CN111622280A - 一种高压注浆纠正桩基偏移的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压注浆纠正桩基偏移的方法，包括如下步骤：在位于线路偏移方向的对侧设置应力释放结构，用于释放应力和诱导位移；在位于线路偏移方向的一侧施工若干高压喷射注浆桩，利用高压喷射注浆桩的喷射压力，对待纠偏桩基施加反向挤应力，达到桥梁桩基纠偏作用。本发明通过高压注浆的方法，对桩基土周围施加挤压力，来移动偏位的桩基础，达到纠正桩基位移的目的。

Description

一种高压注浆纠正桩基偏移的方法
技术领域
本发明涉及地下结构构建技术领域，尤其涉及一种高压注浆纠正桩基偏移的方法。
背景技术
针对复杂的城市随着市政工程的大量兴建，高铁运行线路受两侧市政道路工程建设(地基处理、桩基施工、道路填筑等)影响，工程影响范围内部分的铁路桥墩发生较大偏移，严重影响了线路正常运营，存在非常大的安全隐患，必须进行纠偏工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种高压注浆纠正桩基偏移的方法，其通过高压注浆的方法，对桩基土周围施加挤压力，来移动偏位的桩基础，达到纠正桩基位移的目的。
本发明是这样实现的：本发明公开了一种高压注浆纠正桩基偏移的方法，包括如下步骤：
在位于线路偏移方向的对侧设置应力释放结构，用于释放应力和诱导位移；
在位于线路偏移方向的一侧施工若干高压喷射注浆桩，利用高压喷射注浆桩的喷射压力，对待纠偏桩基施加反向挤应力，达到桥梁桩基纠偏作用。
进一步地，应力释放结构包括变形槽以及若干应力释放孔，变形槽与待纠偏桩基的一级承台对应，应力释放孔与待纠偏桩基的一级承台下的基础桩对应，用于对应释放应力和诱导位移；应力释放孔设置在变形槽区域，变形槽的深度不超过待纠偏桩基的一级承台下端面，应力释放孔的深度超过待纠偏桩基的一级承台下方的基础桩并向下延伸；应力释放孔的深度与高压喷射注浆桩相同；变形槽及应力释放孔在高压喷射注浆桩施工前开挖及钻取完毕。
进一步地，若干应力释放孔沿线路长度方向布置成至少一排；每排应力释放孔的长度大于待纠偏桩基的一级承台的宽度。
进一步地，设置两排应力释放孔；设定靠近待纠偏桩基一侧为内侧，先施工外侧一排应力释放孔，从左至右或从右至左跳孔施工，每次跳一孔，第一轮施工完成后，从右至左或从左至右完成剩余应力释放孔。
进一步地，内侧一排应力释放孔至一级承台的距离为2～3m，应力释放孔的直径为0.3m，相邻两应力释放孔之间的孔心距为0.3m，应力释放孔的深度超过待纠偏桩基的一级承台下方的基础桩2～3m。
进一步地，变形槽的深度达到待纠偏桩基的一级承台的一半处；变形槽的长度最少达到2倍一级承台长边的长度；靠近墩台桩基一侧的变形槽槽壁为竖直面；该竖直面与一级承台之间的距离为零；远离墩台桩基一侧的变形槽槽壁为斜坡面；变形槽的顶部宽度为底部宽度的2倍；变形槽的底部宽度为内侧一排应力释放孔至一级承台的距离的2.5倍。
进一步地，在位于线路偏移方向的一侧施工多排沿线路长度方向延伸的高压喷射注浆桩；施工高压喷射注浆桩时，以远离待纠偏桩基的最外侧一排的高压喷射注浆桩为第一排，从外向靠近待纠偏桩基的方向逐排施工高压喷射注浆桩；相邻的两排高压喷射注浆桩错位设置；施工各排高压喷射注浆桩时在设定的对称线两侧对称布置注浆机同时施工高压喷射注浆桩；高压喷射注浆桩的作业范围的长度大于待纠偏桩基的一级承台的宽度。
进一步地，施工第一排高压喷射注浆桩时，从两侧对称向中心施工，施工第二排高压喷射注浆桩时，从中心对称向两侧施工，后续依次类推；由外向内逐排施工高压喷射注浆桩的过程中，注浆压力整体应呈减小的趋势；最后一排即最内侧的一排高压喷射注浆桩的注浆压力不得超过15MPa；高压喷射注浆桩的作业范围的长度为待纠偏桩基的一级承台宽度的1.5倍；施工高压喷射注浆桩时，注浆机先钻取成孔达到设计深度，再注浆；施工时至少确保6台注浆机同时施工，每侧3台。
进一步地，对单根高压喷射注浆桩而言，超过待纠偏桩基深度的桩底部分增加注浆时间；桩顶至地面2m范围减少注浆时间，中间部分喷射提升速度为20cm/min，且进行二次复喷。
