單管旋噴樁在南寧電廠泵房地基加固處理中的應(yīng)用

趙志旋,王 正

(武警水電第一總隊工程技術(shù)處,南寧,530028)

1 工程概況

國電南寧電廠2×600MW級機組新建工程循環(huán)水泵房,位于南寧市橫縣六景鎮(zhèn)南局村郁江江畔。循環(huán)水泵房設(shè)計基底高程約為42.70m(1956m黃海高程,下同),進水間運行層標高71.8m,泵房基底需要加固處理范圍尺寸為32m×35m。泵房地基采用單管高壓旋噴樁加固,總樁數(shù)1450根,樁徑φ500mm,樁長約12m,經(jīng)處理后的復合地基承載力特征值f≥400kPa。泵房兩側(cè)直立翼墻采用水泥攪拌樁加固土體,加固面積約為1400m2,總樁數(shù)1316根,樁徑φ850mm,間距550mm,加固最大深度約17m。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

循環(huán)水泵房地段為郁江左岸一級階地,地形較平坦,地面高程62.1m～67.0m,高差約5m,多為水稻田。引水明渠位于江岸斜坡地段,江邊岸坡上陡下緩,坡度15°～25°,岸坡坡高約25m,勘察期間河水高程約為62m,河底高程38m～43m,河水深20m～24m。據(jù)調(diào)查,勘察場地內(nèi)未見滑坡、崩塌等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象,場地穩(wěn)定。根據(jù)鉆孔揭露,場地地層主要有第四系耕(表)土、淤積層(Qf),沖洪積層(Qal+pl)、坡殘積層(Qsl+el)及白堊系下統(tǒng)上組(KC1)地層,由上至下依次分布:耕(表)土①、粉質(zhì)粘土③1、粉質(zhì)粘土③3、粉細砂④1、礫砂④2、圓礫⑤、強風化含礫砂巖⑦1、中等風化含礫砂巖⑦2。

2.2 工程水文地質(zhì)條件

2.2.1 地表水。水泵房地段的地表水體為郁江,勘察期間水面高程約為62m,該河段1%洪水位約為69.24m,淹沒階地面。

2.2.2 地下水。場地地下水主要為土層孔隙水和基巖裂隙水?；鶐r裂隙水埋藏較深,對工程建設(shè)影響不大;循環(huán)水泵房地段孔隙水主要分布在階地的砂層和圓礫層中,和郁江河水有直接的水力聯(lián)系,由于河水位高于地下水的含水層,孔隙水具有一定的承壓性,且水量豐富。勘測期間地下水埋深約1.0m,水面高程約為61m,與河水面齊平。

3 施工方法及技術(shù)措施

單管高壓旋噴樁加固軟土地基,是利用鉆機等設(shè)備,把安裝在注漿管底部側(cè)面的特殊噴嘴置入土層預定深度,再用高壓泥漿泵等發(fā)生裝置,以20MPa左右的壓力把漿液從噴嘴中噴射出,直接沖擊破壞土體;同時,借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升運動,使崩落的土體發(fā)生變化。一部分細顆粒隨漿液冒出地面,其余土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等的作用下,與漿液攪拌混合,并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小、有規(guī)律的重新排列,經(jīng)過一定時間凝固,便在土中形成圓柱狀的固結(jié)體,達到加強基礎(chǔ)承載力的目的。

3.1 施工方法及步驟

3.1.1 施工前準備?；A(chǔ)開挖至設(shè)計標高后,在旋噴樁施工前,應(yīng)在基礎(chǔ)和樁頂之間設(shè)置30cm的墊層,其砂石最大粒徑不大于3cm,并根據(jù)地下水量情況,設(shè)置好排水溝及排水井。

3.1.2 測量定位。依據(jù)控制設(shè)計圖,準確放出旋噴樁孔位。

3.1.3 鉆機就位及鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場放線移動鉆機,使鉆桿頭對準孔位中心,并進行鉆機就位后的水平校正,使其鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置,保證鉆孔的垂直度不超過1%。在校直糾偏檢查中,利用垂球(高度不得低于2m)進行檢查,若發(fā)現(xiàn)偏斜,則在機座下加墊薄木塊調(diào)整。平面位置偏差不得大于50mm,采用原土造漿護壁。

3.1.4 試噴。注漿材料為普硅42.5#水泥,水泥漿容重1.6g/cm3。高壓旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)見表1所示。

3.1.5 高壓旋噴注漿。①施工前準備好排漿溝及泥漿池,施工中應(yīng)將廢棄的冒漿液導入或排入泥漿池,沉淀凝結(jié)后集中運至場外存放或棄置;②旋噴前檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng),其壓力和流量必須滿足設(shè)計要求。注漿管及噴嘴內(nèi)不得有任何雜物,注漿管接頭的密封圈必須良好;③做好每個孔位的記錄,記錄實際孔位、孔深和每個鉆孔內(nèi)的地下障礙物、注漿量等資料;④當注漿管貫入土中,噴嘴達到設(shè)計標高時,即可按確定的施工參數(shù)噴射注漿。噴射時應(yīng)先達到預定的噴射壓力,正常后再逐漸提升注漿管,由下而上旋噴注漿;⑤每次旋噴時,均應(yīng)先噴漿后旋轉(zhuǎn)和提升,以防止?jié){管扭斷;⑥配制水泥漿時,水灰比要按設(shè)計規(guī)定,不得隨意更改;在噴漿過程中應(yīng)防止水泥漿沉淀,使?jié)舛冉档?每次投料后拌合時間不得少于3m in,待壓漿前將漿液倒入集料斗中。水泥漿應(yīng)隨拌隨用;⑦在高壓噴射注漿過程中,若出現(xiàn)驟然下降、上升或大量冒漿等異常情況時,應(yīng)查明原因并及時采取措施;⑧一旦出現(xiàn)中斷供漿,可立即將噴管下沉至停供點以下0.3m,待復供后再行提升;⑨當提升至設(shè)計樁頂下1.0m深度時,放慢提升速度至設(shè)計高程;⑩噴射作業(yè)結(jié)束后,將冒出的漿液回灌到孔內(nèi),直至不下沉為止。

