1.3旋喷搅拌加劲桩施工方案
1.3.1加固机理
采用高压旋喷搅拌工艺,使水泥浆液与土混合搅拌形成大直径的水泥土桩体,其物理力学性能(强度、重度等)将有较大提高,但抗拉、抗剪强度仍然较低;当在水泥土中加筋和锚固件形成加筋水泥土桩锚时,将有效提高其抗剪、抗拉强度;当加筋水泥土桩锚在软土层、砂层中排列组合成结构体时,则形成一种重力锚固式的主动支护与加固体,从而可有效控制土体位移、提高土体的稳定性。
1.3.2能有效约束变形
通过锚锭板和添加水泥外加剂,使水泥土体与锚索之间,水泥土体与原土体之间,能较快产生较高的粘结力,从而在软弱土层中能很快获得较高的锚固力,再通过预张拉,将对被加固边坡的变形产生有效约束作用,如图6-10和6-11所示。
图1-10锚锭板与扩大头示意图
图1-11锚筋张拉锁定示意图
旋喷搅拌加劲桩锚头示意图
1.3.3代替内支撑,改善围护墙体的受力条件
通过多排桩锚产生的锚固力,有效地约束了围护墙的变形,同时多排桩锚对软土的加固也减少了作用于围护墙的压力。此外,多排桩锚对围护结构的多点约束,大大降低了作用于围护墙上的弯矩,改善了围护结构的受力条件,如图6-12所示。
图1-12内撑支护与桩锚支护的作用机理图
1.3.4施工设备及机具
水泥土桩锚桩采用旋喷桩,通过专用钻机进行加固周边土体,形成具有较高强度的锚桩。钻头在钻进、搅拌过程中通过中空杆、喷嘴将一定压力的水泥浆喷出,随搅拌过程将水泥浆与土层充分混合,得到的加固体是搅拌旋喷注浆的复合体。
考虑到对被保护周边环境等的重要性,施工的机具为专用机具,以称慢速搅拌中低压旋喷机具,如图6-13所示。该钻机的最大搅拌旋喷直径达1.5m,最大施工(长)深度达35m。
图1-13慢速搅拌与中低压旋喷机(电动与柴油机二种动力)
1.3.5施工工艺及施工方法
加筋水泥土锚桩采用专用旋喷钻机,成孔直径根据设计图纸,锚筋施工应与开挖紧密配合,正式施工前先开挖深度为按设计锚桩标高、宽度为不小于4~6米的锚桩沟槽工作面。施工示意图如图6-14所示。
施工旋喷搅拌水泥土锚桩,其施工应采用钻进、注浆、搅拌、插筋的方法。宜采用“进退2喷2搅”的施工工艺,锚桩直径为Φ500,水平倾角均为20度、有效桩长为15~17m。由钻杆中空孔,向内旋喷水泥浆液,水灰比0.7:1,旋喷搅拌压力值为15~20Mpa(扩大头部位采用旋喷搅拌的进退次数比桩身增加二次,以保证扩大头的直径)。通过上述钻杆的中空通道,边钻进边搅拌注浆,成孔完毕后将钢绞线及锚头结构件带入设计深度,在插入过程也应注浆。锚筋采用2、3根Φ15.2预应力钢绞线制作,其强度标准值为1720Mpa。
图1-14加筋水泥土桩锚钻机沟槽内施工示意图
1—钢绞线、2—钻杆(旋喷杆)、3—钻机
在施工浇捣围檩前应先绑扎好套在钢绞线上的PVC管,PVC管的下部应插入水泥土桩体内200mm,上部应位于混凝土模板外500mm;钢铰线露于模板外长度不小于700mm,2根钢绞线要穿过围檩的侧面模板与其成90度角。要求在侧面模板的相应位置开2、3个16mm的圆孔,将钢铰线从圆孔中引出,在围檩养护14天后再用锚具锁定钢绞线,正式张拉前先用20%锁定荷载(按每根钢绞线80KN确定)预张拉一次,再以50%、100%的锁定荷载分级张拉,然后超张拉至110%锁定荷载,在超张拉荷载下保持5分钟,观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。