进一步地，在进行高压喷射注浆桩施工前，应进行侧限加强桩的施工，若干侧限加强桩围成一侧开口的矩形，且开口朝向待纠偏桩基，高压喷射注浆桩的作业范围位于若干侧限加强桩围成的矩形内；加强桩半径R2为1.5倍的高压喷射注浆桩半径R1；加强桩喷浆浆液中加入早强剂。
本发明的有益效果为：本发明通过在线路偏移方向的对侧，设置应力释放措施，包括变形槽、应力释放孔。通过应力释放，一方面提高高喷桩的纠偏效果，另一方面，减少施工对周围构筑物的影响。通过位于线路偏移方向的一侧，设置高喷桩，利用其喷射压力，对桥梁桩基施加反向挤应力，达到桥梁墩台纠偏作用。本发明采用高喷桩结合应力释放是针对地基土的处理措施，通过地基土对桥梁桩基施加反向挤应力，达到桥梁墩台纠偏作用。
附图说明
图1为高压喷射注浆桩纠偏整治设计平面布置示意图；
图2为高压喷射注浆桩纠偏整治设计剖视示意图。
附图中，1为变形槽，2为应力释放孔，3为高压喷射注浆桩，4为侧限加强桩，5为待纠偏桩基，51为一级承台。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，本实施例公开了一种高压注浆纠正桩基偏移的方法，包括如下步骤：
在位于线路偏移方向的对侧设置应力释放结构，用于释放应力和诱导位移；
在位于线路偏移方向的一侧施工若干高压喷射注浆桩，利用高压喷射注浆桩的喷射压力，对待纠偏桩基施加反向挤应力，达到桥梁桩基纠偏作用。
进一步地，应力释放结构包括变形槽以及若干应力释放孔，变形槽与待纠偏桩基的一级承台对应，应力释放孔与待纠偏桩基的一级承台下的基础桩对应，用于对应释放应力和诱导位移；应力释放孔设置在变形槽区域，变形槽的深度不超过待纠偏桩基的一级承台下端面，应力释放孔的深度超过待纠偏桩基的一级承台下方的基础桩并向下延伸；应力释放孔的深度与高压喷射注浆桩相同。
变形槽及应力释放孔在高压喷射注浆桩主体施工前开挖及钻取完毕。变形槽挖不了很深，通过应力解除孔才能达到承台桩基下面相同的深度，变形槽和承台对应，应力解除孔和承台下桩基对应，一起存在才能达到释放应力和诱导位移的目的。应力解除孔至承台基础的距离2～3m，孔直径0.3m，孔距0.3m，深度与高压喷射注浆桩一致，超过承台基础桩2～3m，设置两排应力解除孔，先施工外侧一排，从左至右跳孔施工，每次跳一孔，第一轮施工完成后，从右至左完成剩余应力解除孔。变形槽的大小：深度达到墩台承台最下面一级的一半处即可，不可超深；长度最少达到2倍一级承台长边长；底部宽度2.5倍应力解除孔至基础的距离；顶部宽度为底部宽度的2倍；靠近基础侧变形槽边垂直，较远一侧成坡。上述方案是为了在待纠偏桥墩另一侧(和注浆桩相对的另一边)形成应力和变形空区，诱导注浆桩施工侧的压力和变形往此方向发展，为了确保“诱导”的目的。
以待纠偏的墩台桩基中心轴线对称布置高压喷射注浆桩，最内侧的高压喷射注浆桩至待纠偏的墩台桩基的距离W可根据纠偏效果调整，但不可小于规范规定的最小距离(铁路桥墩属于重要结构，在其周围施工有规范要求，施工部位不能小于该规范中要求的最小距离)；高压喷射注浆桩的作业范围：长度为1.5倍待纠偏的墩台桩基的一级承台宽，宽度可根据高压喷射注浆桩的具体排数调整。高压喷射注浆桩半径R1，排拒B，孔距A，总体遵循小排拒大孔距的思路，梅花形布置。
在进行高压喷射注浆桩施工前，应进行侧限加强桩的施工，若干侧限加强桩围成一侧开口的矩形，且开口朝向待纠偏桩基，高压喷射注浆桩的作业范围位于若干侧限加强桩围成的矩形内；加强桩半径R2为1.5倍的高压喷射注浆桩的半径，加强桩喷浆浆液中可适当加入早强剂，早强剂就是使浆液加速凝固，早点成桩。喷浆压力确保成桩半径不小于加强桩孔距的一半。侧限加强桩和注浆桩是一样的，只是会加入早强剂，目的是在注浆区域一侧成墙，不让后续注浆桩压力往相反方向消散。
结合图2，高压喷射注浆桩纠偏整治设计剖视示意图，说明高压喷射注浆桩的施工要点。
