高压水泥旋喷桩在河道整治工程中的施工应用
——结合番禺区石三河黑臭水体治理工程分析
2020-11-29陆艳雯广东省水利水电建设有限公司
◎ 陆艳雯 广东省水利水电建设有限公司
随着社会经济快速发展,河道水体污染日益严重,许多城市开展了河道综合整治。河道治理工程是典型的线性工程,地质条件复杂,地基较为软弱,选择合适的软基处理方法是保证工程质量安全、经济、满足工期要求并实现预期目标的关键。高压旋喷桩是处理软弱地基常用的一种方法,具有施工方便、桩体位置形状灵活、耐久性好的优点,能解决常规处理方法占地广、机械移动不便、地质复杂等难题。因此,本文结合番禺区石三河黑臭水体治理工程,对高压水泥旋喷桩在河道整治工程中的施工应用进行了分析。
1.工程概况
番禺区石三河黑臭水体治理工程位于广州市番禺区石壁三村,范围西起新陈头水闸,东至南景桥,北达谢石公路,南接石洲中路已建DN800污水管。工程内容包括截污工程和水利工程两部分。截污工程部分中,石三河北岸新建截污边渠和截污管道,因临近的房屋基础位于河岸软基上,为避免截污渠、管施工影响房屋基础安全,采用高压旋喷桩进行防渗加固。高压水泥旋喷桩桩径φ500mm,总工程量为18771.2m(另有空桩1764.25m)。
2.施工方法
2.1 技术选择
按照喷射构造特点,高压旋喷桩技术分为单管旋喷技术、双管旋喷技术和三管旋喷技术。单管旋喷技术利用高压浆泵直接压送浆液,喷出的浆液冲击破坏土体,浆液与剥离的土粒混合,凝固后形成0.5~0.9m的桩体,这种技术容易控制,施工速度较快,施工成本较低。双管旋喷技术利用2个管道分别输送压缩空气和浆液,在两者共同作用下,破坏土体能量更高,桩径可达0.8~1.5m。三管旋喷技术通过3个管道分别输送水、气、浆,破坏土体能量比双管旋喷技术还高,桩径可达1.0~2.0m。根据本工程特点,选择单管旋喷技术,桩径为500mm,间距为250mm,采用套打方式施工,排数为1排,加固深度8~15m。水泥采用强度等级42.5MPa的复合硅酸盐水泥,水灰比为1:1。
2.2 工艺流程
主线流程:施工准备→测量放样→钻机就位→下喷射管→旋喷提升→成桩→移至下一孔位。制浆流程:材料准备→材料计量→搅浆拌合→过滤→至喷射管。废浆处理:废浆排放→沉淀→废水、沉渣外运。
2.3 施工准备
正式施工前,应做好如下准备工作:(1)“三通一平”,通水,通电,通路,平整场地,并且配备必要的临设,还要准备废水、废浆、固废的回收处理设施,以满足环保要求。(2)物质、设备、人员的准备。水泥要做好防潮措施,并控制储存时间。外加剂(减水剂、速凝剂、早强剂)也要妥善保管,并在使用前进行试验复检。主要设备包括回转冲击式钻机、提升台车、灌浆泵、搅拌机、单管喷射装置、发电机等。人员包括制浆2人、钻孔注浆2人、排浆2人、技术员1人、安全员1人和施工队长1人,采用12h一班工作制。(3)通过生产性试验确定工艺参数:钻孔孔径110mm,水泥浆密度1.4~1.5g/cm3,孔口回浆密度1.35g/cm3,喷嘴2个,注浆压力为25~30MPa,喷浆流量为80~100L/min,喷射管提升速度为20~25cm/min,旋转速度为18~20r/min。(4)技术准备,包括收集地勘报告、技术标准、土工试验报告、载荷报告及制定施工方案等。(5)场地准备,包括搭设作业平台及开挖排浆沟、沉淀池等。(6)地下管线设施保护。施工前对地下管线分布情况进行交底并在现场标记出位置。
2.4 测量放样
按照设计图纸对桩位的要求在现场放样,分别标记出先导孔、1序孔和2序孔的位置,放样精度控制在1cm以内。
2.5 钻机就位
在设计孔位上安装钻机,调整钻杆对准桩位中心,校正钻机台面水平度和钻杆垂直度。本项工程要求桩位偏差不超过5cm,钻杆垂直度偏差不大于0.5%。
2.6 钻孔
