软基即软土地基也称软弱地基,软土是指土质中含水多而颗粒缝隙大于1导致地基透水性差而塑性大,抗剪抗压强度低而压缩性高。软土一般外在表现为灰、深色的细粒状流动性土壤。因此,为保持地基稳定,我们通常对软土地基进行降低其沉降速度、土质压缩性,改善抗剪能力、动力性能以防止水土流失与地面陷落的处理。 公路中的软土地基处理一直是公路建设项目的关注重点,用于加固公路软基的强夯法、换填法、水泥搅拌桩法、旋喷桩等处理方法也因交通网的全面假设而不断发展。其中,高压旋喷桩以其施工简单方便、成本低、效果好的优势在工期紧的公路软基加固中占重要地位。在此,我们以福建东北部的宁德核电专用进厂公路为例,深入探讨这一技术:
2宁德核电专用进厂公路概况
2.1土质概况 宁德位于福建省东北部,福建东北部多为山区丘陵地形,地质条件复杂多变,各种地质灾害时有发生,属亚热带季风性湿润气候,全年降水丰厚暴雨频繁,宁德核电站更是位于人烟稀少的岛屿,土质为典型软土,泥面高度为+3.0m~6.0m,部分地区泥面高差大,淤泥层厚度约为25~30m。
2.2工程概况 宁德核电专用进厂公路施工工程范围为:里程桩号GK49+939.645至GZK50+777.998,匝道设计总长1547.6米,整体式路基24.5m;分离式路基12.50m,,匝道路基宽度分别为:对向分离双车道匝道16m;单向单车道匝道9m。工作主要是从施工测量到淤泥平整最后进行软基处理。软基处理则首先在表层铺设两层荆笆和一层400g/㎡土工布,后进行中粗纱垫层、塑料排水板铺设,最后是600g/㎡土工布及高强度土工格栅铺设。
3高压旋喷桩
3.1技术原理 高压旋喷桩是指通过进入土地深层的搅拌设施,将已被钻机送入预定土层的水泥等固化剂的混合搅拌,后经高压旋转呈脉动状喷出,制成的已渗透土壤空隙填充原有土壤并对周围土壤具有挤压作用的桩体。这一混合桩体具有高强度、紧密连接周边土壤且稳定的特质,可使原本不稳定的土壤变成高承载力高压缩性高抗剪性,沉降率大大降低的复合地基。 这一技术所依据的物理原理是:土体结构强度一定时如受到高速强能的喷射水流的冲击,可分散出许多细小土粒,而这些土粒中的大部分则会受旋转带来的离心力、高压带来的冲击力和本身重力的共同作用与配置好的水灰浆液混合在一起相互渗透形成极具凝聚力与抗压力的混合物质,这一混合物经钻机喷嘴的旋转提升喷射就会形成圆柱状的桩体,即高压旋喷桩。 高压旋喷桩要求高强的施工压力,一般为20~40MPa,其施工深度最深可达40米,加固形成的柱状固体直径可达2米,喷桩可根据土质的具体条件进行单管喷桩、二重喷、三重喷乃至连片喷桩,所喷桩根据对土质强度的要求和硬化剂的不同调配不仅有竖直状,还可为水平状、倾斜状。
3.2施工程序
3.2.1参数设定 在施工前需要根据地质条件和项目要求设计好桩长、桩径、配置比(即水灰、水粉比)、桩体强度和布桩法(分布与距离),以此确定旋喷所需压力、喷嘴的直径、旋转速度和喷射速度及水流量(桩长一般要求能穿透淤泥到达硬粘土层50cm左右)。 如在宁德核电进厂公路项目中,根据淤泥的深度、泥面的高差和工程的设计将参数设定为:桩长28m~37m;桩径:0.6m;按路线分布相隔1.6m;水灰比1:1,水泥P.O42.5R;桩顶强度4.5MPa桩尖:≥3.5MPa。则喷桩参数为:压力:25-35MPa旋转速度:20-25r/min提升速度:200-250mm/min喷嘴直径:2.0~3.5mm。
3.2.2 钻机安置程序 首先是施工场地的清理工作:宁德地区洼地多淤积多,因而在施工前需要进行一定的清理,如清楚废弃物、表面积水和障碍物。 其次是在旋喷前需要保障钻机的正确安放:垂直放置在孔位上,倾斜度控制在1.5%以内的程度。在钻机的选择方面软基加固一般使用深度可达30m适用于沙土和粘性土的XPL型钻喷一体桩机,使用XPL型钻机可一步达成钻孔,但需注意插管时要有小于1Mpa水压的水流喷射用以防止泥沙堵塞和水压过高导致的土层塌陷。
