高压旋喷桩施工工艺.doc

高压旋喷桩施工工艺 什么是旋喷桩旋喷桩兴起于二十世纪七十年代的高压喷射注浆法，八、九十年代在全国得到全面发展和应用。实践证明此法对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我国已将其列入现行的地基与基础施工规范。 旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。施工中一般分为两个工作流程，即先钻后喷，再下钻喷射，然后提升搅拌，保证每米桩浆土比例和质量1 钻机就位。移动旋喷桩机到指定桩位将钻头对准孔位中心同时整平钻机放置平稳、水平钻杆的垂直度偏差不大于11.5%。就位后首先进行低压0.5MPa射水试验用以检查喷嘴是否畅通压力是否正常。 2 制备水泥浆。桩机移位时即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水加入桶中再将水泥和外掺剂倒入开动搅拌机搅拌1020分钟而后拧开搅拌桶底部阀门放入第一道筛网孔径为0.8过滤后流入浆液池然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网孔径为0.8第二道过滤后流入浆液桶中待压浆时备用。 3 钻孔三重管法。当采用地质钻机钻孔时钻头在预定桩位钻孔至设计标高预估孔径为15。 4 插管单重管法、二重管法。当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时钻孔和插管二道工序可合而为一。当第一阶段贯入土中时可借助喷射管本身的喷射或震动贯入。其过程为启动钻机同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液使钻杆沿导向架震动、射流成孔下沉直到桩底设计标高观察工作电流不应大于额定值。三重管法钻机钻孔后拔出钻杆在插入旋喷管。在插管过程中为防止泥砂堵塞喷嘴可用较小压力0.51.0MPa边下管边射水。 5 提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后停止钻进旋转不停高压泥浆泵压力增到施工设计值2040MPa坐底喷浆30s后边喷浆边旋转同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。若为二重管法或三重管法施工在达到设计深度后接通高压水管、空压管开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转并用仪表控制压力、流量 风量分别达到预定数值时开始提升继续旋喷和提升直至达到预期的加固高度后停止。 6 桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时应从桩顶以下1.0m开始慢速提升旋喷旋喷数秒再向上慢速提升0.5m直至桩顶停浆面。 7 若遇砾石地层为保证桩径可重复喷浆、搅拌按上述46步骤重复喷浆、搅拌直至喷浆管提升至停浆面关闭高压泥浆泵清水泵、空压机停止水泥浆水、风的输送将旋喷浆管旋转提升出地面关闭钻机。 8 清洗。向浆液罐中注入适量清水开启高压泵清洗全部管路中残存的水泥浆直至基本干净并将粘附在旋喷管头上的土清洗干净。 9 移位。移动桩机进行下一根桩的施工。 10 补浆。喷射注浆作业完成后由于浆液的析水作用一般均有不同程度的收缩使固结体顶部出现凹穴要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌旋喷桩-旋喷桩施工-高压旋喷桩施工 旋喷法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定深度后，以高压喷射直接冲击破坏土体，使水泥浆与土拌合，以半置换或全置换凝固后成为拌合柱体。旋喷桩适用于黏性土、充填土、粉细砂、沙砾石等各种地基，但对于砾石直径过大、砾石含量过多、地下水流速过大、有腐蚀性的地段及有大量纤维质的腐殖土，效果较差。高压旋喷桩施工方案是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。 1. 适用范围 (1) 高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。 (2) 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。 (3) 高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用。 (4) 高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程单管旋喷法 通过单根管路，利用高压浆液（2030MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为4050cm。其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。江苏云达建设工程有限公司自有高压旋喷桩设备十余台套,单管,双管,三管设备一应俱全.可用于地基加固,止水帷幕工程.承揽大小高压旋喷桩桩工程施工,高压旋喷桩深受广大用户一致好评.热线管旋喷常使用76型旋转振动钻机，钻进深度可达30m以上，适用于标准贯入度小于40的砂土和粘性土层，当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm高压喷射灌浆法加固技术 高压喷射灌浆和深层搅拌法加固技术相似，其主要差别在于采用不同的加料拌和手段。 一、高压喷射灌浆技术 高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。 