當(dāng)前位置: 首頁 資訊 潤滑相關(guān)行業(yè) 水泥 正文
關(guān)注我們:

高壓旋噴加勁水泥土樁錨技術(shù)在深基坑工程應(yīng)用

2025論壇
打印 RSS
字號(hào):T|T

摘 要:高壓旋噴加勁水泥土樁錨是一種新型的巖土支護(hù)與加固結(jié)構(gòu)。論文首先簡(jiǎn)要總結(jié)了傳統(tǒng)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),在對(duì)比分析基礎(chǔ)上,說明了高壓旋噴加勁水泥土樁錨技術(shù)的先進(jìn)性;然后闡明了高壓旋噴加勁水泥土樁錨技術(shù)的工藝原理,明確其施工工藝流程與操作要點(diǎn),提出關(guān)鍵工序質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量控制要點(diǎn);最后結(jié)合武漢市水果湖隧道工程實(shí)例,綜合分析了應(yīng)用高壓旋噴加勁水泥土樁錨新技術(shù)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。綜合分析結(jié)果表明,高壓旋噴加勁水泥土樁錨技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、方便施工、節(jié)約造價(jià)和縮短工期等優(yōu)點(diǎn)。
  關(guān)鍵詞:深基坑;支護(hù)結(jié)構(gòu);高壓旋噴加勁水泥土樁錨;工藝流程;質(zhì)量控制;綜合效益
  中圖分類號(hào):TU473 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1009-7767(2012)01-0017-04
  Application of High Pressure Jet Grouting Reinforced Cement Pile Anchor Technology in Deep Foundation Pit
  Deng Liming,Yao Yingkang,Liu Quanlin
  深基坑支護(hù)技術(shù)復(fù)雜且綜合性強(qiáng),涉及到工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等多門學(xué)科,影響到工程施工的安全、質(zhì)量、成本、工期、環(huán)保等各個(gè)方面[1]。因此,根據(jù)工程特點(diǎn),選擇一種安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的巖土加固方法意義重大且深遠(yuǎn)。
  1 技術(shù)先進(jìn)性
  目前,廣泛應(yīng)用于深基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式主要有內(nèi)支撐、土釘、錨桿、排樁+錨索和擋土墻等。傳統(tǒng)巖土加固支護(hù)技術(shù)雖應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟,但在實(shí)際應(yīng)用過程中也暴露出了一些缺點(diǎn)和不足。例如,內(nèi)支撐存在著形式復(fù)雜、施工不便、施工拆除耗時(shí)較長、投入較大等缺點(diǎn);土釘錨桿存在著適用性較差、基坑安全穩(wěn)定性難以保證等缺點(diǎn);重力式擋墻存在著墻身截面大、圬工數(shù)量大等缺點(diǎn)[2]。
  高壓旋噴加勁水泥土樁錨,是指采取特定形式的鉆頭,通過高壓旋噴攪拌方法在土層中形成水平、傾斜或垂直的變徑水泥土樁體,然后布設(shè)錨筋,施加預(yù)應(yīng)力后,在被支護(hù)和加固的土體中形成支護(hù)與加固結(jié)構(gòu),是一種新型的受拉錨固結(jié)構(gòu)[3-4]。與傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系相比,高壓旋噴加勁水泥土樁錨技術(shù)的先進(jìn)性體現(xiàn)在以下4個(gè)方面:
  1)高壓旋噴加勁水泥土樁錨可主動(dòng)有效地改善土體物理力學(xué)性能,克服常規(guī)錨索、錨桿與軟土之間錨固力不足,以及由于塌孔而無法施工等缺點(diǎn);
  2)高壓旋噴加勁水泥土樁錨可適用于不同的地質(zhì)和場(chǎng)地條件,施工時(shí)有著較強(qiáng)的適應(yīng)性,所需作業(yè)空間不大;
  3)高壓旋噴加勁水泥土樁錨用于深基坑支護(hù)時(shí),相比傳統(tǒng)內(nèi)支撐方式而言,具有空間開闊、施工便利、安全性好等優(yōu)點(diǎn);
  4)相比傳統(tǒng)巖土加固支護(hù)技術(shù),高壓旋噴加勁水泥土樁錨可有效降低工程成本,節(jié)約工程造價(jià)約10%~40%,縮短施工工期20%~50%。
  2 工藝原理
  高壓旋噴加勁水泥土樁錨結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。通過高壓旋噴形成的大直徑水泥土樁體,首先可對(duì)松散軟土的力學(xué)性能作出改善,使軟土改變成具有較高強(qiáng)度的水泥土體,有效提高土體的粘聚力、內(nèi)摩擦角值和抗?jié)B能力;其次,大直徑且變徑的水泥土樁體,因與土層接觸面積較大,樁體與土層之間產(chǎn)生較大摩阻力,可確保支護(hù)結(jié)構(gòu)錨固力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。




