高压旋喷注浆工艺在桥梁隧道基础加固中的应用探析
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高压旋喷注浆法在既有建筑地基加固中的作用分析【摘要】文章主要介绍了高压旋喷注浆法的加固机理、施工步骤、注浆材料以及高压旋喷注浆法的相关技术,并结合具体工程进行了高压旋喷注浆法的设计。
【关键词】高压旋喷桩;地基;加固处理1.高压旋喷注浆法加固原理、施工步骤、注浆材料分析1.1加固基本原理高压旋喷注浆是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水成为20-40MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体,当能量大、速度快、脉动状的射流动压大于土层结构强度时,土颗粒便从土层中剥落下来。
一部分细颗粒随浆液或水冒出地面,其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小,有规律地重新排列。
浆液凝固后,便在土层中形成一个固结体。
固结体形状和喷射移动的方向有关。
一般分为旋转喷射、定向喷射和摆动喷射三种型式。
高压喷射注浆是以高压喷射流强力破坏土体,有效破坏的距离较大,待水泥浆与土粒硬化后,即形成一个固结体。
固结体的直径受土层影响外表呈凸凹不规则状,硬土的固结直径要小一些。
高压喷射注浆的整体性、均匀性都要高于一般的静压灌浆。
旋喷复合地基由多个不相连的旋喷桩组成。
旋喷时其主体为有一定直径和体形的旋喷桩,还有一部分连在旋喷桩外面的支体。
它们一定程度上改善了桩间土的物理力学性能,从而加大了复合地基的承载力和减小地基沉降量。
高压旋喷注浆筑造的旋喷排桩、复合地基、地下防渗帷幕等形式的构筑物的质量较好。
1.2施工步骤施工前先平整场地,挖好排浆沟,做好钻机定位。
用注射管射高压水至设计深度后,喷射钻具于孔底空转并开始送浆,半分钟后旋转提升,同时高压射流进行土搅拌混合直到钻具喷射注浆到设计标高。
在喷射作业过程中,准确记录喷注参数,及时处治废浆;在插入喷射管前先检查高压水与空气喷射情况,各部位密封圈是否封闭,插入后先作高压水射水试验,合格后方可喷射浆液。
喷射时,先应达到预定的喷射压力,喷浆后再逐渐提升注浆管,中间发生故障时,应停止提升和喷射,以防桩体中断。
铁路桥梁软土地基加固中旋喷桩的应用探究摘要:铁路桥梁软土地基加固中的旋喷桩技术全称为高压喷射注浆桩技术。
采用旋喷桩进行施工,喷注浆液比较集中,降低了材料的损失,喷注效果好,地基加固效果明显,提高了喷注效率,减少了施工时间。
且在施工过程中,对周围环境污染小,保证了生产安全。
旋喷桩的这些优点是原来施工中采用的如换填垫层法、振冲法等地基加固方法所无法比拟的,因此在铁路桥梁软土地基加固施工中应用广泛,尤其是在施工空间小,上部土质坚硬而下部土质为淤泥土质、软塑土质以及粘性土、粉土、砂土、黄土等软土地基进行加固时效果更加明显。
关键词:铁路桥梁;软土地基加固;旋喷桩;应用1、旋喷桩施工工艺旋喷桩施工前先做工艺试桩(2~3根),明确桩径、强度,修正室内配方,确定旋喷工艺和参数。
同时进行场地平整,挖好排浆沟。
接着钻机安放在孔位上,并保持垂直。
将钻杆轴线对准钻孔中心位置,采用跳打法以防止孔间串浆。
旋喷管插入地层预定的深度,钻孔后用砂袋塞住孔口,防止杂物掉入孔内。
钻孔完毕后,拔出芯管,插入喷射注浆管至预定深度。
在插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,可边射水、边插管,水压力一般不超过1 MPa。
当喷管插入预定深度后,由下而上进行喷射作业,检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求。
喷射施工完毕后,把注浆管等机具设备冲洗干净,管机内不得残存水泥浆。