进一步地，在位于线路偏移方向的一侧施工多排沿线路长度方向延伸的高压喷射注浆桩；施工高压喷射注浆桩时，以远离待纠偏桩基的最外侧一排的高压喷射注浆桩为第一排，从外向靠近待纠偏桩基的方向逐排施工高压喷射注浆桩；相邻的两排高压喷射注浆桩错位设置，使喷射注浆桩呈梅花型布置；施工各排高压喷射注浆桩时在设定的对称线两侧对称布置注浆机同时施工高压喷射注浆桩；高压喷射注浆桩的作业范围的长度大于待纠偏桩基的一级承台的宽度。
高压喷射注浆桩的深度超过承台基础桩2～3m；先钻取成孔达到设计深度，再注浆；施工时至少确保6台注浆机同时施工，以整体施工区域的轴线对称布置，每侧3台；以远离待纠偏桩基的最外侧一排的高压喷射注浆桩为第一排，向靠近待纠偏桩基的方向施工，第一排从两侧向中轴线施工，第二排从中轴线向两侧施工，后续依次类推；注浆压力根据现场条件而定，但由外向内推进的过程中，注浆压力整体应呈减小的趋势，最内侧的(最后一排)一排高压喷射注浆桩的注浆压力不得超过15MPa。注浆的水灰比控制在0.6:1～0.8:1之间。
整体排桩由外向内推进，目的是将外侧先加固，从而后续注浆的压力不会向相反(无效方向)跑，越是靠近待纠偏桩基的部位注浆效果将越明显；单排则按从两边向中间，再从中间向两边走，一是注浆仪器不用频繁和大范围调动，二是合理安排注浆区域。
对单根高压喷射注浆桩而言，超过待纠偏桩基深度的桩底部分应适当增加注浆时间，而桩顶至地面2m范围应适当减少注浆时间，中间部分喷射提升速度为20cm/min，且进行二次复喷。超深部分(喷射注浆桩超过待纠偏桩基深度部分)增加注浆时间是为了超深以下的地层加固作用，同时有“抬升作用”，提升后续注浆纠偏的效果；中间部分注浆时间要求是20cm/min，复喷是为了加强注浆纠偏的效果；桩顶至地面2m范围珠注浆效果较差，适当减小注浆时间以节省材料。
正式施工前进行工艺试验，总结桩基偏移和浆液喷射压力、桩长、复喷次数之间的关系，确定初步工艺参数、工艺流程，用于指导正式施工前进行工艺试验，总结桥梁纠偏变形量和浆液喷射压力、桩长、复喷次数之间的关系，确定初步工艺参数、工艺流程，用于指导施工。喷射压力、桩长等都是本方法里对于纠偏效果好坏的重要参数。
纠偏施工时会有量测(对桥墩及连续梁等)，即纠偏的实时效果。加强设置线上轨道、线形监测；桥梁墩身、箱梁监测；深层土体位移、孔隙水压力监测。在施工期间进行实时监测，根据实时监测结果，动态调整各项措施和施工参数，确保线路结构和运营安全。
由于桥梁桩基偏移，受力的作用点偏离中心位置，将会增加附加弯矩(附加力)，受力分为纵向主力+附加弯矩。
计算纠偏后的位移，采用的荷载组合为常水位时，纵向主力+附加力，单孔重载产生的单桩内力及位移，采用《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007公式计算，满足规范允许范围。桩基受力位移按最不利荷载组合为纵向主+附，单孔重载。水平制动力最大，支座反力最大，此时纵向力矩或竖向力较大。通过最不利荷载组合即纵向主力+单孔荷载，计算出桥梁桩基的横向位移。
任意深度y处桩身横向位移：
Figure BDA0002458653970000071
式中：Q0——水平力；M0——对承台轴的力矩；Ax——无量纲系数；Bx——无量纲系数；α——桩的变形系数；EI——桩的抗弯刚度。
通过计算纠偏后的位移目的在于位移是否符合规范规定值；计算纠偏的位移后会有量测，评价纠偏的效果。通过对施工期间进行实时监测，根据监测结果，实时调整各项措施和施工参数，确保桥梁桩基的横向位移符合规范要求。
根据工程实际需要，在桥墩侧边采用高压旋喷桩加固地基，高压旋喷射流在成桩直径内形成重塑区，并导致周边一定范围内的土体发生塑性变形，并向四周挤压，使桥墩的桩基础受到土体的水平推力作用，发生侧移，达到桩基的偏移符合规范值，从而保证高铁线路的正常运营及维护，进而指导后续类似的纠偏工程的施工与设计工作。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在位于线路偏移方向的对侧设置应力释放结构，用于释放应力和诱导位移；
在位于线路偏移方向的一侧施工若干高压喷射注浆桩，利用高压喷射注浆桩的喷射压力，对待纠偏桩基施加反向挤应力，达到桥梁桩基纠偏作用。
