根據(jù)實際情況，在鉆孔前在實驗室內(nèi)要做好配比試驗。在鉆進(jìn)過程中，泥漿性能會因鉆孔情況的變化而發(fā)生變化。如鉆到粘土層時，泥漿會變稠，粘度、切力增大，糊鉆、泥包鉆頭的情況增多；鉆到砂層時，大量砂粒會混入泥漿中，使含砂量增加、泥皮松散、失水量與比重加大，這不但使護(hù)壁性能降低，加速水泵磨損，嚴(yán)重時還可能造成由于泥皮塌落而發(fā)生孔內(nèi)事故；在遇到承壓水層時，地下水會大量侵入孔內(nèi)使泥漿稀釋、性能被破壞等等。這時應(yīng)及時調(diào)整泥漿的性能，否則就難以維持正常的鉆進(jìn)。
　　（2） 泥漿配比設(shè)計
　　泥漿配比設(shè)計是確定泥漿各組分在泥漿中所占比例的過程，目的在于使所配泥漿的性能符合鉆進(jìn)的需要。例如，在砂層中，要使泥漿具有足夠大的比重，較小的失水量，薄而堅韌的泥皮；在中細(xì)砂層，由于地表循環(huán)系統(tǒng)除砂較困難，需要更嚴(yán)格地控制泥漿的含砂量；在粘性土層中鉆進(jìn)，由于粘性土有自身造漿的特點，為此要設(shè)法控制泥漿粘度不斷增大的趨勢。因此，泥漿的性能設(shè)計須經(jīng)初選—應(yīng)用—改性—再應(yīng)用直至基本達(dá)到要求這樣一個過程。
　　3.1.4 下護(hù)壁PVC管
　　鉆孔到設(shè)計要求深度后，在鉆孔內(nèi)下φ110mm薄壁脆質(zhì)PVC管護(hù)壁，防止孔坍塌。
　　3.1.5 旋噴鉆機(jī)就位
　　鉆孔完成后旋噴機(jī)就位，在PVC管內(nèi)鉆入89mm的噴射管。下噴射管時應(yīng)連續(xù)低壓通水以防止堵塞噴射嘴。
　　3.1.6 旋噴
　　旋噴樁施工見圖5。
　　圖5 旋噴樁施工示意圖
　　旋噴擬分二序進(jìn)行，即跳孔旋噴，并沿周邊向內(nèi)逐圈進(jìn)行。
　　噴射管下入孔內(nèi)后，按照選定的實驗參數(shù)，自下而上旋轉(zhuǎn)噴射提升。高壓噴射注漿材料為42.5普通硅酸鹽水泥拌制的水灰比為1：1的純水泥漿液，漿液的比重≥1.49，漿液的比重通過比重計測定。水泥漿采用WJ-100型灰漿攪拌機(jī)兩次拌制。噴射注漿使用GZB-40型高壓主灌漿泵供漿。
　　噴漿施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，噴射時，若發(fā)現(xiàn)注漿壓力驟然升高或降低，孔口不返漿或大量返漿等情況，應(yīng)立即停止提升或和噴射漿液，以防止樁體不連接，待查明原因，排除故障后再繼續(xù)噴射提升。繼續(xù)噴漿前，要將噴射管往孔內(nèi)下入0.3~0.5m，保證停噴前后樁體有0.3~0.5.搭接長度。
　　噴射結(jié)束時，應(yīng)適當(dāng)延長注漿時間，拔出噴射管后繼續(xù)進(jìn)行人工注漿，直止孔口漿液面不再下降為止。
　　3.1.7 注漿過程注意事項
　　注漿過程中，應(yīng)對地面、周圍建筑物、地下管線進(jìn)行隆起、傾斜、變形和位移觀測，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即通知項目部管理人員，及時處理；情況嚴(yán)重時，立即停止作業(yè)，待處理完畢后再進(jìn)行施工。
　　3.2 注漿檢驗
　　施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表3。
　　3.3 工藝說明
　?、?水泥漿在旋噴前1小時內(nèi)拌制，水灰比宜用1：1，旋噴過程中耗漿量控制在10～25%，由下往上噴漿，注漿管分段提升的搭接長不小于100mm，相鄰兩樁施工間隔時間大于兩天且大于2m距離。
　?、?漿液必須經(jīng)過攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，才能開始壓注，并應(yīng)在注漿過程中不停頓地緩慢攪拌，時間應(yīng)小于漿液初凝時間，漿液在泵送前應(yīng)經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。

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文章來源： 永年加固公司
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