2、铁路桥梁软土地基加固中旋喷桩的应用2.1施工准备工作高压旋喷桩施工技术手段的处理准备工作直接关系到最终地基结构的落实效果,也和相应高压旋喷桩后续操作的流畅性存在密切联系,因此,需要切实围绕前期准备工作中的基本需求进行严格控制。
比如:施工现场的整平操作需要相关人员清除掉施工现场区域内所有的杂质和地下2米以上的各个障碍物,切实保障相应场地具备理想的施工效果,为后续具体操作打好基础。
①测量放样:结合特定桩的布局、里程条件和编号等,进行测量和放样工作。
在测量和放样过程中,必须确保标记的可观察性,以便于后续施工;②地下管线保护:在施工前,必须对地下环境进行调查,以确定施工对地下管线的影响。
高压注浆技术在加固桩基中的应用探讨摘要:本文主要采用高压旋喷桩工作原理对桥梁桩基进行加固的方案,对既有桥梁桩基承载力进行加固设计,并通过对桥梁的单桩承载力计算,以及对桥梁整体安全性分析;结合地质资料、桥梁类型、恒活载形式计算桩长及桩顶力。
复合地基加固桩基承载力估算,采用合理的施工方法对高压旋喷桩施工过程中的桥梁桩基承载力加固进行控制处理,取得了良好的加固效果。
关键词:高压注浆;加固;桩基中图分类号: tu473.1 文献标识码: a 文章编号:注浆具有特定性质的材料或用其配制成的浆液,以一定的压力注入地基岩土体内使其渗透、充填或置换,经胶凝或固化后改善地基的物理力学性质,达到加固、防渗、堵漏等目的。
注浆技术来源于工程实践,借助其有施工简便成本低、见效快、适用范围广等优势,目前己成为岩土工程学的一个重要分支,甚至有人提出了“岩土注浆工程学”的概念来加强其研究。
1高压旋喷注浆加固机理高压喷射注浆法利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备将浆液或水以20~40mpa的高压从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体。
当水泥浆液在高压的状态喷射入土体中时,土体受到的冲击过大,速度过快,喷射流动压会超过土体结构允许的最大强度,这时,土粒会从土体上掉落下来。
其中,有一部分土粒随浆液浮出水面,而剩余土粒在离心力与重力等的影响下,和浆液混合,而且会按照一定的浆土比、质量等有规律的排列起来,待浆液凝固后,会形成一个固结体。
1.1注浆材料喷射注浆材料是注浆技术中重要环节,浆材的品种和性能的好坏,直接关系到工程的质量和造价,其原材料包括主剂和助剂,助剂有固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂、悬浮剂和膨胀剂等。
注浆材料的要求如下:浆液粘度低、流动性好;浆液的稳定性好;浆液无毒、无臭,不污染环境,对人体无害;浆液对注浆设备、建(构)筑物无腐蚀性,且容易清洗;浆液固化时无收缩,固化后有一定的粘结性;浆液结石率高,固结体有一定的强度和抗渗性;固结体耐老化、耐腐蚀;材料粒度细;浆液配置方便,原材料来源广、价格低。
关于高压灌浆技术在桥梁基础加固中的应用研究摘要:高压灌浆技术在施工中具有成本低廉、施工过程便于控制等优点,在多方面都得到了应用,文章分析了桥梁基础灌浆设计的基本要求,并对桥墩加固的施工过程进行了分析,详细的介绍了施工基本步骤和方法。
关键词:高压灌浆技术;桥梁;基础加固中图分类号:k928.78 文献标识码:a 文章编号:随着桥梁运营期的时间延长,部分桥梁由于原设计承载力较低以及超载严重等原因,出现了承载力不足的现象,甚至引发较大的基础沉降,影响车辆的安全行驶,为保证结构物的正常使用和车辆的安全行驶,必须对桥梁基础进行加固处理,提高桩基承载能力,防止桥梁墩台的继续沉降变形。
采用高压灌浆技术,能够有效的提高桥梁基础的承载能力,达到基础加固的目的。
一、墩台基础灌浆设计1、灌浆参数的设计设计时需考虑桥墩地基的实际情况,进行地质勘查,并依据勘查结果,进行桩基灌浆的参数设计。
设计时需要在桩基附近做灌浆试验孔,保证灌浆能够满足设计的各项指标要求。
通过灌浆实验,测试试验孔灌浆后的扩散半径,并通过计算确定每个墩灌浆孔的数量,同时还需结合桩基周边的土质和含水量情况,确定水泥浆的水灰比,最终确定灌浆的各项基本参数。