固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)，定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。 （一）加固机理 高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明： 1.高压喷射流切割破坏土体作用 喷流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。 2.混合搅拌作用 钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。 3.置换作用 三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。 4.充填、渗透固结作用 高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。 5.压密作用 高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。 （二）基本种类 按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等，见图57。图57 高压喷射灌浆示意图 1.单管旋喷法 通过单根管路，利用高压浆液（2030MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为4050cm。其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。 2.二管旋喷法 在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液以20MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以0.7MPa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，达80150cm。 3.三管旋喷法 使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和外围环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，可以减少水射流与周围介质的摩擦，避免水射流过早雾化，增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体，起到加固地基的作用。 （三）浆液材料 水泥是喷射灌浆的基本材料，水泥类浆液可分为以下几种类型。 1.普通型浆液 一般采用普通硅酸盐水泥，不加任何外加剂，水灰比一般为0.8：11.5:1，固结体的抗压强度(28d)最大可达1.020MPa，适应于无特殊要求的工程。 2.速凝早强型 适于地下水位较高或要求早期承担荷载的工程，需在水泥浆中加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。掺入2%氯化钙的水泥土的固结体的抗压强度为1.6MPa，掺入4%氯化钙后为2.4MPa。 3.高强型 喷射固结体的平均抗压强度在20MPa以上。可以选择高标号的水泥，或选择高效能的扩散剂和无机盐组成的复合配方等。 在水泥浆中掺入24%的水玻璃，其抗渗性有明显提高。如工程以抗渗为目的，最好使用“柔性材料”。可在水泥浆液中掺入1050%的膨润土(占水泥重量的面分比)。此时不宜使用矿渣水泥，如仅有抗渗要求而无抗冻要者，可使用火山灰水泥。 （四）高压喷射灌浆工艺 喷射范围应在现场通过试验确定。高喷固结体的范围大小与土的种类和其密实程度有较密切的关系，不同的喷射种类和喷射方式所形成的固结体大小也不相同。定喷的喷射能量集中，喷射范围较大，参见表56。表56 高压喷射灌浆固结体的特性固结体特性喷灌方法单管法二管法三管法固 结 体 有 效 直 径(m)粘性土0N101.20.21.40.32.00.310N200.80.21.10.31.50.320N300.60.20.80.31.00.3砂 土0N101.00.21.60.32.50.310N0.80.21.30.31.80.320N300.60.21.00.31.20.3砾 砂20N300.60.21.00.31.20.3 单向定喷有效长度(m)1.02.5单桩垂直极限荷载(kN)500600100012002000单桩水平极限荷载(kN)3040最大抗压强度(MPa)砂土1020，粘性土26,砾砂820平均抗折强度/平均抗压强度1/51/10干土容重(kN/m3)砂土1620,粘性土1415,黄土135渗透系数(cm/s)砂土、砂砾10-510-7,粘性土10-610-7粘聚力(MPa)砂土0.40.5,粘性土0.71.0内摩擦角(o)砂土3040,粘性土2030标准贯入锤击数N砂土3050,粘性土2030弹性波(km/s)P波砂土23, 粘性土1.52.0S波砂土1.01.5,粘性土0.81.0 旋喷粘性土固结强度为0.36.0MPa，无粘性土固结强度为415MPa。 对于防渗工程多采用定喷、摆喷，地层含的粒径较粗时多采用摆喷或旋喷。对处理深度大于20m的复杂地层最好按双排或三排布孔，使高喷桩形成堵水帷幕。孔距应为1.73R(R为旋喷固结体半径)，排距为1.5R时最经济。一般定喷、摆喷孔距为1.22.5m，旋喷为0.81.2m。高喷防渗效果一般可达10-510-6cm/s。 高喷桩桩距应根据上部结构荷载、单桩承载力及土质情况而定。一般取桩距为S(34)d(d为旋喷桩直径)，桩的布置方式可选用矩形或梅花形布置。 高喷灌浆施工钻孔的目的是将灌浆管插入预定的土层中，由下而上进行喷射作业。近来也有用振冲方式成孔直接进行喷射作业的方法。