  通過錨錠板和添加的水泥外加劑,可使水泥土體與錨筋之間、水泥土體與原土體之間能較快產(chǎn)生較高的黏結(jié)力,從而在軟弱土層中獲得較高的錨固力。錨筋施加預(yù)應(yīng)力以后,借助變徑的水泥土樁體,使傳遞到土體中的應(yīng)力值大大降低,從而使軟土的流變變形處于收斂狀態(tài),改善了錨筋體傳遞給軟土體的受力條件,對(duì)被加固土體的變形產(chǎn)生有效約束作用。
  3 工藝流程與操作要點(diǎn)
  3.1 工藝流程
  高壓旋噴加勁水泥土樁錨施工工藝流程見圖2。


  3.2 操作要點(diǎn)
  3.2.1 施工準(zhǔn)備
  1)高壓旋噴加勁水泥土樁錨施工前,應(yīng)詳細(xì)研究設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要求、地層條件和環(huán)境條件;
  2)對(duì)設(shè)計(jì)階段考慮到的地下埋設(shè)物、障礙物應(yīng)做進(jìn)一步核查,并進(jìn)一步確定其位置、形狀、尺寸和數(shù)量,同時(shí)提出排除和防護(hù)處理等措施;
  3)掌握工程周圍狀況、建筑物狀態(tài)及其影響,預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問題并提出相應(yīng)對(duì)策;
  4)認(rèn)真檢查原材料及各種儀器設(shè)備的型號(hào)、品種、規(guī)格,檢查其主要性能是否符合設(shè)計(jì)要求;
  5)對(duì)于地質(zhì)條件特殊或特別重大工程,宜在正式施工前進(jìn)行鉆孔成樁、張拉鎖定試驗(yàn),以獲得有較強(qiáng)針對(duì)性的施工工藝參數(shù),同時(shí)考核施工工藝和施工設(shè)備的適應(yīng)性。
  3.2.2 鉆機(jī)定位
  1)當(dāng)土方開挖溝槽后,測(cè)量人員應(yīng)在高壓旋噴加勁水泥土樁施工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將鉆孔的孔位、方位測(cè)定,并予以編號(hào);
  2)由于鉆機(jī)安裝定位質(zhì)量不僅影響成樁質(zhì)量,同時(shí)還影響施工速度和人員安全。因此,鉆機(jī)安裝定位應(yīng)按照“正、平、穩(wěn)、固”的要求,確保鉆機(jī)受力后不搖擺、不移位;
  3)鉆機(jī)定位后,采用鉆機(jī)自帶羅盤校核鉆孔開孔角度,使開孔角度誤差不超過1°,開孔處的水平和垂直向誤差不大于50mm;
  4)鉆進(jìn)施工前應(yīng)在場(chǎng)地中挖好排水溝及循環(huán)漿池,以避免因泥漿隨意排放而影響正常施工。
  3.2.3 水泥漿液配比
  1)注漿材料一般選用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥凈漿,如有特殊需要,可添加外加劑;
  2)水泥摻入量一般為20%~30%,水灰比一般選0.7~1.0,若地層情況特殊,則需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行漿液配比試驗(yàn),確保高壓旋噴加勁水泥土樁的成樁質(zhì)量;
  3)水泥漿應(yīng)拌和均勻,隨拌隨用,一次拌和的水泥漿應(yīng)在初凝前用完。
  3.2.4 鉆進(jìn)成孔
  1)高壓旋噴加勁水泥土樁采用專用鉆機(jī)成孔,鉆頭采用一次性鉆頭加攪拌葉片(專利號(hào):ZL 2009 2 0210581.6),鉆桿為中空鉆桿,鉆進(jìn)過程中,通過上述鉆桿的中空通道邊鉆進(jìn)邊攪拌注漿;
  2)旋噴攪拌鉆進(jìn)壓力一般為15~20MPa,攪拌鉆桿的鉆進(jìn)、提升速度分別控制在0.3~0.5m/min、0.7~0.9m/min左右,攪拌鉆桿(軸)的轉(zhuǎn)速控制在20~50r/min左右,具體應(yīng)用時(shí)可結(jié)合實(shí)際地層條件進(jìn)行調(diào)整,以確保攪拌樁樁體成樁質(zhì)量;
  3)擴(kuò)大頭的旋噴攪拌的進(jìn)退次數(shù)比樁身增加2次,以確保擴(kuò)大頭的直徑;