加筋水泥土桩锚施工必须按照分段分层开挖,分段长度不宜大于15.0m,分层厚度不宜大于2.0m,下层土方开挖时,上层的桩锚必须有5天以上的养护时间并已完成张拉锁定。在开槽土方开挖过程中要防止碰撞钢绞线。
1.3.6定位:
当土方开挖沟槽后,应测量标高,并在围护桩上拉线做记号。钻机就位时应准确,底座应垫平,钻杆的倾斜角度应用罗盘校核,钻孔定位误差不超过50mm,孔斜度偏差不超过3度,桩径偏差不超过2cm。
成孔施工前应在场地中挖好排水沟及循环浆池,以避免因泥浆随意排放而影响施工。
1.3.7成孔:
水泥土锚桩采用专用钻机成孔。施工中若遇坚硬土层则采用重复一次引孔法,其余土层采用一次成孔。钢绞线送至设计深度后,进行注浆,待孔口返出的泥浆不含砂粒与土时,退出钻杆同时钢绞线安放完毕。
1.3.8锚筋制作:
锚筋体采用Φ15.2钢绞线制作而成,所使用的钢绞线强度标准值为1720Mpa,在与混凝土压顶梁结合段,采用钢绞线套PVC管的方法施工,2、3根钢绞线要用铁丝固定间距。
所用钢绞线在制作之前应送有关单位检验合格后方可使用。
1.3.9张拉、锁定:
锚筋张拉锁定在锚筋施工结束养护5~7d后进行,锚具为OVM系列锚具,用专用千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉机具事先经过标定,并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。在锁定过程中,采用锚筋拉力计进行校核。
为确保工程安全,每个锚筋张拉至设计抗拔力的110%后,查看有无位移现象后锁定。
1.3.10加筋水泥土锚桩施工要点;
a、钻孔前按施工图放线确定位置,作上标记;
b、钻孔机具选择应满足支护设计对设计参数的要求;
c、加筋水泥土锚桩的筋体采用Φ15.2钢绞线,钻进角度为15度(与水平面夹角),严格按设计要求的钻进角度、桩长及桩径施工;d、锚筋体插入一般间隔时间不超过3h,且应放在桩体的中心位置;
e、锚筋应将锁定在压顶梁上,每根桩锚锁定值应达到设计要求;
f、注浆材料选用42.5级普通硅酸盐水泥净浆,水灰比0.7;水泥浆应拌和均匀,掺入量20%,随拌随用,一次拌和的水泥浆应在初凝前用完;
g、旋喷搅拌的压力为15~20MPa;
1.3.11加筋水泥土锚桩施工参数;
a、搅拌钻杆的钻进、提升速度(0.3~1.0—m/min),误差不大于±10cm/min;
b、搅拌钻杆(轴)的转速(50r/min);
c、钻进、提升各二次,搅拌共四次;喷浆次数四次;
d、施工桩径不得小于设计要求;
e、施工桩长不得小于设计要求;
f、对于流塑~可塑淤泥质土宜不少于20%,每根桩每米水泥用量不少于25kg;
g、桩锚施工时应结合周围环境等监测数据合理调整施工参数。
h、锚桩允许偏差项目控制如下:
序号 项目 允许偏差 检测方法 单位 数值 1 桩锚体直径、长度 mm +50 钢尺量 2 加筋体长度 mm ±100 钢尺量 3 加筋体倾斜度 (°) 1 经纬仪量测 4 加筋体平面位置 mm ±50 钢尺量 5 桩锚体倾斜度 (°) 1 经纬仪量测钻机倾角 备注:设计要求桩径偏差不超过20mm
1.3.12施工中易出现的问题及其处理措施
a、施工注浆过程中如果出现断浆现象,及时停钻,解决施工问题后,重新进行注浆。
b、钢绞线安放应注意:钢绞线放入钻孔之前,应检查钢绞线的质量,确保钢绞线组装满足设计要求。钢绞线安放后不得随意敲击,不得悬挂重物。
