浆体喷射搅拌桩是利用钻机把带有喷嘴的灌浆管钻进至土层的预定位置后,用搅拌机搅拌,再用高压设备使浆体从喷嘴中喷射出来,冲击、搅散软黏土层,加固软黏土层。
1工艺特点
浆体喷射搅拌桩是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过搅拌机,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌;利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应,使软土凝结、硬化形成具有整体性、水稳性和一定强度的土中柱体并与周围的地基土一起构成复合地基。
浆体喷射搅拌桩具有适用范围广、工艺简便、固结体形状易于控制及设备简单等特点。
2适用范围
浆体喷射搅拌桩适用于加固各种成因的饱和软黏土,包括有砂类土、黄土、淤泥、淤泥质土、黏土和亚黏土等;亦适用于增加软土地基的承载力,减少沉降量,提高边坡的稳定性。
3工艺原理与设计要求
3.1工艺原理
利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过搅拌机,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌使软土凝结、硬化形成具有整体性、水稳性和一定强度的土中柱体并与周围的地基土一起构成复合地基。
3.2成桩机理
利用搅拌成桩机的搅拌叶片,在叶片直径的范围内将水泥浆和土进行充分地拌和,水化反应即主要在该范围内发生,形成一根土中的水泥+土的复合水泥土柱,亦称为搅拌桩。
3.3工艺设计要求
(1)加固体位置布置、直径、设计承载力需符合设计要求。
(2)浆量计算:根据设计的桩孔直径与该工程所处的地质情况确定扩孔系数来确定每个孔的注浆量。
(3)浆体搅拌桩设计要求:设计孔径、桩长、间距必须符合设计要求,浆液质量符合设计要求,不得出现缺桩、断桩现象
4工艺流程
浆体喷射搅拌桩施工工艺及质量控制流程见图1。
5操作要点
5.1施工前准备
(1)测量放样、平整地表、清除障碍物。
(2)施工前应进行成桩工艺性试验(不少于2根),确定各项工艺参数并报监理单位确认后,方可进行施工。
(3)计算材料用量,编制施工组织设计、编制施工工艺设计、工序质量控制设计。
(4)组建施工队伍,进行技术交底和安全技术培训。 (5)机械设备进场并进行检查。 (6)铺设钻机走行轨道,机具设备就位。 (7)接通电源和水路,进行机械试运转;备足灌浆所需材料。
5.2施工工艺
(1)开始。
一切准备工作完成后,方可开始施工。工艺试验参数:成桩直径50cm,钻速2~3档(30~50cm/min);进入持力层时电流表读数I≥60A;桩底持续喷浆搅拌时间≥30s;提升
喷浆速度≤30cm/min;喷浆压力0.6~1.0MPa;水泥浆水胶比0.5;早强剂掺量(水泥掺比)0.8%;水泥浆搅拌时间≥30min(每拌)。
(2)钻机就位。
1)旋喷灌浆施工的第一道工序就是将使用的钻机安置在测设的孔位上,使钻头对准桩位。
2)为保证钻孔达到要求的垂直度,钻机就位后必须做水平校正,使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。以吊线锤校正机架垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%。
(3)射水试验。
钻机就位后,进行低压射水试验,检查喷嘴是否畅通,压力是否正常。 (4)钻孔。
视地质情况、加固深度和机具设备等,采用不同的钻孔方法;遇到较硬地层时,宜用地质钻机钻孔。射水试验后,即可开钻。增加射水压力,减少摩阻力。
(5)制浆。
1)配置浆液时,水要清洁、酸碱适中。
2)浆液配比选定后,首先,将水加入桶内,再将水泥等粉料倒入。 3)开动搅拌机搅拌,并经过筛后放入灰浆池备用。 (6)插管。