  4)鉆進(jìn)過程中,通過鉆桿數(shù)量控制樁長偏差≤10cm,通過鉆進(jìn)壓力、鉆進(jìn)速度與轉(zhuǎn)速控制樁徑偏差≤5cm。
  3.2.5 錨筋制作
  1)錨筋體采用設(shè)計(jì)規(guī)定材料制作(鋼絞線、鋼筋、型鋼等),所用材料需達(dá)到該種材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值,所用鋼絞線在制作之前應(yīng)送有關(guān)單位檢驗(yàn)合格后方可使用;
  2)采用不同材料制作的錨筋體,其制作方法亦不相同。具體制作安裝應(yīng)遵守CECS22:1990《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定。
  3.2.6 錨筋安放
  1)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后,依次退出并拆卸鉆桿。鉆桿拆卸完畢后,通過鉆機(jī)將制作好的錨筋插放至旋噴攪拌樁體內(nèi);
  2)插入前,應(yīng)確保錨筋位于攪拌樁中心點(diǎn),插入過程中,應(yīng)嚴(yán)格按照鉆進(jìn)角度緩慢、均衡地插入錨筋體,確保錨筋不發(fā)生扭曲。
  3)錨筋體插入孔內(nèi)深度不應(yīng)小于筋體總長度的95%,錨筋體安放后不得隨意拉伸或懸掛重物。
  3.2.7 預(yù)應(yīng)力基座制作與安裝
  1)根據(jù)具體工程,選用特定形式的預(yù)應(yīng)力基座,預(yù)應(yīng)力基座可采用鋼筋混凝土或型鋼進(jìn)行制作;
  2)預(yù)應(yīng)力基座制作與安裝時(shí),應(yīng)先在該道高壓旋噴加勁水泥土樁錨的水平位置上下各一定范圍內(nèi)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體上切出水平槽,所切溝槽的深度、寬度應(yīng)符合預(yù)應(yīng)力基座尺寸要求,確??梢詫㈩A(yù)應(yīng)力基座置入槽中;
  3)預(yù)應(yīng)力基座是錨筋體張拉時(shí)的直接受力構(gòu)件,所以,預(yù)應(yīng)力基座受力面應(yīng)平整可靠,且與錨筋體軸線方向垂直。
  3.2.8 錨筋張拉與鎖定
  1)錨筋張拉鎖定應(yīng)在高壓旋噴加勁水泥土樁施工結(jié)束且養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。
  2)根據(jù)設(shè)計(jì)要求選定相應(yīng)的錨頭與張拉鎖定設(shè)備,張拉鎖定設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前,應(yīng)通過相關(guān)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)標(biāo)定,根據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行張拉。張拉時(shí),應(yīng)事前檢查油泵及各閥門的工作情況、油管暢通情況,以免張拉時(shí)油泵工作不正常而造成張拉失敗。
  3)錨筋張拉應(yīng)按一定順序進(jìn)行。張拉時(shí),應(yīng)考慮臨近錨筋之間的相互影響。
  4)錨筋張拉要分級(jí)逐步施加荷載,不可一下加至鎖定荷載。分級(jí)施加荷載和觀測(cè)變形時(shí)間應(yīng)執(zhí)行相關(guān)規(guī)范。
  4 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)與要點(diǎn)
  高壓旋噴加勁水泥土樁錨施工質(zhì)量執(zhí)行CECS147:2004《加筋水泥土樁錨支護(hù)技術(shù)規(guī)程》、CECS22:1990《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》。加筋水泥土樁錨體幾何尺寸偏差限值見表 1。