c、注浆浆液应搅拌均匀,随搅随用,浆液应在初凝前用完,并严防石块、杂物混入浆液。注浆作业开始和中途停止较长时间,再作业时宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管口。除旋喷外孔口溢出浆液时,可停止注浆。浆体硬化后不能充满锚固体时,应进行补浆。
d、搅拌工艺在砂层中施工,容易出现塌孔,宜采用一次性钻头或旋喷搅拌等工艺来解决塌孔的问题。
e、布置灰浆制备系统应使灰浆的水平泵送距离一般不大于50米,确保注浆压力。若泵送距离大于50米,则每增加20米,注浆压力相应加大1Mpa。
f、电网电压低于350KV时,应暂停施工。
g、本水泥土锚桩施工工艺专业要求级强,如违反施工工艺,会造成质量事故,因此施工过程中要严格按照专门技术要求进行施工。
1.3.13控制斜向钻孔时水土流失的掩护式施工方法
当遇到较高地下水压力作用时,我们将按照下列的施工步骤进行掩护式施工:
第一步:将防喷掩护筒与锚固件、钻杆与钻头组装在一起,放在需支护与加固钻孔的位置旁边,如图1-15;
第二步用开孔钻头在止水帷幕上相应位置按设计角度开孔,钻穿止水帷幕2/3左右,如图1-16;
第三步抽出钻具,将准备好的防喷掩护筒、锚固件、钻杆、钻头安装到钻出的钻孔中,如图1-17;
第四步:将防喷掩护筒的外壁与止水帷幕上开孔的内壁压紧,使护筒外缘弹性密封垫层与止水帷幕上钻孔孔壁紧密结合在一起,并用压紧托架固定住。接下来将护筒中的钻杆与钻机安装在一起,沿设计方向向前钻进到设计的位置,钻进中可以高压旋喷浆液,或注浆,并同时将需要插入的锚筋、锚锭板等徐徐带入到钻孔中。在钻进过程中,通过护筒内的压力调控管控制钻孔内的压力和钻进时需置换返出的水、土数量,如图6-18
第五步钻进到位后,回退钻杆。在退出钻杆临近护筒出口时,拉出封口管,扎紧封口软管。或者用准备好的木塞,把护筒出口塞紧,如图1-19。
第六步等孔内的水泥浆液初凝后,取出防喷护筒,将锚筋与腰梁张拉锁定一起。
图1-15防喷掩护式施工第一步
图1-16防喷掩护式施工第二步图1-17防喷掩护式施工第三步
图1-18防喷掩护式施工第四步图1-19防喷掩护工施工第五步
1.4钢筋混凝土压顶梁及腰梁施工方案
1.4.1顶圈梁与腰梁设计要求
本次工程压顶圈梁采用钢筋混凝土圈梁,规格尺寸为1100×700,1000×400混凝土强度等级为C30;钢筋保护层厚度上面及左右面为35mm,下面保护层厚度为50mm。腰梁采用2根16#工字钢与若干扁铁焊接而成,腰梁对焊连接时,2根工字钢之间的连接焊缝间距不应小于2mm。
1.4.2压顶圈梁与腰梁施工
1、沿沟槽设吊架临时固定型钢,完成围护桩后,在沟槽内按设计要求绑扎钢筋、支模、浇筑钢筋混凝土连结梁,固定工字钢顶端。待混凝土强度达到80%后,方可进行下一道工序施工。
2、腰梁采用2根16#工字钢与若干扁铁焊接而成,腰梁对焊连接时,2根工字钢之间的连接焊缝间距不应大于2mm。
1.4.3施工流程
钢筋混凝土圈梁施工流程须根据现场相关工序(譬如基坑降水、土方开挖等)总体施工进度进行协调、统筹安排。一般的钢筋混凝土圈梁施工流程为:
1、钢筋混凝土围檩的施工工艺流程:
设备、材料进场→现场钢筋加工制作→开槽挖土至围檩底(人工整平)→将埋入圈梁部分的H型钢周围用1cm厚的泡沫板隔离→按设计要求进行钢筋绑扎→支侧模(隐蔽验收)→浇筑商品混凝土→拆模。
