浅谈高压旋喷桩施工技术及工艺参数确定方法
SCI一’FECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2008年第18卷第35期
收稿日期:2008一lO一29
文章编号:1005—6033(2008)35—0132—03
浅谈高压旋喷桩施工技术及工艺参数确定方法
杨晓红
(巾铁十二局集刚建安公司,山两太原。030024)
摘要:阐述了高压旋喷桩施工技术理论要点,结合工程实例,采用多种不同水泥掺量配制浆液进行L.r-,最终确定了适合工程实际的技术参数。关键词:施工技术;高压旋喷桩;工艺参数中图分类号:U216.4
文献标识码:A
水:饮用水。
l
高压旋喷桩的基本概念
高压旋喷桩也称高压喷射注浆法施-T..是利用钻机把带有喷嘴的注
3.2现场试桩浆液配制
水泥浆液分别按O.80.0.90,1.00.I.10。I.20.1.30的水灰比进行制备,安装两台譬JI{{{灰浆搅拌容器罐拌制水泥浆液,一台制浆、一台储存浆液供喷射使用。原材料按配合比计量后,配制水泥浆液进行搅拌.搅拌必须均匀,搅拌时间大于3rain。浆液必须经过筛网过滤.过滤在筛网上的
浆管钻人至土层设计深度,以20MPa一40MPa的压力把浆液或水从喷嘴
巾疃_}l{,喷射流冲击破坏土层及预定形状的空间。当能量大、速度快和脉
动状的喷射流的动压力大于土层结构强度时,土颗粒便从土层巾剥落下来,一部分细粒土随浆液或水冒出地面.其余土颗粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下,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,这样注入的浆液将冲下的部分土混合凝结成同体,从而达到加同土体的目的。
浆渣要随时清除.避免堵塞管路和喷嘴。
各水灰比配制的浆液,通过现场高压喷浆试桩(压力为20MPa)水灰比为O.80配制的浆液喷射较为用难,考虑到喷射压力过大,影响桩径等lj!j{素,故采用0.90~1.30的水灰比。3.3试桩工艺过程
3.3.1
2高压旋喷桩工程实例
在新建铁路币台温线站前丁程第1标段内,共设汁有高压旋喷桩
9500
工艺流程(见图1)
m(418根).其里程为K146+000一K154+347.08;DK2“00一DK2+
图l工艺流程图
3.3.2钻机就位
993.46,由中铁十二局币台温铁路1二程指挥部第i项目部承建。
本标段依据设计要求,高压旋喷桩采用单重管喷射方法进行成桩施
工。它是利蹦钻机把带有唢嘴的注浆管钻进至土层的设计位置后,以高
压设备使浆液为20MPa一40MPa的高压喷射流从喷嘴巾喷射j_Ij来,冲
击破坏土体,同时钻杆以一定速度渐渐向上提升,将浆液与土粒强制搅
钻机安放在设汁的桩位上.钻杆垂直对准孔位,倾斜度不得大于I.5%.施工场地平整,要有良好的排浆设施。
3.3.3钻孔插管
钻孑L前先喷水试机,钻孔与插管两道工序同时进行,为防止泥沙堵塞唢嘴,须连续喷水钻至设计深度,要求钻孔位置与设计位置不得大于
50mill。
拌混合,浆液凝同后,在土巾形成一个网形固结体。
2.I
高压旋喷桩试桩的选择
为了更准确地获得高压旋喷桩施T技术参数,施工前选择了具有代
表性的两处地段进行成桩工艺性试验。水泥用量按100ks/m,135kg,m.
t50kg,m和170k咖各2根.两处地段共B根试桩.见表l。
表l试桩桩号及原材料参数
里程及桩号K149—23一A4号
K149—23一A9号
K
3.3.4喷射作业,
。
在钻孔喷射过程中,检查各管路连接部位密封情况,无异常现象后.
