高压旋喷桩应用.doc

关于高压旋喷桩在浮选精煤脱水技术工程中的应用完成单位:土建部完***员:王焕忠、邱波、公卫文、魏恒宇完成时间: 2011 年8月技术创新成果材料一、课题背景为扩大选煤厂生产能力, 公司决定对主厂房浮选精煤脱水技术改造。该工程为集团公司 2011 年技改计划,建筑面积 ㎡,桩基采用高压旋喷桩,桩为 108 根,深度 。主体为现浇钢筋混凝土框架结构, 柱下对立基础, 填充墙为加气混凝土砌块。由于该工程为主厂房的扩建工程, 桩基有部分位于原主厂房构造柱之间, 构造柱之间有框架梁, 一般的打桩设备没有足够施工空间。由于高压旋喷桩的桩机设备体积小, 故此项工程的桩基采用高压旋喷桩。此施工工艺首次用于我公司土建桩基工程。二、研究内容高压旋喷桩施工技术是在静压灌浆的基础上, 引进水力采煤技术而发展起来的, 是利用射流作用切割掺搅地层, 改变原地层的结构和组成, 同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体, 借以达到加固地基和防渗的目的。 1 工艺特点(1 )施工机具设备体积小(2 )具有较好的耐久性,且料源广阔,价格低廉。(3 )噪声小,无污染。 2 适用范围(1 )受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间影响小,可广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、(亚粘土)、粉土( 亚砂土)、砂土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多种土层。(2) 可作为既有建筑和新建建筑的地基加固之用, 也可作为基础防渗之用;可作为施工中的临时措施(如深基坑侧壁挡土或挡水、防水帷幕等) ,也可作为永久建筑物的地基加固、防渗处理。(3) 当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性、地下水流速过大和已涌水的地基工程时,宜通过试验确定其适用性。三、实施方案 1 、材料要求水泥应采用 325 号或 强度等级普通水泥,要求新鲜无结块, 一般泥浆水灰比为 1:1~ 。为消除离析, 一般再加入水泥用量 3% 的陶土、 ‰的碱。浆液宜在旋喷前 1h 以内配制,使用时滤去硬块、砂石等,以免堵塞管路和喷嘴。 2 、主要机具设备主要机具设备包括: 高压泵、钻机、浆液搅拌器等; 辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材、阀门接头安全设施等。 3 、加固原理高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水、(空气)成为 20~ 40MPa 的高压射流从喷嘴中喷射出来, 冲切、扰动、破坏土体, 同时钻杆以一定速度逐渐提升, 将浆液与土粒强制搅拌混合, 浆液凝固后, 在土中形成一个圆柱状固结体( 即旋喷桩), 以达到加固地基或止水防渗的目的。根据喷射方法的不同, 喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法。单管法:单层喷射管,仅喷射水泥浆。二重管法: 又称浆液气体喷射法, 是用二重注浆管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出, 冲击破坏土体。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下, 破坏土体的能量显著增大, 最后在土中形成较大的固结体。三重管法: 是一种浆液、水、气喷射法, 使用分别输送水、气、浆液三种介质的三重注浆管, 在以高压泵等高压发生装置产生高压水流的周围环绕一股圆筒状气流, 进行高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切土体, 形成较大的空隙, 再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入到被切割、破碎的地基中,喷嘴作旋转和提升运动,使水泥浆与土混合,在土中凝固,形成较大的固结体,其加固体直径可达 2m。喷射注浆法的加固半径和许多因素有关,其中包括喷射压力 P、提升速度 S 、被加固土的抗剪强度τ、喷咀直径 d 和浆液稠度 B 。加固范围与喷射压力 P 、喷咀直径 d 成正比,与提升速度 S 、土的抗剪强度τ和浆液稠度 B 成反比。加固体强度与单位加固体中的水泥掺入量和土质有关。 4 、成桩机理高压喷射注浆的成桩机理包括以下五种作用: (1 )高压喷射流切割破坏土体作用。喷射流动压以脉冲形式冲击破坏土体,使土体出现空穴,土体裂隙扩张。(2 )混合搅拌作用。钻杆在旋转提升过程中,在射流后部形成空隙, 在喷射压力下, 迫使土粒向着与喷咀移动方向相反的方向( 即阻力小的方向)移动位置,与浆液搅拌混合形成新的结构。(3 )升扬置换作用(三重管法) 。高速水射流切割土体的同时,由于通入压缩气体而把一部分切下的土粒排出地上, 土粒排出后所留空隙由水泥浆液补充。(4 )充填、渗透固结作用。高压水泥浆迅速充填冲开的沟槽和土粒的空隙,析水固结,还可渗入砂层一定厚度而形成固结体。(5 )压密作用。高压喷射流在切割破碎土层过程中,在破碎部位边缘还有剩余压力, 并对土层可产生一定压密作用, 使旋喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。旋喷桩固结体情况图 1 所示。 5 、工艺设计要求 加固体直径的确定旋喷桩直