1.4.4施工准备
1.施工前必须认真审图并了解设计意图。
2.圈梁施工应采用开槽支模。
3.各节点的配筋必须严格按照图纸施工,并报监理检查后方可浇筑混凝土。
4.所有节点构造均需严格按照设计及规范要求采用焊接或螺栓连接,并按照设计要求及技术规范、规程局部设置加筋板。
5.在基坑开挖过程中须分层挖土,不得超挖,开挖面的高差不得超过2.5m,宜放坡坡度不得大于1∶1.5。
1.4.5压顶圈梁的施工方法
本次工程采用钢筋混凝土压顶梁,混凝土设计强度等级为C35,上面、左右面保护层厚度为35mm,下面保护层厚度为50mm。
1、钢筋:
(1)、钢筋为现场加工制作,根据编制的钢筋供应计划表及工程实际进度,分批供应进场。
(2)、进场的钢筋必须持有质保书(即出厂质量证明书和试验报告单),由专人根据实际使用情况抽取钢筋原材料试件、焊接接头及时送试验室对试件进行力学性能试验;经试验合格后,方可投入使用。
(3)、每批进入加工现场的钢筋,由钢筋翻样员组织人员进行检查验收,认真做好清点、复核(核定钢筋标牌、外型尺寸、规格、数量)工作,确保每次进入到加工现场的钢筋到位准确。
(4)、为确保钢筋绑扎质量,减少返工现象,配两名钢筋看工跟班指导检查施工,及时发现问题、及时汇报、及时解决。
(5)、预埋钢筋在绑扎后,浇捣砼前,经复核位置正确后,应加以电焊固定,浇捣时有专人看护,确保位置正确。
(6)、钢筋保护层采用自制砂浆垫块,应按设计规定的厚度事先采用1∶2砂浆做好带铁丝的垫块(水泥采用普425#)。
2、砼:
(1)、本工程结构混凝土全部采用商品混凝土,
(2)、留置砼强度标准养护试块组数,应按下列规定组数留置。
a、每个工作班不少于1组;
b、按要求留设同条件养护试块。
(3)、浇筑砼前,对砼的运输路线作一周密部署,制定具体运输路线。砼的运输车辆设专人指挥管理,加强现场调度。
(4)、所有浇筑砼用的机具均应在浇筑前进行检查和试运转,同时配专人随时检修。
(5)、砼浇捣完成后,压顶梁上严禁堆载。
(6)、预先按规范要求设计好施工缝,并做好施工缝的处理工作。
(7)、混凝土浇捣的过程控制要点
a、砼的浇捣主要采取插入式振动棒捣固,振动器的操作要做到“快插慢拔”。
b、在振捣上一皮时,应插入下一皮砼的5cm左右以消除两层之间接缝,在振捣上层砼时,要在下层砼初凝之前进行。
c、振动器在使用过程中,每一插点要掌握好振捣时间,振动器插点要均匀排列。
d、在振捣砼时,禁止紧靠模板振动,且应尽量避免碰撞钢筋、预埋件等。
6.4.6腰梁的施工方法
a、按腰梁安装设计图纸和设计交底要求,由甲方配合核定水平标高,以腰梁的轴线拉麻线检验位置,现场丈量复核实际长度尺寸,并按围檩的实际尺寸编号登记,工字钢吊装到位后,进行水平度的调整,检查各连接焊接点和螺栓达到坚固可靠,经监理检查符合要求后,形成完整的钢围檩系统。
b、安装围檩的经轴线偏心度必须控制在设计要求的范围内,围檩安装质量允许偏差范围:标高偏差5cm。
c、加强电焊质量的检查,注明焊缝厚度的,严格按设计要求执行,相邻焊缝位置应错开不小于2m,未注明焊缝厚度的按规范施工作业。焊缝饱满,焊缝表面要求焊波均匀,不准有气孔、夹渣、裂纹、肉瘤等现象,严格执行焊接质量记录验收制度,每道工序完成后,必须清渣自检,经过巡检后由施工负责人通知有关人员检查验收。
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