早强减水剂掺量,%
2.52.5
2.5
水泥用量,(kg/m3)
100100135135150150170170
水灰比
1.001.001.oo1.oo1.ool,001.001.00
开始进行喷射注浆作业。
从钻至的设汁深度提升喷射注浆管。由下而上喷射注浆,提升速度
为O.30rrdmin~0.50m/rain、喷射压力为15MPa一20MPa、旋转速度为
149—89一A53号
K149—89一A58号Ki49-89..-A43号
K149—89一A48号
2.52.52;52.52.5
dmin,当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时.卸
管后喷射的搭接长度不得小于100inin.以保证水泥土周结体的整体
J5r/rain一25
性。
3.3.5复喷作业
根据设计的桩径或喷射范嗣的要求,采刚复喷的方法扩大加T范围,在第一次喷射完成后,重新将旋喷管插入设汁要求复喷位置。进行第二次喷射。3.3.6拔管冲洗
喷射注浆施丁完毕后,把注浆管等机具设备冲洗干净.管内和机内不得残存水泥浆?再把浆液换成水在地面上喷射.以便使泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排…。3.3.7移动机具
将钻机等机具设备移至新孑L位上进行下~个桩基施1-。试桩施丁全过程,值班技术人员和试验检测人员毖须时刻注意观察监控浆液初凝时
K149—23一A15号K149—23一A16号
2.2试桩需要确定的参数
高压旋喷桩技术参数主要包括:喷射压力、浆液流量、喷嘴直径、喷
嘴个数、提升速度、旋转速度、桩身直径、水灰比、水泥土无侧限抗压强度
等。
以上参数通过施丁现场试桩确定。
3试桩施工工艺
3.1使用材料
水泥:浙汀兆山新星集I州生产的P・032.5普通硅酸盐水泥。,132
间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设汁要求,并随
时做好记录。
杨晓红浅谈高压旋喷桩施丁技术及T艺参数确定方法
本刊E-maihbjb@mail.sxinfo.net
科技研讨
桩径500mm的设汁要求。
4水灰比参数的试验
高压旋喷桩水泥浆液的水灰比要满足喷射T艺要求.水泥浆液的水灰比越小,高压喷射注浆处理地基的强度越高。岗受施1一巾注浆设备的限制.水灰比太/J,H寸.喷射有闲难;水灰比太大时,影响桩身水泥土无侧限抗压强度。为了取得理想的水灰比参数,在室内和施工现场进行了多次试验,最终确定水灰比为1.00。试验参数见表2。
表2高压旋喷桩室内密度测试值与现场实测密度值
序号水灰比
水泥,g
I
O.80
lll1ll
通过对试桩工艺过程的监测,水泥JI{;j缴为170k#m的喷射压力为
20
MPa;提升速度为O.30m/min;浆液流量为220.8lJm;旋转速度为15I,
mill;水灰比为I.00。
水泥朋量为150kg/m的喷射压力为20MPa;提升速度为0.35m/min;浆液流量为194.8lffm;旋转速度为20r/rain;水灰比为1.oo。
水泥JH{量为135kg/m的喷射压力为15MPa;提升速度为0.40浆液流量为175.3Lhn;旋转速度为20r/min;水灰比为1.00。
水泥用量为100k#m的喷射压力为15MPa;提升速度为0.50m/min;浆液流量为129.9L/m;旋转速度为20r/min;水灰比为1.00。
上述各参数试桩,lm实际水泥用量与预定的Iln水泥州量基本一致。
m/min;
水,g
820923
1lI
外加剂/g
252525’252525
室内密度测试值/(g/em3)
1.581.551.531.481.451.40
现场密度实测值/(g/cm3)
1.591.561.541.501.451.42
0000000000()o000000
2
3
O.90
1.00
025128230
7试验检测参数的确定
通过现场各项水泥材料用量试验结果,最终确定以下符合技术要求的参数进行桩基施T。提升速度:O.35trdmin;旋转速度:20r/rain;喷浆压力:20MPa;浆液流量:195L/m(水泥用量为150kg/m);喷嘴直径2rain-3mm;喷嘴个数1个一2个;桩身直径500mill;水灰比1.00;水泥土无侧限抗压强度不小于2.8MPa。
4
5
1.101.201.30
6l332