3.1.6 廢棄漿液處理。在噴射注漿施工中,將產(chǎn)生不少廢棄漿液。為確保場地整潔和順利施工,在施工前擬在場地內(nèi)設(shè)置泥漿池,將廢棄的泥漿抽排匯入泥漿池中,固結(jié)后外運處理。

3.1.7 沖洗機具。當高壓噴射注漿完畢,應(yīng)迅速拔出注漿管徹底清洗漿管和注漿泵,防止?jié){液凝固堵塞(因故停工3h時,妥善清洗泵體和噴漿管道)。

3.2 特殊情況的處理

3.2.1 在噴射過程當中會因為停電、機械故障、噴嘴堵塞等原因造成暫時性停工,噴漿連續(xù)性得不到保障樁身就不會有連續(xù)性。根據(jù)經(jīng)驗,再次噴漿時搭接長度為50cm。

3.2.2 為增加樁端承載力,在樁底部脫檔旋轉(zhuǎn)30s。即鉆桿原位旋轉(zhuǎn)噴漿不上升,以增加此部位的攪拌效果和擴大樁體的直徑,形成樁底盤;由于樁頂以下3m范圍將承受較大荷載,加強此處樁體質(zhì)量,對發(fā)揮樁體的承載力起關(guān)鍵作用。所以,樁體以下3m～4m要進行復噴處理。

3.2.3 在施工過程中碰到土洞會出現(xiàn)冒漿少或者不冒漿等現(xiàn)象,則利用旋噴機注漿填滿土洞直至冒漿恢復正常。

表1 高壓旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)

3.3 擬投入的主要施工設(shè)備

根據(jù)本處旋噴樁的工程量,滿足40孔/天施工要求,施工設(shè)備的具體配置見表2所示。設(shè)備進場后要及時報驗,經(jīng)監(jiān)理工程師審驗合格后方可投入使用。

表2 旋噴設(shè)備配置

4 質(zhì)量控制措施

4.1 旋噴施工前,將鉆架安放平穩(wěn)牢固,定位準確,噴射管傾斜度不大于1.5%,樁心偏差不大于5cm。

4.2 開工前應(yīng)作試驗樁,確定合理的旋噴參數(shù)和漿液配合比;旋噴深度、直徑、抗壓強度符合設(shè)計要求。

4.3 漿液因延時而不致沉淀和離析,及早提高復合固結(jié)體的強度,應(yīng)摻入3%的陶土和適量的早強劑。

4.4 旋噴過程中,冒漿量小于注漿量的20%為正?，F(xiàn)象;若超過20%或完全不冒漿時,應(yīng)查明原因,調(diào)整旋噴參數(shù)或改變噴嘴直徑。

4.5 鉆桿旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷,拆卸接長鉆桿或繼續(xù)旋噴時要保持鉆桿有10cm～20cm的搭接長度,以免出現(xiàn)斷樁。

4.6 旋噴過程中,如因機械故障中斷旋噴時,應(yīng)重新鉆至樁底設(shè)計標高并重新旋噴。

4.7 漿液水灰比要按設(shè)計嚴格控制,不得隨意改變。在旋噴過程中,應(yīng)防止泥漿沉淀、濃度降低,不得使用受潮或過期水泥。漿液攪拌完畢后送至吸漿桶時,應(yīng)有濾網(wǎng)過濾,過濾篩孔以小于噴嘴直徑1/2為宜。

4.8 旋噴過程中,若遇到孤石或大的漂石,樁位可適當調(diào)整(根據(jù)受力情況,必要時加樁),避免畸形樁和斷樁。

4.9 旋噴施工按規(guī)定作好記錄,并按監(jiān)理工程師批準的表格填寫。

4.10 定期作好質(zhì)量檢驗,可采取鉆孔取芯、標準貫入、靜載試驗等方法進行,檢查點的數(shù)量按有關(guān)規(guī)范辦理。質(zhì)量檢驗應(yīng)在注漿結(jié)束28d后進行,對檢驗不合格者應(yīng)復噴。

5 幾點體會

5.1 施工時應(yīng)采用隔樁施工,避免影響剛施工完的相鄰樁,否則易造成樁身斷裂或強度不均勻的現(xiàn)象發(fā)生。

5.2 噴射注漿前應(yīng)加強高壓設(shè)備及管路系統(tǒng)的檢查。設(shè)備壓力和排量必須滿足要求,安全裝置及密封情況應(yīng)保持良好狀態(tài),通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物,并檢查有無堵塞現(xiàn)象。

5.3 現(xiàn)場樁機垂直度主要采用樁機自備水平尺控制,造孔每鉆進5m用水平尺測量機身水平和立軸垂直1次,以保證鉆孔垂直。

5.4 應(yīng)定時檢查成樁直徑是否滿足要求,對樁長、水泥漿摻灰量以及提升速度等關(guān)鍵指標嚴格控制。

5.5 為了保證施工過程中漿液濃度,應(yīng)采用二次攪拌配漿,嚴禁采用一個攪拌桶配漿抽漿。

5.6 施工時嚴格控制噴漿時間和停漿時間,每根樁開鉆前必須保證儲漿罐內(nèi)不少于一根樁的每米用量,確保能夠連續(xù)作業(yè),嚴禁在未噴漿情況下提升鉆桿。