3.2.3旋喷程序 在安排好高压设备、线路管道系统的密封圈和注浆钻孔,确保喷管与喷嘴内的砂土杂物已被清理后,旋喷作业开始进行:将喷管插入预定位置后搅拌浆液,由下而上进行旋喷时注意同时提升旋喷杆,在底部与顶部旋喷3到5转。施工人员注意均匀送浆,时刻关注浆液流量、凝固时间,旋喷的压力、提升速度选择
XPL-80A型锚固旋喷钻机
一、钻机主要用途
本机型可用于各类软地基加固、高层建筑地下室的防渗处理、大江大河堤坝的整治、铁路公路桥墩的加固等。通过不同模块的组合,可以适合定喷、摆喷、旋喷等施工工艺;单重、双重、三重旋喷等各种施工要求。该钻机可进行普通回转钻进、空气潜孔锤钻进、高压旋喷自钻自喷等施工。具体应用于基坑及边坡锚杆(索)支护,抗浮锚杆、旋喷锚索及各种造孔等工程。
二、特点:
1. 配备有回转支承,需要时孔位可转至履带侧边工作,提高了工作效率。配备精确的钻塔垂直度、动力头回转速度及提升速度显示装置。钻机对孔、定位准确快捷。
2. 采用全液压动力头传动,无级变速,钻进效率高,劳动强度低。
3. 配备大牵引力履带底盘,爬坡能力强,设备移位方便、快捷。
4. 钻机可以打垂直、水平,斜孔等多角度施工,可满足各种地层和不同的旋喷
工艺的需求。
5. 动力头行程长,可接3米钻杆,减少辅助时间。
6. 最高转速可达266转每分钟,有效的提高了工作效率。
7. 钻机可采用新型卷扬机,应用液压控制,大大降低了劳动力,提高生产效率的同时提高了施工人员的安全性保障。
三 、主要技术参数:
1.最大扭矩:5500 N.m
2.动力头转速:0~266r/min
3.动力头最大行程:3500 mm
4.动力头额定提升力:70 kN
5.动力头允许加压力:35 kN
6 .钻孔深度:130-170 m
7 .钻杆直径:Φ50 mm;Φ60 mm;Φ89 mm
8.钻孔倾角: 前后0~100°
9. 电机功率:37 Kw+18.5Kw+2.2Kw
10. 外形尺寸 [施工尺寸]:3900×2100×6900mm(长宽高)
[运输尺寸]:6550×2100×2400mm(长宽高)
11. 整机重量:5400 kg
12.横向移动:1500mm
13.系统压力:20 MPa
14.最大爬坡度:25°
15.行走速度:3km/h
单管就是高压浆(跟搅拌差不多),双管就是高压浆与高压气(气把土吹松软再跟土搅拌),三管就是高压浆加高压水加高压气。质量方面单管低于双管低于三管。但是价钱方面单管低于双管低于三管。其实三种适用的范围是没有什么大的区别的,一般都是从经济上面考虑。单管跟双管一点区别也没有,设备是一样的,自带引孔功能还有就是双管比单管后台加了一台空气压缩机,跟三管的区别就是三管需要另外引孔,且三管设备比较高(单管双管的高2.5米左右,宽1.2米左右,长3米左右。三管的高约11米,宽约5米,长约9米),单管、双管多用于地基加固,止水帷幕桩(跟灌注桩搭配较多),三管一般都是用于止水帷幕桩。
深层搅拌法和高压旋喷法的区别
一、原理不同
1、水泥搅拌桩 深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和,使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土,处理效果显著,处理后可很快投入使用。 在施工方法上,按其使用加固材料的状态,可分为浆液搅拌法(湿法,即本细则深层水泥浆搅拌法)和粉体搅拌法(干法)两种施工类型。