喷射时应注意以下事项： （1）灌浆深度大时，易造成上粗下细的固结体，影响固结体的承载能力或抗渗作用，因而需采用增大压力和流量或降低旋转和提升速度等措施补救； （2）当发现喷浆量不足而影响工程质量时，可采用复喷技术； （3）当冒浆量大于灌浆量的20%时，可采用提高喷射压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转速度等措施，对冒出的浆液，可回收利用； （4）根据工程需要调节喷射压力和灌浆量，改变喷嘴移动方向和速度，控制喷射固结体的形状，即圆盘状、圆柱状、大底状、糖糊芦状、大帽状和墙壁状。（5）喷灌后的浆液有析水现象，可造成固结体顶部出现凹穴，对地基加固及防渗不利。为此，可采用静压灌浆或浆液中添加膨胀材料等措施预防。高喷灌浆种类单管法二管法三管法适用土质砂土、粘性土、黄土、杂填土、小粒径砂砾浆液材料及配方以水泥为主材，加入不同的外加剂后具有速凝、早强、抗腐蚀、防冻等特性，常用水灰比为1:1，也可使用化学材料。高喷灌浆参数水压力(MPa)20流量(L/min)80120喷嘴孔径(mm)及个数23(12)空气压力(MPa)0.70.7流量(m3/h)1212喷嘴间隙(mm)及个数12(12)12(12)浆液压力(MPa)20200.23流量(L/min)801208012080150喷嘴孔径(mm)及个数23(2)23(12)102(1或2)灌浆管外径(mm)42或4542,50,7575或90提升速度(cm/min)20251030520旋转速度(r/min)约201030520高压泵是高压喷射灌浆中的关键设备，要求压力和流量能在一定的范围内调节。额定流量为85150L/min；额定压力为2050MPa。表57 高压喷射灌浆参数一览表 （五）高喷固结体的质量检测 1）开挖检验：待浆液凝结具有一定的强度后，即可开挖检查固结体垂直度、形状和质量； 2）钻孔检查：从固结体中钻取岩芯，进行室内物理力学性能试验。在钻孔中做压水或抽水试验，测定其抗渗能力； 3）标准贯入试验：在旋喷固结体的中部可进行标准贯入试验。 4）载荷试验：静载荷试验分垂直和水平静载荷试验两种。试验时，需在受力部位浇筑0.20.3m厚的混凝土层； 5）围井试验：在板墙一侧增加喷孔，与板墙形成封闭围井，在井中进行压水和抽水两种试验，或观测井内外水位，多用于防渗效果检查。 高压喷射灌浆加固地基技术主要适用于第四纪冲积层、残积层及人工填土等。对于砂类土、粘性土、黄土和淤泥等都能加固。但对砾石直径过大、含量过多及有大量纤维质的腐植土喷射质量稍差，有时甚至不如静压灌浆的效果。 对地下水流速过大，喷射的浆液无法在灌浆管周围凝结，无填充物的岩溶地段，永冻土和对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用高压喷射灌浆法。 （六）高压喷射灌浆的特点 高喷法具有成本较低，施工速度较快，固结体强度大，可靠性高等优点，与普通灌浆法相比又具有以下特点： 高喷法是利用高速水流强制性地破坏土体形成固结体，在覆盖层中一般不存在可灌性问题；同时由于高速射流被限制在土体破碎范围内，因此浆液不易流失，能保证预期的加固范围和控制固结体的形状；能在钻孔中任何一段内施工，也可以在孔底或中部喷射，此外，也可以水平方向喷射和倾斜方向喷射施工；高喷法通常采用水泥浆液，不会造成环境和地下水的污染，且耐久性较好；施工噪音较小，单管和二管法施工较简便。旋喷桩施工工艺及质量控制要点高压旋喷桩是利用水泥浆搅拌系统、高压注浆泵、钻机等设备将水泥浆变成旋转的高速射流，利用射流的强大动能将土体破碎、搅拌，使水泥浆均匀地与原位土体混合在一起，硬凝后形成的圆柱状水泥土固结体。其主要应用于既有建筑物的加固补强、软土地基的加固处理等。旋喷桩可以根据工程实际情况设计为单桩承载、多桩承载和复合地基几种形式。三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，并切割地基土体，借空气的上升力把被破碎的土由地表排除；于此同时，另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中，使水泥与混凝土达到加固目的，其加固直径可达8002000mm。采用三管法旋喷，应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气；喷射时先应达到预定的喷射压力、喷浆量后，再逐渐提升注浆管，注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm；当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时，应立即停止当前桩的旋喷工作，并将旋喷管拔出并清洗管路。三重管法是将水泥浆与压缩空气同时喷射，除可延长喷射距离、增大切削能力外，也可促进废土的排除，减轻加固体单位体积的重量。旋喷桩施工方法1.施工准备场地平整正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下3米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。桩位放样施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。修建排污和灰浆拌制系统旋喷桩施工过程中将会产生1020%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。灰浆拌制系统主要设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。2.钻机就位钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；造孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。