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近年来,随着我国基础建设尤其是水利工程建设的大量增加,在主要建筑物基槽开挖过程中较多情况下产生深基坑开挖,相应的,形成了较高开挖高边坡,边坡土质大量存在淤泥质或软质塑性粘土和软弱不稳定岩土层,须进行加固处理以保证其坡体稳定性。软土地基通过深层搅拌法或高压喷射注浆法形成水泥土桩,施工工艺较为成熟,处理效果显著,体现良好技术经济性,因此在工程建设中逐步得到了广泛的应用。
目前工程实践中,高压旋喷桩主要应用于作为复合地基提高承载力及防渗止水较为常见,运用其改良提高土体抗剪强度特性,提高斜坡体整体稳定的工程实例相对较少,其作用机理主要为:高压旋喷桩加固土体后形成加固体,并与周边土体形成复合地基,共同承受外部荷载,即不稳定土体产生的滑动力,以提高边坡整体受力特性,确保坡体稳定。与CFG、水泥搅拌桩、碎石桩其他复合地基型式相比,高压旋喷桩在处理淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土等地基时效果更好,处理的深度较深,强度指标显著提高。
由于高压旋喷桩的加固效果与土质情况、施工中所采取的技术参数均有密切关系,一般均需要通过室内和现场试验来确定旋喷桩的设计强度指标、直径等,因此试验尤其是现场试验在目前高压旋喷桩的设计与施工中占重要地位。近年来对高压喷射注浆防渗施工虽有一定的研究,主要在防渗灌浆止水、提高承载力、改善动力特性防止地基液化等方面,但边坡应用高压旋喷桩加固施工抗滑机理、变形破坏规律及等研究不多,对试验尤其是现场试验的研究相对较少。
本人基于长洲水利枢纽三线四线船闸引航道边坡加固工程,过对现场生产性试验的研究,进一步确定施工工艺,获取高压旋喷桩施工中空气、浆液的压力、流量、提升速度、旋转速度、添加剂的掺用等各项参数的最优化组合,并通过钻孔取样进行室内方式进行检测,为大规模施工作业提供技术指导依据,同时可修订部分理论设计或室内试验拟定的指标参数,以期达到设计文件提出的各项技术指标要求。主要的研究内容如下:
(1)该工程场地内存在淤泥质粉质粘土及软~可塑的粉质粘土层,含有少量有机质,且含水丰富,根据室内模型及设计阶段的试验性研究,旋喷桩成桩质量不理想,其水泥胶结体效果比较难达到预期效果。现场生产性试验拟采取复喷、掺入掺和物等方式对该地层进行试验,并对水泥浆液压力、提升速度、复喷次数、掺和物等进行各种参数组合试验,以便获取最优化组合。
(2)由于该工程地层土壤类型多样,其密实度、含水量、土壤颗粒组成和地下水状况差异很大,如采用单一的技术参数进行喷射注浆,则会形成直径大小较为不匀称的固结体,从而导致旋喷桩直径不一,影响抗剪强度及承载力等指标,因此,针对不同特征的土层,需采取相对的措施来完成注浆,特别对硬土部位、深部土层,拟通过适当减缓旋喷提升速度、旋转速度或增加旋喷水泥浆压力等进行试验,以改善旋喷效果。
(3)由于浆液析水作用,一般均有不同程度的收缩,易造成固结体顶部出现凹穴现象,对加固土质量较为不利,需采取合适的工艺措施进行清除。
(4)水泥的用量与喷射压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等直接相关,需通过现场试验,确定合理的水泥用量。
(5)设计阶段的试验性研究分别采用了三管法和双管法进行对比试验,考虑到该工程坡体需加固土层的地下含水量较高,最终推荐施工阶段采用双管法进行,但由于试桩样本相对较少,需在生产性试验阶段结合成桩效果、强度指标检测等进一步验证双管法施工的合理性。
目前工程实践中,高压旋喷桩主要应用于作为复合地基提高承载力及防渗止水较为常见,运用其改良提高土体抗剪强度特性,提高斜坡体整体稳定的工程实例相对较少,其作用机理主要为:高压旋喷桩加固土体后形成加固体,并与周边土体形成复合地基,共同承受外部荷载,即不稳定土体产生的滑动力,以提高边坡整体受力特性,确保坡体稳定。与CFG、水泥搅拌桩、碎石桩其他复合地基型式相比,高压旋喷桩在处理淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土等地基时效果更好,处理的深度较深,强度指标显著提高。
由于高压旋喷桩的加固效果与土质情况、施工中所采取的技术参数均有密切关系,一般均需要通过室内和现场试验来确定旋喷桩的设计强度指标、直径等,因此试验尤其是现场试验在目前高压旋喷桩的设计与施工中占重要地位。近年来对高压喷射注浆防渗施工虽有一定的研究,主要在防渗灌浆止水、提高承载力、改善动力特性防止地基液化等方面,但边坡应用高压旋喷桩加固施工抗滑机理、变形破坏规律及等研究不多,对试验尤其是现场试验的研究相对较少。
本人基于长洲水利枢纽三线四线船闸引航道边坡加固工程,过对现场生产性试验的研究,进一步确定施工工艺,获取高压旋喷桩施工中空气、浆液的压力、流量、提升速度、旋转速度、添加剂的掺用等各项参数的最优化组合,并通过钻孔取样进行室内方式进行检测,为大规模施工作业提供技术指导依据,同时可修订部分理论设计或室内试验拟定的指标参数,以期达到设计文件提出的各项技术指标要求。主要的研究内容如下:
(1)该工程场地内存在淤泥质粉质粘土及软~可塑的粉质粘土层,含有少量有机质,且含水丰富,根据室内模型及设计阶段的试验性研究,旋喷桩成桩质量不理想,其水泥胶结体效果比较难达到预期效果。现场生产性试验拟采取复喷、掺入掺和物等方式对该地层进行试验,并对水泥浆液压力、提升速度、复喷次数、掺和物等进行各种参数组合试验,以便获取最优化组合。
(2)由于该工程地层土壤类型多样,其密实度、含水量、土壤颗粒组成和地下水状况差异很大,如采用单一的技术参数进行喷射注浆,则会形成直径大小较为不匀称的固结体,从而导致旋喷桩直径不一,影响抗剪强度及承载力等指标,因此,针对不同特征的土层,需采取相对的措施来完成注浆,特别对硬土部位、深部土层,拟通过适当减缓旋喷提升速度、旋转速度或增加旋喷水泥浆压力等进行试验,以改善旋喷效果。
(3)由于浆液析水作用,一般均有不同程度的收缩,易造成固结体顶部出现凹穴现象,对加固土质量较为不利,需采取合适的工艺措施进行清除。
(4)水泥的用量与喷射压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等直接相关,需通过现场试验,确定合理的水泥用量。
(5)设计阶段的试验性研究分别采用了三管法和双管法进行对比试验,考虑到该工程坡体需加固土层的地下含水量较高,最终推荐施工阶段采用双管法进行,但由于试桩样本相对较少,需在生产性试验阶段结合成桩效果、强度指标检测等进一步验证双管法施工的合理性。