(1)灌浆压力参数的设计。
通常采用分级升压的方法,设计压力在一般情况下设定为20~30 mpa左右,能够有效的保证水泥浆液的扩散和对桩周土体的挤密效果。
(2)灌浆扩散半径的计算及钻孔间距的设计。
在设计桥墩灌浆压应力为20~30 mpa的情况下,对灌浆的扩散半径进行测量和计算,确定理论扩散半径。
在进行具体的加固设计时,钻孔间距通常取值为1.5~2m,即可保证地基加固的有效性。
(3)浆液水灰比的确定。
一般的情况下,采用单液水泥浆灌注,浆液水灰比通常介于1:0.5~1:2,这样既能保证在灌浆的过程中不会出现凝固阻塞现象,同时也能够保证灌浆的填充程度。
2、桩基周边灌浆孔布置,加固深度及孔序设计通过计算,将地基灌浆孔的间距设置为1.5~2.0mm既能确保地基的整体加固效果,又能保证加固工程的经济性。
高压注浆技术在加固桩基中的应用探讨摘要:本文主要采用高压旋喷桩工作原理对桥梁桩基进行加固的方案,对既有桥梁桩基承载力进行加固设计,并通过对桥梁的单桩承载力计算,以及对桥梁整体安全性分析;结合地质资料、桥梁类型、恒活载形式计算桩长及桩顶力。
复合地基加固桩基承载力估算,采用合理的施工方法对高压旋喷桩施工过程中的桥梁桩基承载力加固进行控制处理,取得了良好的加固效果。
关键词:高压注浆;加固;桩基注浆具有特定性质的材料或用其配制成的浆液,以一定的压力注入地基岩土体内使其渗透、充填或置换,经胶凝或固化后改善地基的物理力学性质,达到加固、防渗、堵漏等目的。
注浆技术来源于工程实践,借助其有施工简便成本低、见效快、适用范围广等优势,目前己成为岩土工程学的一个重要分支,甚至有人提出了“岩土注浆工程学”的概念来加强其研究。
1高压旋喷注浆加固机理高压喷射注浆法利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备将浆液或水以20~40MPa的高压从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体。
当水泥浆液在高压的状态喷射入土体中时,土体受到的冲击过大,速度过快,喷射流动压会超过土体结构允许的最大强度,这时,土粒会从土体上掉落下来。
其中,有一部分土粒随浆液浮出水面,而剩余土粒在离心力与重力等的影响下,和浆液混合,而且会按照一定的浆土比、质量等有规律的排列起来,待浆液凝固后,会形成一个固结体。
1.1注浆材料喷射注浆材料是注浆技术中重要环节,浆材的品种和性能的好坏,直接关系到工程的质量和造价,其原材料包括主剂和助剂,助剂有固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂、悬浮剂和膨胀剂等。
注浆材料的要求如下:浆液粘度低、流动性好;浆液的稳定性好;浆液无毒、无臭,不污染环境,对人体无害;浆液对注浆设备、建(构)筑物无腐蚀性,且容易清洗;浆液固化时无收缩,固化后有一定的粘结性;浆液结石率高,固结体有一定的强度和抗渗性;固结体耐老化、耐腐蚀;材料粒度细;浆液配置方便,原材料来源广、价格低。
浅谈高压旋喷注浆技术在桥墩基础加固上的运用
杨新杰;聂腾;赵相亭
【期刊名称】《大科技·科技天地》
【年(卷),期】2012(000)011
【摘要】高压旋喷注浆技术是各种注浆技术手段中技术要求和设备要求较高的一种注浆方法。
它对于一些特殊的地层,岩性,部位的处理所达到的效果远优于其它的各类注浆方法。
能真正起到加固基础,提高地基的抗剪抗压等的有效强度,改善软弱地层的变形模量,达到提高其承载能力的目的。
本文结合开县镇江大桥桥墩基础加固整治实例,探讨高压旋喷注浆技术在这类病害中的应用。
【总页数】2页(P148-149)
【作者】杨新杰;聂腾;赵相亭
【作者单位】重庆地勘局南江水文地质工程地质队;重庆地勘局南江水文地质工程地质队;重庆地勘局南江水文地质工程地质队
【正文语种】中文
【中图分类】TU472.36
【相关文献】
1.浅谈高压旋喷注浆方法在桥梁隧道基础加固中的运用 [J], 陈宏科