调校好钻机,并将钻机、平台与地基锚固起来。钻进时采用套管和泥浆护壁。钻进过程中注意检查钻杆垂直度,发现偏斜,及时纠正。钻完孔,取出套管时往管内灌入泥浆,以防管壁坍塌。护壁泥浆采用膨润土配制,泥浆密度1.1~1.2g/cm3,黏度20~25s,pH值为7~9。
2.7 制浆
浆液按水泥:水=1:1的比例配制,并加入AJ无碱液体速凝剂(掺用量为水泥用量的1%~3%)和UNF系列萘系减水剂(粉剂型,掺用量为水泥用量的0.5%)。水泥按重量计量,水按体积计量,在搅拌机中搅拌3~5min,用1002型泥浆密度计测量浆液密度,用马氏漏斗检测浆液黏度,符合工艺要求即可过滤并放入储罐中。储罐中有低速搅拌器,可防止浆液沉淀、离析。
2.8 下喷射管
下喷射管前,先在地面用清水作为介质进行试喷,以防喷嘴堵塞。然后用胶布缠绕包裹喷孔,避免下管过程中泥沙堵塞了喷孔。喷射管下到设计深度,启动灌浆泵,在原地旋转静喷1~3min,灌浆孔口回浆后再提升喷射管。
2.9 旋喷提升
喷射管一边旋转一边提升,控制灌浆孔口回浆量为灌浆量的10%~15%之间。同时做好记录,以绘制作业曲线。喷射管提升至设计标高,完成喷浆作业。移出喷射管,用清水冲洗管路,要到洗出液澄清为止。
2.10 充填灌浆
完成灌浆后,随着浆体凝结硬化,桩体顶部产生凹陷,可采用与旋喷桩同样配比的浆液进行静压充填灌浆,至孔口浆面不再下降为止。移机至下一桩位。
3.质量控制与常见问题处理
3.1 质量控制
3.1.1 原材料质量控制
进场原材料,如水泥、外加剂、膨润土等,均须有出厂合格证。进场后见证取样复检,复检合格才能使用。原材料必须在保质期内使用,逾期必须重做试验或降级使用,不能使用受潮水泥。配制的浆液必须在凝结前用完,有凝结现象的浆液做报废处理。
3.1.2 钻孔质量控制
钻进过程中,经常检查钻机的稳定性、钻杆的垂直度。孔斜度采用JJX-3A1型数字测斜仪检测,成孔偏斜率不超过1%,孔深达到设计深度或进入持力层0.5m以上。
3.1.3 喷浆质量控制
喷浆过程中严格按生产性试验结果确定的工艺参数操作,监测浆压、浆液密度、旋喷速度、提升速度、回浆密度等,并全程做好记录。
3.2 常见问题处理
3.2.1 接、卸换管操作
接、卸换喷射管时,动作要快,以免塌孔和堵喷嘴。接、卸换管后,下管深度应比停喷前低20~50cm,以保证复喷桩体搭接良好。
3.2.2 压力骤降或突升
喷浆过程中,出现压力骤降但流量基本稳定现象,可能是设备管路中密封破坏,应停喷作业,检查密封性;出现压力突升而流量骤减现象,可能是喷嘴堵塞了,应拔出喷射管进行检查,同时检查浆液有无异常。
3.2.3 喷浆过程突发故障
喷浆过程中发生故障后,应立即停止喷浆、旋转和提升,马上检查,以排除故障,不可带故障喷浆,以免桩墙中断或不连续。如果因为故障喷浆不足,应作复喷处理。
3.2.4 冒浆过多
正常情况下,冒浆量是灌浆量的10%~15%。如果冒浆量过大,一般是有效喷射范围与灌浆量不适应的问题,可以采用提高灌浆压力、加快提升与旋转速度的方法来解决。
3.2.5 严重漏浆
严重漏浆表现为不冒浆,一般是由于地层中存在较大空隙引起的,可以在浆液中掺加砂子增加稠度,或提高速凝剂含量加快浆液凝结来解决。
3.2.6 串浆
串浆是指相邻孔的浆液串通了,应先填塞被串孔,再对串浆孔喷浆。
3.3 成桩效果
本工程开挖检查、标贯试验、钻芯检查、围井试验等均合格,经番禺区水务工程质量安全监督站督查确认,所检项目达到设计要求和相关标准规定,准予验收。
4.结语
在水利工程中经常遇到软弱地基处理问题,高压水泥旋喷桩就是处理软弱地基的常用方法。虽然这种方法具有施工简便、适应地层能力强、耐久性好、效率高的优点,但如果不注意工艺与质量的把控,还是会出现问题,因此高压水泥旋喷桩的施工仍需要根据地质条件、施工条件的变化,采用合理的技术方法,这样才能获得预期效果。