地基处理主要施工技术

地基通常分为天然地基与人工地基,从节约高效等观点出发,天然地基(包括在天然地基基础上,根据不同地基土和建筑要求,进行简单处理的地基)是首先需要考虑的可能方案,当天然地基不能满足工程建设需求时,就要采用人工地基进行加固处理。人工地基处理方法众多,有较为传统的地基加固技术,也有在传统基础上发展起来的复合加固处理技术。这里主要介绍两种发展较为迅速、正在逐渐推广应用的高压喷射注浆加固处理技术:MJS地基加固技术和RJP地基加固技术,以期为工程技术应用提供有效的指导及实践经验。

1．MJS地基加固施工技术

MJS(Metio Jet System)即“全方位高压喷射技术”,是利用高压水、高压空气、高压水泥浆液等介质通过多重管(多孔管)钻具,以高压射流切割破坏周围土体,使水泥浆与土体搅拌混合,水泥浆凝固后形成不同形状的改良体。MJS工法主要设备包括MJS主机、高压泵系列、水泥浆搅拌输送系统、配套的多孔管钻具、钻头、数据收集与控制系统等。

MJS工法具有以下显著优点:

1)可以“全方位”进行高压喷射注浆施工。MJS可以进行水平、倾斜、垂直三个方向、任意角度的施工。特别是其特有的排浆方式,能够在富水土层情况下进行水平加固施工。

2)成桩直径大,桩身质量好。喷射流初始压力达40MPa,流量为90～130L/min,使用单喷嘴喷射,每米喷射时间30～40min(平均提升速度2．5～3．3cm/min),喷射流能量大,作用时间长,再加上稳定的同轴高压空气的保护和对地内压力的调整,使得MJS工法成桩直径较大,可达2～2．8m(砂土N＜70,黏土C＜50)。由于直接采用水泥浆液进行喷射,其桩身质量较好。

3)对周边环境影响小,超深施工有保证。传统高压喷射注浆工艺产生的多余泥浆是通过土体与钻杆的间隙,在地面孔口处自然排出。这样的排浆方式往往造成地层内应力偏大,导致周围地层产生较大变形、地表隆起。同时在加固深处的排泥比较困难,造成钻杆和高压喷射嘴周边的压力增大,往往导致喷射效率降低,影响加固效果和可靠性。MJS工法通过地内压力监测和强制排浆的手段,对地内压力进行调控和监测,MJS工法前端造孔装置上设置了排泥口,排泥口开关最大可达62mm,主机上有专门装置控制排泥口的开启和关闭。施工过程中,当压力传感器测得的孔内压力较高时,可以控制排泥吸浆口的开启大小,调节泥浆排出量达到控制地内压力的目的。可以大幅度减小施工对周边环境的扰动,并保证超深施工的效果。

4)专设废浆排放管路,对环境污染少。MJS工法采用专用排泥管进行排浆,有利于泥浆集中管理,施工场地干净。同时对地内压力的调控,有效减少泥浆“窜”入土壤、水体或地下管道的现象发生,可有效减少对周围环境的污染,满足绿色环保要求。

全方位高压喷射工法自2008年引入我国以来,以其对地层的低扰动性、施工便捷性、加固灵活性、质量可靠性及环境友好型等突出优点,迅速在上海、杭州、宁波、天津等沿海城市得到广泛应用。

2．RJP地基加固施工技术

RJP工法(Rodin Jet Pi1e method)是一种大直径高压喷射注浆法,主要利用水、空气与水泥浆液三种高压喷射流体所拥有的动能,在破坏现有地基组织构成后,混合搅拌已破坏土体颗粒和硬化材料,从而造成大口径的改良体。其具体工艺是利用超高压喷射流体所拥有的动能分两阶段破坏土体,位于上部的超高压水和压缩空气喷射流体先行对土体进行引导切削,在形成一定的空间后,下部的超高压浆液和压缩空气喷射流体再对土体进行二次扩大切削,同时混合搅拌土体和水泥浆液,从而形成大口径的加固体,其具体操作流程为:引孔一护壁一下管一喷浆提管一废浆处理等。RJP工法具有以下显著优点:

(1)成桩深度大,因其成桩钻杆分节连接,在保证垂直度符合要求的情况下,最大成桩深度可达60m。

(2)成桩直径大且效果好,该工法实现两次切削土体,能实现土体颗粒和浆液的充分均匀搅拌,成桩直径可实现1．8～3m,最大能达3．8m。

(3)加固范围较灵活,因其钻杆喷射角度可由主机在5°～360°范围内设定,故加固范围可自由选择,施工精准度可通过计算机控制,成桩质量好、可靠性较高。

(4)工艺适应能力强,现有工程实践经验表明,填土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土等易于与水泥浆混合凝固的土体均可以成功应用。

(5)施工机械小,可实现紧贴建(构)筑物施工:钻机及喷浆设备高度2．4m、长2．5m、宽1．5m,占地范围较小。

(6)钻机兼有引孔和成桩双重功能,施工效率相对较高。

(7)排泥量相对较小,施工对周边环境影响较小,具有较好的绿色环保效应。