2、高压旋喷桩 高压旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管,钻入土层的预定位置,然后将浆液已高压流的形式从喷里射出,冲击破坏土体,高压流切割搅碎的土层,呈颗粒分散,一部分被浆液和水带出钻孔,另一部分则与浆液搅拌混合,随着浆液搅拌混合,喷浆管不断以360°回转提升,随着浆液的凝固,组成具有一定的强度和抗渗能力的作用。 在施工方法上,可分别采用单管法、双重管法、三重管法;在喷射形式上又可分为旋喷、定喷和摆喷三种。
二、机具不同
1、水泥搅拌桩 PH-5系列深层搅拌桩机及相应的辅助设备(灰浆泵、灰浆搅拌机等制备水泥浆设备)。
2、高压旋喷桩 旋喷桩机,高压柱塞泵,空压机 ,浆液搅拌机,灌浆泵,排污泵等设备。
三、工艺不同
1、水泥搅拌桩 桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
2、高压旋喷桩 桩位放样→钻机就位→引孔(扩孔)到设计标高→封堵垂向喷嘴→搅浆→由下向上旋喷作业到设计顶→冲洗→移位。
四、适用土层和用途不同
1、水泥搅拌桩 水泥搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层。加固深度一般大于5.0m。 根据场地工程地质条件和上部结构荷载要求及水泥土桩的受力状态,深层搅拌桩形成的水泥土加固体,可作为基坑工程围护挡墙、防渗帷幕;竖向承载的复合地基;大体积水泥稳定土等。深层搅拌加固体的形状可分为柱状、壁状、格栅状和块状等。其中,柱状加固体形式多用于软土加固的复合地基;壁状、格栅状加固体形式,主要作为深基坑开挖的围护档墙、防渗帷幕;块状加固体形式,多用于上部结构单位面积荷载大,不均匀沉降控制严格的构筑物地基。
2、高压旋喷桩 高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、素填土、粉土、砂土、碎石土等土层,而当土层中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较多的有机质以及地下水流速过大时,则需慎重使用或根据现场试验结果来确定其适用性,加固深度一般大于5.0m。 旋喷桩(加固体)可用于既有建筑和新建建筑地基加固,深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。而在基坑围护工程中多以定喷或摆喷形式单独作为防渗幕墙使用,或与抗伏排桩配合
XPL-50A型锚固旋喷钻机
一、钻机主要用途
本机型可用于各类软地基加固、高层建筑地下室的防渗处理、大江大河堤坝的整治、铁路公路桥墩的加固等。通过不同模块的组合,可以适合定喷、摆喷、旋喷等施工工艺;单重、双重、三重旋喷等各种施工要求。
二、特点:
1.配备有回转支架,需要时孔位可转至履带侧边工作,提高了工作效率。配备精确的钻塔垂直度显示装置。钻机对孔、定位准确快捷。
2.配备大牵引力履带底盘,爬坡能力强,设备移位方便、快捷。
3.动力头变速范围宽,可满足各种地层和不同的旋喷工艺的需求。
4.动力头行程长,可接3米钻杆,减少辅助时间。
5.采用定制的定位专用阀,其特性完全满足旋喷工艺要求。
三 、主要技术参数:
1.最大扭矩:2600 N.m
2.动力头转速:0~180r/min
3.动力头最大行程:3500 mm
4.动力头额定提升力:30 kN
5.动力头允许加压力:12 kN
6 .钻孔深度:50 m
7 .钻杆直径:Φ50 mm;Φ60 mm;Φ73 mm
8.钻孔倾角:左右±3°; 前后0~100°
9. 电机功率:22 kW+1.5KW
10. 外形尺寸 [施工尺寸]:2900×2060×5400mm(长宽高)
[运输尺寸]:5300×1560×1750mm(长宽高)
11. 整机重量:2600 kg
12.系统压力:20 MPa
14.最大爬坡度:25°
15.行走速度:3.5km/h