5喷浆量及单位水泥用量现场检测
5.1喷浆量均匀性
在试桩过程巾确定单位水泥用量、单桩水泥总用量、单位喷浆量和单桩总喷浆量的基础上.通过喷射压力和提升速度控制喷浆流量,有效保证桩身直径和注浆均匀性。5.2试验参数与实际工作参数
5.2.1
8轻型动力触探试验
8.1水泥用量为170kg/m的试桩触探试验
通过对15号桩(K149+208.70)的轻型动力触探试验.触探击数最小值为127击,最大值为157击。
桩间土轻型动力触探试验结果,每30cm为19击、16击、2I击、2l击、13击、17击、15击,贯人深度为2.1m。试验落锤数比桩身落锤数最小值小8倍。
8.2水泥用量为l50kgm的试桩触探试验
通过对48号桩(K149+819.00)的轻型动力触探试验,触探击数最小值为110击,最大值为125击。
桩问土轻型动力触探试验结果,每30cm为“15击、7击、17击、19击、18击、22击、16击,贯人深度为2.Im。试验落锤数比桩身落锤数最小值小14倍。
8.3水泥用■为135kg/m的试桩触探试验
通过对53号桩(K149+821.00)的轻型动力触探试验,触探击数最小值为98击,最大值为105击。,
桩间土轻型动力触探试验结果,每30cm为14击、8击、12击、18击、23击、18击、19击,贯人深度为2.1In。试验落锤数比桩身落锤数最小值小1倍。
8.4水泥用量为100kgm的试桩触探试验
通过对4号桩(K149+202.70)的轻型动力触探试验,触探击数最小值为95击,最大值为lOl击。桩问土轻型动力触探试验结果.每30落锤数比桩身落锤数最小值小9倍。
cm
按水泥用量170k∥m计算喷浆量
水泥用量170kg/m;设汁桩长2lm;单桩水泥用量170x2l=3570
(kg);水灰比1.00;早强减水剂掺量2.5%;水泥浆液配合比1:1.00:0.025;水泥浆液实测密度1.54eCcm3;喷射压力20MPa;提升速度0.30m/min;理论单位喷浆量170×(I+1),1.54=220.8(um);理论单桩喷浆总量220.8x2l-4636.8(L)一4637(L);实际单桩水泥总用量3650kg;实际单位水泥用量3650/21.173.8(kgCmh
5.2.2按水泥用量150kgm计算喷浆量
水泥用量150kg/m;设汁桩长17.1m:单桩水泥用量150x17.1=2565(kg);水灰比1.00;早强减水剂掺量2.5%;水泥浆液配合比l:1.00:0.025;水泥浆液实测密度I.54gCcm3;喷射F匠力20MPa;提升速度0.35ndmin;理论单位喷浆量150x(1+1),1.54=194.8(um);理论单桩喷浆总量194.8x
17.1=3
331.1(L)一333l(L);实际单桩水泥总用量2600kg;实际单位水
泥用量2600117.1=152.0(kgm)。
5.2.3按水泥用量135kg,m计算喷浆量
水泥用量135kg/m;设汁桩长21m;单桩水泥用量135x21=2835(kg);水灰比1.00;早强减水剂掺量2.5%;水泥浆液配合比l:1.00:0.025;水泥浆液实测密度1.54g/cm3;喷射压力15MPa;提升速度0.40
2l-3
m/min;
理论单位喷浆量135×(1+1)/1.54=175.3(L/m);理论单桩喷浆总量175.3×
6引.3(L)一368l(L);实际单桩水泥总用量2
800
kg;实际单位水泥
为13击、9击、IO击、14击、19击、22击、18击.贯人深度为2.1Irl。试验
用量280012l=133.3(kI;;,m)。
5.2.4按水泥用量i00keCm计算喷浆量
水泥用量100kg/m;设汁桩长21m:单桩水泥用量IOOx2I-2100(kg);水灰比1.00;早强减水剂掺量2.5%;水泥浆液配合比I:1.00:0.025;
9结语
通过对高压旋喷桩施T技术重点的阐述,掌握其施T工艺理论及操作要点。在试桩施工过程巾有效控制各施工工艺操作环节,确定试桩工
水泥浆液实测密度1.54g/cm’;喷射压力15MPa;提升速度O.50m/min;理论单位喷浆量IOOx(I+1)/i.54=129.9(Lhn);理论单桩喷浆总量129.9x
2l=2
艺试验参数的准确性.为下一步高压旋喷桩施丁提供适合工程实际并且
可靠、准确的施工数据。
参考文献
[1]林宗元.岩土T程试验检测手册[M]一E京:巾国建筑T业出版社,2005.