1)插管是将旋喷灌浆管插入地层预定的深度,插管与钻孔两道工序合二为一,钻孔完毕,插管作业即完成。
2)使用地质钻机钻孔完毕,必须拔出岩芯管,并换上旋喷管插入预定深度。 3)插管过程中,边射水、边插管,可防止堵塞喷嘴。 (7)浆液加压。
采用高压泵将浆液经高压管送至喷头。 (8)喷射作业
1)当喷管插入预定深度后,自下而上进行喷射作业。
2)经常检查浆液初凝时间、灌浆流量、风量、压力及旋转提升速度等参数是否符合施工图要求,做好记录,绘制作业过程曲线。
(9)提升喷浆搅拌。
1)搅拌机下沉到要求深度后,开启灰浆泵,将水泥压入地基中,边喷浆、边旋转。 2)按施工图要求的提升速度提升搅拌机。 (10)重复上、下搅拌。
1)搅拌机提升到加固深度的顶面高程时,集料斗中的水泥浆应正好排空。 2)为使软土和水泥浆搅拌均匀,可再次将搅拌机边旋转、边沉入土中,至加固深度后,再将搅拌机提升出地面。
(11)清洗。
1)补浆完成后,提升钻杆及钻头,进行低压射水。
2)向集料斗中注入适量清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残存的水泥浆,管内、机内不留残存浆液。
3)将黏附在搅拌头的软土清洗干净。 (12)移位。
1)冲洗钻杆、喷嘴,整个作业结束。 2)把钻机等机具设备移到新孔位上。 3)重复上述步骤,进行下一根桩的施工。
4)考虑到搅拌桩顶部与上部结构的基础或承台接触部分受力较大,因此,通常还可在桩顶,再增加一次输浆,提高桩强度。
(13)施工及质量控制。
1)严格控制搅拌机钻进和提升速度、供浆与停浆时间,确保成桩质量。 2)控制下钻深度、喷浆高程及停浆面。桩端必须原位喷浆搅拌一定时间。 3)成桩过程中,以一次喷浆二次搅拌或二次喷浆四次搅拌为宜。复搅时应避免浆液上冒。
4)成桩过程中,当因故停浆继续施工时必须重叠接桩,接桩长度不得小于0.5m。若停机超过3h,应在原桩位旁边进行补桩处理。
5)当钻进搅拌中遇有阻力较大,钻进太慢,应增加搅拌机自重,然后启动加压装置加压,或边输入浆液边搅拌钻进。
6)配制好的浆液不得离析,供浆应连续,固化剂与外掺剂的用量、泵送浆液时间必须有专人记录。
7)随时检查施工记录,评定成桩质量如有不合格桩或异常情况,应及时采取补桩或其他处理措施。
8)浆体喷射搅拌桩桩顶高程应符合施工图要求
9)浆体喷射搅拌桩桩体无侧限抗压强度、桩长及桩身均匀性应符合施工图要求。浆体喷射搅拌桩处理后的复合地基承载力应符合施工图要求。
10)钻机成孔和喷浆过程中,应将废弃的加固料及冒浆回收处理,防止污染环境。
6推荐使用的主要机具设备
6.1深层搅拌机
SJB系列深层搅拌机主要技术性能见表1。
表1 SJB系列深层搅拌机主要技术性能表 性能指标 电动机功率(kW) 电动机额定电流(A) 搅拌转速(r/min) 额定扭矩(N·m) 搅拌根数(根) SJB30型 30×2 60×2 43 4600×2 2 SJB40型 40×2 75×2 43 8500×2 2 SJB22型 22 46 1 搅拌轴距离(mm) 搅拌头直径(mm) 加固深度(m) 主机外形长×宽×高(m) 主机质量(kg) 515 700 10~12 950×482×1617 2250 515 700 15~18 950×482×1737 2450 400~600 15 1500×750×1250 1800 6.2 自动记录仪
浆体喷射搅拌机械应配置浆量自动记录仪。
7 劳动力组织
见表2。