3.引孔钻进钻机施工前，应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。4.拔出岩芯管、插入注浆管引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。5.旋喷提升当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，及时调整钻杆旋喷参数。6.钻机移位旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。施工检查内容施工前检查在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；浆液配合比是否合适工程实际土质条件；机械设备是否正常，在施工前应对地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。施工前还应对地下障碍情况作一普查，以保证钻进及喷射达到设计要求。施工中检查施工中重点检查内容有：钻杆的垂直度及钻头定位；水泥浆液配合比及材料称量；钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；孔位处的冒浆状况；喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；施工记录是否完备，施工记录应在每提升m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。施工后检查施工后主要对加固土体进行检查，包括：固结土体的整体性及均匀性；固结土体的有效直径；固结土体的强度；固结土体的抗渗性；固结土体的溶蚀和耐久性能。成桩质量检查质量检验时间、内容施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。(2)质量检验数量、部位检验点的数量为施工注浆孔数的2%5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点，不合格者应进行补喷。检验点应布置在下列部位：荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。(3)检验方法旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力高压旋喷桩操作规程高压旋喷桩操作规程适用范围 (1)高压旋喷桩操作规程 高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。 (2) 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。 (3)高压旋喷桩操作规程 高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用。(4) 高压旋喷桩操作规程高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。高压旋喷桩施工规范高压旋喷桩施工规范适用范围 (1) 高压旋喷桩施工规范高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。 (2) 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。 (3) 高压旋喷桩施工规范高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用。(4)高压旋喷桩施工规范 高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。2. 高压旋喷桩技术规范基本规定 (1) 高压喷射注浆地基工程的设计和施工，应因地制宜，综合考虑地基类型和性质、地下水条件、上部结构形式、荷载大小，场地环境、施工设备性能等因素，做到技术先进，经济合理，确保工程质量。 (2) 高压喷射注浆法的注浆形式分旋喷注浆、摆喷注浆和定喷注浆等3种类别。根据工程需要和机具设备条件，可分别采用单管法、二管法和三管法，加固体形状可分为圆柱状、扇形块状、壁状和板状。 (3) 高压喷射注浆定喷适用于粒径不大于20mm的松散地层，摆喷适用于粒径不大于60mm的松散地层，大角度摆喷适用于粒径不大于100mm的松散地层，旋喷适用于卵砾石地层及基岩残坡积层。 (4) 高压旋喷桩技术规范在制定高压喷射注浆方案时，应掌握场地的工程地质、水文地质和建筑结构设计资料等。对既有建筑尚应搜集有关的历史和现状等资料、邻近建筑和地下埋设物等资料。 (5) 高压喷射注浆方案确定后，应结合工程情况进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。 (6) 高压喷射注浆试验场地应选择在对整个工程有代表性地段，通过试验能够反映出高压喷射注浆后对地基处理工程所起到的加固或防渗效果。2. 高压旋喷桩施工记录基本规定 (1) 高压喷射注浆地基工程的设计和施工，应因地制宜，综合考虑地基类型和性质、地下水条件、上部结构形式、荷载大小，场地环境、施工设备性能等因素，做到技术先进，经济合理，确保工程质量。 (2) 高压喷射注浆法的注浆形式分旋喷注浆、摆喷注浆和定喷注浆等3种类别。根据工程需要和机具设备条件，可分别采用单管法、二管法和三管法，加固体形状可分为圆柱状、扇形块状、壁状和板状。 (3) 高压喷射注浆定喷适用于粒径不大于20mm的松散地层，摆喷适用于粒径不大于60mm的松散地层，大角度摆喷适用于粒径不大于100mm的松散地层，旋喷适用于卵砾石地层及基岩残坡积层。 (4) 高压旋喷桩施工记录在制定高压喷射注浆方案时，应掌握场地的工程地质、水文地质和建筑结构设计资料等。