(责任编辑:张红)
727.9(L)一2728(L);实际单桩水泥总用量2200kg;实际单位水泥
JH{j量2200/2l=104.8(kg/m)。
6其他参数的现场实测
高压旋喷桩设汁桩径为500-nlll。桩长为17.1m。21m,桩间距2.0m.水泥土无侧限抗压强度不小于2.8M1)a。
高压旋喷桩成桩3天后,对喷射注浆形成的水泥土同结体K寸(桩径)进行了开挖测量。测量的桩径结果在540mm。660mm之间,能满足
第一作者简介:杨晓红,女,1971年1月生,1992年毕业于太原T业大学分析化学々业,_丁.程师・巾铁十二局集I才1建筑安装T程有限公司测试巾心,山两省太原市迎泽两大街169号,030024・
SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2008年第18卷第35期
收稿日期:2008一10—05
文章编号:1005—6033(2008)35—0134—03
预应力T梁翼缘板应力分析及对策
文剑锋
(太原市市政工程设计研究院交通二所.山两太原,030002)
摘要:论述了预应力rl’梁在施加了预应力后翼缘板的应力分布情况,得出翼缘板在预应力作用下的最大、最小主应力的变化规律,并提出了翼缘板的安全对策。关键词:预应力T梁;翼缘板;应力分析中图分类号:U443
文献标识码:A
图l巾跨径为40m,汁箅跨径为38.86In’梁长39.96m,梁高2.5ln'支点距梁端0.55m,主梁间距为2.2m,其预制宽度为1.6m(边梁1.9m)。冀缘板问留有0.6111的湿接缝.以加强梁的整体性。主梁肋厚O.16m,马蹄宽0.4m,支座采麒板式橡胶支座础具采蜊钢质锥形锚具(弗式锚具)。锚垫板尺寸有140mm×140rain和140mmx360into两种,厚度为16锚塞(锚杯)长为58
am。
am。
我国市政公路预应力桥梁首先是从简支式桥梁结构开始。简支梁构造简单、受力明确,与普通钢筋混凝土桥梁相比,南于采用预应力,可避免梁下缘11}现拉应力,故截面小、重量轻。可使桥梁跨越能力增大。我国最常用的预应力混凝±简支粱的截面形式是T形梁,标准设计跨径为25
m一40
m,一般采用后张法施工。现在,大吨位预应力的梁桥越来越多,其
问题很多。而小吨位的预应力桥在预加力阶段也发现不少问题.诸如:某些部位如锚同端、翼缘等处的应力较复杂,经常产生裂缝,造成破坏,这
主梁和翼缘板湿接缝采州C40混凝土,预应力钢丝采用碳素钢丝.
些都需要我们去研究、去认识。
预应力T梁在张拉后.某些部位It:现了大小不等的拉、压应力,尤其
是锚固端上方翼缘板处的应力比较明昆.这些拉、压应力当超过混凝土的容许应力后.混凝土将fl;现裂缝,破坏结构的整体性。例如,在梁端承受了很大的锚头力,因而在T梁锚端上方的翼缘板边缘产生了报应力,此应力足可以使混凝土产生裂缝,所以找出此拉应力区并采取措施是非
单丝直径5iiim.抗托极限强度为16ffcm:,每束24丝.锚下垫板采用
16Mn钢或A3钢,锚具采用45号优质碳素结构钢。预应力钢丝采用碳索钢丝。预应力筋布置见图2。张拉顺序按网2巾钢束编号顺序张拉,锚下
垫饭必须保证与钢束轴线垂直。
钢束布置
常必要的。因此.从设汁者的观点来说,充分掌握施加预应力后各部位的应力分布情况是必要的,以便采取必要措施来抵御这些应力.从而保证
结构的稳定、安全。
图2钢束布置(cm)
1有限元模型建立
本文以跨径为40m装配式混凝土简支梁标准图为例进行分析,见图I.
2应力分析
2.1程序简介’
ALGOR
内墨兰皇面
FEAS(SUPERSAP9I)软件是一个综合性大型软件,它涉及
结构分析、场分析、黏性流体动力学等内容。尤其是它包括一个有限元专用CAD系统,既提供了功能强大而手段丰富的有限元网格生成工具,又在相当程序上实现科学计算可视化。数据文件I=-1动生成和汁箅成果整理自动化、形象化.使该程序前后处理相当方便。
2.2有限元模型建立
结构分析的第一步就是建立模型。模型建立的正确与否,是否能够
反映结构的真实情况,直接关系到汁算的结果。本文基于40m预应力混凝土简支梁的构造特点以及预应力的施加特点,选取4种单元来模拟它.从而能真实地反映其结构待点和受力特点。
为了能准确模拟}IjT梁的结构外形,拟采用三维8节点实体单元来进行模拟。另外,本论文不考虑横隔梁的影响。实体模型圈见图3和图4。
上d耻卫
图I装配式混凝土简支梁标准图(cIn)
TalkingabouttheConstructionTechnologyofHighPressureJetGrouting
PileandtheDeterminationMethodsofTechnologicalParameter
YANGXiao-hong
ABSTRACT:This
connecting
with
the
the
theoretical
ofhigh
paperexpoundsengineering
keypointspressure
jet
grouting
to
pileconstruction,and
the
grout
forthe
projects,adopts
differentconcrete
mixingproportionsprepare
construction,anddeterminesthetechnologicalparameterfittinginwiththeconstructionpractice.KEY
WORDS:constructiontechnique;hi{;hpressurejet
groutingpile;technologicalparameter
浅谈高压旋喷桩施工技术及工艺参数确定方法
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
杨晓红, YANG Xiao-hong
中铁十二局集刚建安公司,山西太原,030024科技情报开发与经济
SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2008,18(35)0次
参考文献(1条)
1. 林宗元 岩土工程试验检测手册 2005
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