2.高压旋喷注浆在桥墩基础托换加固处理中的应用 [J], 于景奎
3.高压旋喷注浆法加固基础渗漏技术在法斯河水库的运用 [J], 甄桢;张育甦;张艳玲
4.探讨如何运用高压旋喷注浆技术加固高速公路软基 [J], 付强
5.浅谈高压旋喷注浆技术在地基加固中的应用 [J], 褚庆锋;李聪伟;张长春
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高压旋喷注浆法在建筑物桩基托换加固中的应用发布时间:2022-09-04T03:10:19.614Z 来源:《建筑创作》2022年第3期作者:沈柱[导读] 现今我国建筑工程在地基施工建设中经常会因为一些问题影响其地基的质量和稳定性沈柱南京同力建设集团股份有限公司,江苏南京210046摘要:现今我国建筑工程在地基施工建设中经常会因为一些问题影响其地基的质量和稳定性,进而会影响建筑物的建设质量,更会影响人们的生命安全与财产安全。
建筑物在地基施工建设中经常使用高压旋喷注浆法对地基进行加固,其加固方法在应用之后能够有效降低地基的沉降速率,也能够保障建筑物的稳定性,其加固效果更高。
笔者将针对某工程建设中的不均匀沉降原因进行分析,并对高压旋喷注浆法的技术应用进行分析,从而保障建筑物的整体建设质量。
关键词:高压旋喷注浆法;建筑物;桩基;托换加固;应用引言:高压旋喷注浆方法在使用的过程中其喷嘴能够以水平方向形成高压喷射流,进而对土体进行切割的同时也能够对水泥土地进行加固,更为高效的对其地基施工建设质量进行保障。
喷嘴运动的方法最要有几种,旋喷法是现今建筑物地基加固中最为常用的方法。
在实际施工使用中其加固方法主要针对淤泥土质、软塑以及可塑的黏土、碎石土等环境施工,其方法不适合使用在粒径块石较大的施工环境。
笔者将以实际的工程建设技术使用进行分析,为建筑工程行业提高其加固技术以及施工质量奠定基础保障。
1 工况条件本文以某小区商住楼为例进行工程建设的技术应用分析,其工程项目主要以八层楼高为主,其结构为现浇框架,在施工中主要以人工挖孔灌注桩,其建筑工程为2003年建设,在2005年初部分桩基产生不均匀沉降的情况,建筑物的安全与使用质量得不到保障,上部分的结构也产生了裂缝。
根据施工现场的土质勘察结果进行了解,其地基主要以人工填土的三系砂岩构成,人工填土的厚度大约在18-19米,上部为粉土构成,下部为碎砂岩块,其土质的缝隙较大的同时也较松散,在遇水之后会产生压密性沉降,其工程建设质量较低。
探究高压旋喷注浆在桥梁桩基补强中的应用摘要:在桥梁桩基补强中,应用高压旋喷注浆技术可以起到良好的补强效果。
本文首先对高压高压旋喷注浆加固机理进行阐述,然后结合我国揭惠高速公路K11+730中桥设计的实际案例,对高压旋喷注浆在桥梁桩基补强中的实际应用进行分析。
关键词:高压旋喷注浆;桥梁桩基补强;桩基补强方案前言高压喷射注浆法具有实用范围广、施工简单、固结体形状可控、浆材来源广、固结体渗透系数小、桩身强度高、环保效果好等优点,其本身是利用钻机将带有喷嘴注浆管钻进到制定位置,利用高压设备,以20~40MPa的压力将浆液与水从喷嘴中喷射出,让土体得到破坏,让土颗粒与水泥浆得到重新排列的工艺手段。
一、高压旋喷注浆加固机理高压旋喷注浆的成桩作用旋喷时,高压射流旋转边会缓慢提升,切削破坏周围的土体,而被切削下来的土颗粒会被喷射浆液予以置换,因为液流作用,会将其带到地表,而在离心力、喷射动压和重力作用下,其余土颗粒会依照质量在横断面进行重新分布,在凝固之后,会形成一种渗透性小、强度高的土网格结构。
其加固作用包含了剪切破坏、搅拌混合、置换、压密填充和固结。
二、工程实例(一)工程概况该工程在揭惠高速公路,其中A1标点位于揭阳市榕城区仙桥镇路禄宜村,和省道S234线相接,路线为南北走向,途径湖心村,终点为普宁市麒麟镇莲溪村。
在K11+730中桥设计中,采用了1*20m预制小箱梁的上部结构,扶壁台接承台接群桩基础的下部结构。
钻孔灌注桩的桩基础,性质为端承桩,0#、1#台是双排桩基础,为左右幅布置,各6根桩基布置,合计共24根。