2.根据权利要求1所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：应力释放结构包括变形槽以及若干应力释放孔，变形槽与待纠偏桩基的一级承台对应，应力释放孔与待纠偏桩基的一级承台下的基础桩对应，用于对应释放应力和诱导位移；应力释放孔设置在变形槽区域，变形槽的深度不超过待纠偏桩基的一级承台下端面，应力释放孔的深度超过待纠偏桩基的一级承台下方的基础桩并向下延伸；应力释放孔的深度与高压喷射注浆桩相同；变形槽及应力释放孔在高压喷射注浆桩施工前开挖及钻取完毕。
3.根据权利要求2所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：若干应力释放孔沿线路长度方向布置成至少一排；每排应力释放孔的长度大于待纠偏桩基的一级承台的宽度。
4.根据权利要求3所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：设置两排应力释放孔；设定靠近待纠偏桩基一侧为内侧，先施工外侧一排应力释放孔，从左至右或从右至左跳孔施工，每次跳一孔，第一轮施工完成后，从右至左或从左至右完成剩余应力释放孔。
5.根据权利要求3或4所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：内侧一排应力释放孔至一级承台的距离为2～3m，应力释放孔的直径为0.3m，相邻两应力释放孔之间的孔心距为0.3m，应力释放孔的深度超过待纠偏桩基的一级承台下方的基础桩2～3m。
6.根据权利要求2所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：变形槽的深度达到待纠偏桩基的一级承台的一半处；变形槽的长度最少达到2倍一级承台长边的长度；靠近墩台桩基一侧的变形槽槽壁为竖直面；该竖直面与一级承台之间的距离为零；远离墩台桩基一侧的变形槽槽壁为斜坡面；变形槽的顶部宽度为底部宽度的2倍；变形槽的底部宽度为内侧一排应力释放孔至一级承台的距离的2.5倍。
7.根据权利要求1所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：在位于线路偏移方向的一侧施工多排沿线路长度方向延伸的高压喷射注浆桩；施工高压喷射注浆桩时，以远离待纠偏桩基的最外侧一排的高压喷射注浆桩为第一排，从外向靠近待纠偏桩基的方向逐排施工高压喷射注浆桩；相邻的两排高压喷射注浆桩错位设置；施工各排高压喷射注浆桩时在设定的对称线两侧对称布置注浆机同时施工高压喷射注浆桩；高压喷射注浆桩的作业范围的长度大于待纠偏桩基的一级承台的宽度。
8.根据权利要求7所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：施工第一排高压喷射注浆桩时，从两侧对称向中心施工，施工第二排高压喷射注浆桩时，从中心对称向两侧施工，后续依次类推；由外向内逐排施工高压喷射注浆桩的过程中，注浆压力整体应呈减小的趋势；最后一排即最内侧的一排高压喷射注浆桩的注浆压力不得超过15MPa；高压喷射注浆桩的作业范围的长度为待纠偏桩基的一级承台宽度的1.5倍；施工高压喷射注浆桩时，注浆机先钻取成孔达到设计深度，再注浆；施工时至少确保6台注浆机同时施工，每侧3台。
9.根据权利要求1所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：对单根高压喷射注浆桩而言，超过待纠偏桩基深度的桩底部分增加注浆时间；桩顶至地面2m范围减少注浆时间，中间部分喷射提升速度为20cm/min，且进行二次复喷。
10.根据权利要求1所述的高压注浆纠正桩基偏移的方法，其特征在于：在进行高压喷射注浆桩施工前，应进行侧限加强桩的施工，若干侧限加强桩围成一侧开口的矩形，且开口朝向待纠偏桩基，高压喷射注浆桩的作业范围位于若干侧限加强桩围成的矩形内；加强桩半径R2为1.5倍的高压喷射注浆桩半径R1；加强桩喷浆浆液中加入早强剂。
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