表2 每台班劳动组织 序号 1 2 3 4 5 6 7 10 11 工种 班组长 钻探工 司机 司泵工 管线工 测定员 拌浆工 钳工 电工 合计 人员 1 1 2 1 1 1 2 1 1 14 工 作 职 责 负责搅拌施工指挥,协调各工序间操作联系 操作钻机,卸接钻杆,维修保养和排除故障 按照指挥发出的信号,正确操纵搅拌机的下沉、提升、喷浆、停浆等,观察和检查打桩机械运转情况,做好维修保养 负责指挥灰浆制备、泵送系统的正常运转,做好水泥制备设备的周期保养,负责输浆管路的清洗 在搅拌机升降、移位时,随时负责输浆胶管和电缆线的移动,拉开距离,以免搅入叶片中 按施工图要求,测定搅拌桩每米的灌浆量;发现断浆时立即报告指挥,采取补救措施;记录施工中的各种数据,复查桩位,水泥浆配比等 按施工图配合比制备水泥固化剂;按司泵工指挥将水泥倒入集料斗 负责修理和维护全套搅拌机械的正常运转 负责修理和维护全部电器设备的正常运转、夜间施工照明等 8 质量要求及质量控制要点
8.1 浆体喷射搅拌桩质量检验标准
浆体喷射搅拌桩质量检验标准见表3。
表3 浆体喷射搅拌桩质量检验标准表 检验项目 质量要求 检验数量 检验方法 成桩长度、复搅长度 所用的固化剂和外加剂品种、规格及质量应符合施工图。因故停浆时,恢复供浆后的要求喷浆重叠长度不得小于0.5m 每根桩检验 测量钻杆长度,并在施工中检查是否达到深度标志。检查施工记录 浆液 按施工图配方和试验确定的配合比拌制,制备好的浆液应均匀,不得离析 每根桩施工过程中抽样检验2次 观察并用浆液比重计检测浆液密度 搅拌桩 不得离析,供浆必须连续,固化剂与外掺剂的用量、泵送浆液时间必须有专人记录 同一产地、品种、规格、批号的固化剂和外加剂,每200t为一批,当不足200t时也按一批计 每根桩检验 总数的2‰,且不少于3根 检查产品质量证明文件及抽样检验。随时检查施工记录,如有不合格桩或异常情况,应及时采取补桩或其他处理措施 检查自动记录仪打印记录 粉喷桩完工后28d,在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯,观察其完整性、均匀性,拍摄取出钻芯样的照片,取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌筑封闭 喷浆量 完整性、均匀性、桩身无侧限抗压强度 符合施工图要求 满足施工图要求 复合地基承载力 满足施工图要求 总桩数的2‰,且每检验批不少于3根 平板载荷试验 8.2 浆体喷射搅拌桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法
浆体喷射搅拌桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法见表4。
表4 浆体喷射搅拌桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法 序号 1 3 4 检验项目 桩位(纵横向) 桩身垂直度 桩体有效直径 允许偏差 50mm 1% 不小于施工图示值 按成桩总数的10%抽样检验,且每检验批不少于5根 施工单位检验数量 检验方法 经纬仪或钢尺丈量 经纬仪或吊线测钻杆倾斜度 开挖50~100cm后,钢尺丈量 9施工安全及环保注意事项
9.1 施工安全
(1)认真全面检查和清洗干净,防止泵体内有残渣和铁屑存在,各类密封圈必须完整良好,无泄露现象。
(2)安全阀中的安全销要进行试压检验,确保达到最压力时。
(3)指定专人司泵,定期检修压力表定。 (4)下班前泵内须清洗干净。
(5)高压泵司机、钻机司机和浆液搅拌组等都要密切配合,一旦发生故障,应及时联系停泵停机,及时排除故障,做好运转情况的记录,以备日后复查分析。
(6)高压胶管不应小于规定的最小弯曲半径。
9.2环境保护
(1)观察振动对附近建筑物的影响,在建筑物附近挖防震沟,深度应超过该建筑物的基础深度。
(2)不在工地门前、围栏外侧及公用场地堆放材料、水泥和垃圾等。 (3)减少施工场地噪声对居民干扰。
(4)施工中溢出的浆液应回收处理,防止污染环境。
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