其中0#-1、0#-2、0#-4、0#-7桩基利用了冲击钻机成孔工艺,设计桩长是16.7m、桩径是1.3m,混凝土灌注时间是2015年1月4日至2015年7月17日,在2016年1月15日到2016年3月5日,利用钻孔取芯检测方法完成检测工作,每根桩基抽芯的检测各钻取2个孔。
经过抽芯,可以发现0#-1桩基抽芯第一孔桩底下0.60m是微风化花岗岩,其余是土状强风化花岗岩;第二孔桩底下约1.0m是微风化花岗岩,其余是土状强风化花岗岩;0#-2桩基抽芯桩底下是中风化花岗岩,岩芯较破碎,整体为灰黄色的块状结构,层厚为1.5m,裂隙较发育,持力层不对端承桩设计要求予以满足;0#-4桩基抽芯桩底下为中风化夹强风化花岗岩,持力层不能对端承桩设计要求予以满足;0#-7桩基抽芯第1孔桩底下为0.3m中风化夹强风花岗岩,易碎;其下为中风化花岗岩,岩芯完整多呈长柱状,第2孔桩底下中风化花岗岩,岩芯完整多呈长柱状,持力层不能对端承桩设计要求予以满足。
应用高压旋喷注浆对桥梁基础进行加固的探索富泥【摘要】高压旋喷注浆技术主要用于地基加固,提高地基的抗剪强度,改善土的变形性质,从而达到提高基础承载能力的目的.结合广东某高速公路一座小桥桥台的加固实例,介绍高压旋喷注浆在处治这类病害中的应用.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2004(000)009【总页数】2页(P92-93)【关键词】公路桥梁;高压旋喷注浆;桥梁基础;加固【作者】富泥【作者单位】中铁十九局集团第四工程有限公司,内蒙古,通辽,028000【正文语种】中文【中图分类】U443.171 高压喷射注浆技术简介高压旋喷注浆是高压喷射注浆技术的一种,高压喷射注浆技术是在静压注浆的基础上,应用高压喷射技术发展起来的。
由于静压注浆对颗粒细小的砂类土和含泥量大的粘性土等软弱地基,浆液不能均匀渗透,加固效果较差。
随着科学技术的发展,高压水喷射流切割技术在水力采煤等方面的应用,为高压喷射注浆技术的产生创造了坚实的物质条件和理论基础。
高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管,置入土层的预定深度后,以20 MPa左右的高压喷射流,强力冲击土体,将浆液与土在水动力的作用下搅拌混合,经过凝结固化,便在土中形成固结体。
固结体的形状和喷射流移动的方向有关,一般有旋转喷射和定向喷射两种注浆方式。
定向喷射(简称定喷)施工时,喷嘴一面喷射一面提升,喷射方向固定不变,固结体形如壁状。
定喷通常用于基础防渗,也可用于改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程。
旋转喷射(简称旋喷)施工时,在土层中钻一个孔径为50~108 mm的小孔,喷嘴一面喷射一面旋转和提升。
经过凝结固化的固结体呈圆柱状,固结柱体的直径为0.4~2.0 m,施工灵活简便,适用范围较大。
采用不同的浆液配方,可获得所需的固结体强度。
一般采用水泥浆液时,在粘性土中固结体的抗压强度可达5~10 MPa,在砂类土中可达10~20 MPa。
高压旋喷注浆技术主要用于加固地基,提高地基的抗剪强度,改善土的变形性质。
高压旋喷注浆工艺在桥梁隧道基础加固中的应用探析
摘要:本文依据工程实例,对高压旋喷注浆工艺在基础加固中的应用做了较为详尽的阐述,有一定参考价值。
关键词:高压旋喷注浆;基础加固
一、高压旋喷桩技术原理
高压旋喷桩通过高压旋喷流切割破坏土体作用、混合搅拌作用以及压密作用,致使浆液与土粒强制搅拌混合凝固后,便在土中形成一个加固土体。
现有的高压喷射注浆技术施工压力已达40 MPa,可分为高压与超高压两种工法,施工深度可达25 m ~40 m,加固体最大直径可达 2 m,且强度稳定。
旋喷法可控制加固范围,能够连成一片,旋喷成垂直桩、水平桩和斜桩,也可制成一定间距的桩柱体,只要适当调配硬化剂的用量,便能使各个施工对象得到相应的强度。
二、高压旋喷桩在桥梁基础加固中的工程应用
1.工程概况