  其質(zhì)量控制要點(diǎn)為:
  1)鉆進(jìn)速度嚴(yán)格控制在0.3~0.5m/min,回轉(zhuǎn)速度控制在20~50 r/min,防止速度過快引起旋噴攪拌不均勻,漿液過少;
  2)注漿用水、水泥及其添加劑應(yīng)注意氯化物與硫酸鹽的含量,以防對(duì)鋼絞線造成腐蝕;
  3)施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和土層條件,選擇合理的施工工藝;
  4)錨筋體制作前應(yīng)除油污、除銹,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸下料,長度誤差不大于50mm;
  5)錨筋體插入鉆孔之前,應(yīng)檢查筋體質(zhì)量,確保錨筋體組裝滿足設(shè)計(jì)要求。錨筋體安放后不得隨意敲擊,不得懸掛重物;
  6)張拉前,應(yīng)對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。錨固體養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于5 d,或高壓旋噴加勁水泥土樁樁體強(qiáng)度達(dá)到1MPa時(shí),方可進(jìn)行張拉。張拉應(yīng)按一定程序進(jìn)行,充分考慮鄰近攪拌加勁樁之間的相互影響。
  5 工程實(shí)例
  水果湖隧道為武漢市二環(huán)線洪山側(cè)路—水果湖路段道路改擴(kuò)建工程,位于武昌區(qū)洪山側(cè)路至水果湖路一線中心城區(qū),下穿水果湖。水果湖隧道起訖里程樁號(hào)K3+965~K5+550,全長1585m,隧道外包結(jié)構(gòu)總寬度約為19.7~21.7m,隧道縱向呈“V”字形坡度,隧道埋深約0.8~16.5m。
  水果湖隧道湖中段(K4+351~K4+838)長487m,基坑開挖深度9m左右,場(chǎng)地土層從上至下分別為:②-1淤泥、②-2淤泥質(zhì)黏土、③-1黏土、③-2亞黏土、④-1黏土、④-2亞砂土、⑤殘坡積黏性土、⑥-1強(qiáng)風(fēng)化泥巖、⑥-2弱風(fēng)化泥巖。
  湖中段基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式為Φ850@600 SMW工法樁,樁長14m,內(nèi)插H500×200×10×16的型鋼,型鋼長14.5m,“隔一插一”布置。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式為3道高壓旋噴加勁水泥土樁錨結(jié)構(gòu):第1道樁錨長度有15.0,14.0m兩種,間隔分布(1根長1根短),水平間距2.00m,內(nèi)置2根Ф15.2鋼絞線;第2道樁錨長13.0m,水平間距1.80m,內(nèi)置2根Ф15.2鋼絞線;第3道樁錨長12.0m,水平間距1.60m,內(nèi)置3根Ф15.2鋼絞線。
  深基坑施工以“信息化施工”為指導(dǎo)思想,開挖與支護(hù)過程中,按照預(yù)先編制的基坑監(jiān)測(cè)方案對(duì)深基坑變形與位移進(jìn)行了全過程監(jiān)測(cè)。深部位移觀測(cè)結(jié)果表明:基坑最大水平位移13mm,遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的40mm要求。
  與采用內(nèi)支撐支護(hù)方案相比,高壓旋噴加勁水泥土樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)省造價(jià)68.86萬元、縮短工期54d,在增強(qiáng)施工便利性的同時(shí)還大大提高了主體結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。
  6 總結(jié)
  1)高壓旋噴加勁水泥土樁錨技術(shù)以其科學(xué)合理的巖土力學(xué)原理為基礎(chǔ),具有良好的變形控制能力和較高的穩(wěn)定性,適合于建筑密集或臨近重要工業(yè)與民用設(shè)施附近對(duì)基坑變形有嚴(yán)格要求的工程,可有效確?;影踩?,具有顯著的社會(huì)效益;
  2)高壓旋噴加勁水泥土樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)相比于傳統(tǒng)的內(nèi)支撐支護(hù)體系,可有效減少主體結(jié)構(gòu)縱向水平施工縫,增加施工便利性和提高坑內(nèi)作業(yè)工效,能有效地利用資源。
  3)相比于傳統(tǒng)巖土加固支護(hù)體系,高壓旋噴加勁水泥土樁錨技術(shù)可有效降低工程成本,節(jié)約工程造價(jià)約10%~40%,縮短施工工期20%~50%。

 
 
 
 
中國潤滑油網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:

1、凡本網(wǎng)注明“來源:XXX(非中國潤滑油網(wǎng))”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。本網(wǎng)轉(zhuǎn)載其他媒體之稿件,意在為公眾提供免費(fèi)服務(wù)。如稿件版權(quán)單位或個(gè)人不想在本網(wǎng)發(fā)布,可與本網(wǎng)聯(lián)系,本網(wǎng)視情況可立即將其撤除。
2、如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請(qǐng)30日內(nèi)進(jìn)行。