该桥是一座二级公路上的桥梁,桥长45 m,桥面宽16 m;其上部结构为 3 孔悬臂箱形梁桥,左右幅由两座独立桥梁组合而成,桥面铺装成一体,桥面纵坡 1. 5%; 下部结构为钢筋混凝土排架桩墩,桥梁的基础为双层钢筋混凝土扩大基础,左右幅基础平面布置详见图1,扩大基础底长、宽分别为 6. 4 m,3. 0 m,高度为2. 4 m,上下两层高度一样均为 1. 2 m,阶宽为0. 5 m。
基础周边土层自上而下为人工填土( 厚度 1. 8 m ~ 2. 0 m) 、砂砾土( 厚度11. 2 m ~12. 6 m) ,下部为基岩及其风化层,扩大基础底置于砂砾土层上,基础埋深 3. 62 m。
由于地质条件的变化或勘察误差等原因,持力层砂砾层实际承载力比原勘察时低( 经后期重新勘测判定,砂砾层实际呈松散状,承载力基本容许值200 kPa,桩侧土的摩阻力特征值qs= 22. 5 kPa,重度为19 kN /m3) ,造成基础持力层承载力不能满足原设计要求,从而引起桥梁使用过程中出现较大的沉降,桥面铺装已经出现局部损坏,经过技术鉴定需要进行加固。
2. 设计加固方案选择
根据桥梁的工程地质情况、施工能力及相应的工程经验,拟采用高压旋喷二重管法成桩进行加固。
3.设计参数选定
3. 1 确定旋喷桩直径
旋喷桩固体尺寸的大小主要由土的种类以及密实程度、注浆管类型、喷射技术参数等共同确定。
参照地基处理手册有关资料,经计算和结合工程经验,成桩固结体有效直径取0. 45 m,根据土壤情况、施工设备的选择以及复喷等因素,并通过工程类比确定固结体设计直径为0. 8 m。
3. 2 旋喷桩数量的确定
1) 计算加固所必须的固结体的总面积A桩。
其中,K1为柱桩的安全系数,一般桩基采用K1= 2. 0; W1为基础承担的最大荷载,根据原设计文件,本桥梁W1= 7 797. 926 kN; A1为基础底面面积,本桥梁A1= 6. 4 × 3 = 19. 2 m2; σ0为修正后的地基容许承载力,根据规范计算得出σ0= 257. 95 kPa,相当于新规范的[fa]; σ桩为固结体材料强度,取4000 kPa,相当于fcu,k。
由以上各指标数据代入式( 1) 计算,得出固结体的总面积A桩=1. 634 m2。
2) 旋喷桩加固总面积A桩求得以后,再结合第2. 3. 1 节中确定的有效直径D,便可算出加固所需的旋喷桩数量m:
其中,F 为旋喷桩固结体的有效截面面积,m2,本次成桩加固体有效直径 D 取0. 45 m。
由以上各指标数据代入式( 2) 计算,得出旋喷桩数量m =10. 27,则m 取11 根,实际上对于一个扩大基础,采用11 根高压旋喷桩加固扩大基础。
由于本桥梁为左右幅组合而成,根据规范,本桥梁基础加固时,旋喷桩的数量确定为19 根。
3. 3 高压旋喷桩的布置
通过高压旋喷桩承载能力验算,根据工程条件采用高压旋喷桩桩径为0. 8 m,扩大基础共采用19 根旋喷桩加固基础。
根据以上设计参数,结合地质条件和工程经验,并通过对基础的受力分析,本工程的布孔形式采用分散群桩布孔,其中孔距取值为2d ~3d( d为高压旋喷桩设计直径) ,即 1. 6 m ~2. 4 m。
布置形式见图1。
3. 4 确定旋喷桩长度
旋喷桩长主要取决于需要加固土层的厚度,其一般视建筑物的设计要求和地
质条件而定,并应满足地基的强度和变形的要求。
1) 确定加固后的扩大基底最大应力Pmax值。
根据设计资料可知,基础顶部设计竖向荷载为N1= 4 001. 4 kN,扩大基础自重N2= 1 867. 48 kN,作用于墩、台上各外力对基底形心轴之力矩M =964. 52 kN·m。
根据上述扩大基础旋喷桩布置方案,加固后扩大基础长宽分别变为7. 2 m,3. 8 m,基础高度不变,则加固后的扩大基础自重N3= 2 606. 71 kN,同时加固后扩大基础的基底最大应力Pmax,Pmin也较原来有所改变,可由式( 3) 计算而得,由以下各指标数据代入式( 3) 计算,得出加固后的扩大基底最大应力Pmax= 297.
2 kPa。
其中,fsp,k为复合地基承载力特征值; Ae为 1 根桩承担的处理面积,Ae= 7. 2 × 3. 8 /11 = 2. 487 m2; Ap为桩的平均截面积,Ap= 0. 5 m2; fs,k为桩间天然地基土承载力特征值,fsk为砂砾土承载力基本容许值,取200 kPa; β 为桩间天然地基土承载力折减系数,取0. 5; Ra为单桩竖向承载力特征值,kN,按式( 5) ,式( 6) 计算取较小者; fcu,k为与旋喷桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块( 边长为70. 7 mm 的立方体) 在标准养护条件下28 d 龄期的立方体抗压强度平均值,本桥梁取 4 000 kPa; η 为桩身强度折减系数,可取0. 33。
3) 计算旋喷桩长度。
根据已确定的单桩竖向承载力特征值,由式( 6) 来计算旋喷桩长度,计算结果h =7. 79 m≈8. 0 m,故旋喷桩长度取8 m。
综合有关影响因素和经验结论,在本桥梁基础加固的时候,旋喷桩的长度取值为距扩大基础顶面10. 4 m,即在扩大基础底面以下延伸8 m。
其中,n 为桩长范围内划分的土层数; hi为桩间第i 层土的厚度; qsi为桩间第i 层土的侧阻力特征值,本桥梁qsi取22. 5 kPa;qp为桩端地基土未经修正的承载力特征值,本桥梁qp取200 kPa。
3. 5 其他参数
根据工程特点及场地地质条件,高压旋喷桩成桩采用二重管法,在注浆中压
缩空气压力拟定0. 7 MPa,流量为 3 m3/min,喷嘴孔径及个数分别为 2 mm,1 个; 水泥浆液压力拟定30 MPa,流量100 L /min,喷嘴孔径及个数分别为 2 mm,1 个; 注浆管外径50 mm; 提升速度15 cm /min; 旋转速度15 rpm; 水泥浆采用52. 5 级普通硅酸盐水泥与清水调制,水灰比1 ∶1,其参数在试喷时根据实际情况进行调整。
3. 6 加固效果
为了检验采用高压旋喷桩对本桥梁地基的加固效果,施工后对旋喷桩进行开挖检查、取芯及载荷试验,质量检验均满足设计规范要求,同时根据在加固处理完成后再次投入使用期间对本桥梁进行长期观测结果,表明该桥墩下沉已很微弱,特别是在再次投入使用的三个月之后,基本未见沉降,总的变形数据远小于设计及规范允许的范围,表明加固效果达到预期的目的,加固效果良好。
结语
高压旋喷桩在现有桥梁基础加固中应用越来越广泛,通过本次高压旋喷桩在桥梁基础加固中的成功应用,进一步验证了该方法的可行性和经济性,取得了良好的社会经济效益,值得深入研究和推广。
地基基础加固中设计,应根据工程的地质条件和工程具体特点,确定技术可行、经济合理的地基基础加固方案。
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