对既有建筑尚应搜集有关的历史和现状等资料、邻近建筑和地下埋设物等资料。 (5) 高压喷射注浆方案确定后，应结合工程情况进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。 (6) 高压喷射注浆试验场地应选择在对整个工程有代表性地段，通过试验能够反映出高压喷射注浆后对地基处理工程所起到的加固或防渗效果。摘要：高压旋喷桩的施工质量与施工技术参数的选择有关，通过高压旋喷桩施工实例，对施工技术和技术指标的实测监控，提出了区别对待特殊土层质量技术指标的思路。以及合理选择质量控制指标的方法，可对相关工程的施工工艺提供参考。关键词：高压旋喷注; 施工技术; 质量控制; 设计 1前言旋喷桩位于新旧路基边坡、路中出15米位置，桩径600mm，横向双排，桩距为1.56米，纵向桩距为1.8米，呈正三角形布置；其中02米为空桩段（不喷浆）。按设计要求，堆载预压的土方沉降已经稳定，才能进行旋喷桩施工。旋喷桩使用双管高压旋喷振动钻机施工，钻机钻入设计深度，插孔与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成，便开始喷射作业，由下而上进行喷射，注浆流量、压力、旋转提升速度等参数必须符合设计图纸要求；旋喷桩使用的水必须是自来水，防止旋喷桩在施工过程中堵塞喷嘴；钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断。2高压旋喷桩概念高压旋喷桩是高压喷射注浆法处理地基中的一种，是利用钻孔设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa左右的压力把预先制备好的水泥、水玻璃等材料作为主固化剂的浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的具有一定强度和抗渗能力的固结体，从而使地基承载力得到加强的一种工程方法。3旋喷桩施工过程在高压旋喷桩正式开工前，需要根椐地质情况选取代表性点做不少于5根工艺性试桩，以便取得符合设计要求的工艺控制参数，本合同工程经工艺试桩确定的施工参数，具体施工过程如下：3.1定孔位严格按照设计放样定孔位，其误差控制在设计允许范围内，桩位中心点钉入小木楔并洒白灰做标记。3.2钻机就位将钻机安置在设计孔位上，使钻杆头对准孔位中心，为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后作水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，旋喷注浆管的允许倾斜度不得大于1.5%。3.3钻孔在设计桩位的中心先用钻机钻一为旋喷管插入用的导孔，孔深须达到预定的深度。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。3.4插管及水泥浆的配制。钻孔完成后插入喷射注浆管。在进行插管同时需进行水泥浆的配制,旋喷桩使用的水泥用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥,要求新鲜无硬块,水灰比控制在1:1,为消除离析,再加入水泥用量2%的早强剂。使用时滤去硬块、砂石等。单桩水泥用量按现场试喷后确定水泥用量。施工前在每只搅拌桶上作好标记,放入一定量水泥和水,搅拌均匀后,使浆液面达到相应位置。3.5喷射作业。该项操作是高压旋喷桩施工中最关键的一个环节,带有喷头装置的旋喷转杆至预定深度后,启动高压泵,待泵量泵压正常并达到设计要求后,自孔底由下而上进行喷射施工作业,旋喷钻杆边喷边提升,直至设计标主为止。3.6试喷高压喷射管搭接好后入孔前，先在地面上试喷，以检验旋喷机工作是否正常，排除故障。3.7施工完毕后，冲洗干净注浆管等机具设备，管内机内不得残存水泥浆。 w&m:R3.8将钻机等机具设备移至新孔位。4施工要点及技术要求 EKo!vie G ?4.1水泥浆搅拌系统应配有可靠的计量装置，喷浆系统应配备流量表、压力计等检测装置；在喷浆过程中对提升速度应有速控装置和措施。 6RV42rpf ?4.2施工前应在监理工程师的旁站监督下，对浆液流量、喷浆压力、喷嘴提升速度等进行标定。4.3 no_;Ou? 4.3注浆泵与钻机距离一般控制在5080m范围内，并根据施工场地调整。BBuIlr 4.44发生故障时立即停止提升和旋喷，排除故障后复喷，复喷高度不小于50cm。 O0p.o ? 4.5水泥浆应在旋喷前一个小时内搅拌，旋喷过程中，钻孔中正常的冒浆量控制在20%以下。超过20%或完全不冒浆时，应查明原因采取相应措施。 ShAj ? 4.6在施工过程中必须有专人进行详细的施工记录，包括：测量定位、浆液配比、喷浆压力、浆液流量、喷嘴提升速度、成桩深度及复喷等。5旋喷桩施工质量控制及注意事项5.1施工前应检查水泥、外掺剂、桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度、高压喷射设备的性能。施工中应检查施工参数(压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等)情况及施工程序。施工结束后28d,对桩体强度、承载力、平均直径、桩体中心位置、桩体均匀性等质量及承载力进行检验,达到规范要求。5.2喷射完成后,由于喷射浆液的离析作用,一般均有不同程度的收缩,使固结体顶部出现凹穴,所以应及时采用水灰比为0.5的水泥浆进行补灌,并要防止其它钻孔排出的泥土杂物进入。为了加大固结体尺寸,或为避免固结体尺寸减小,可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施,也可采用复喷工艺。5.3在喷射注浆成桩过程中须拆卸注浆管时,应先停止提升和回转,同时停止注浆,最后停机;待拆卸完毕继续喷浆时,须重新启动高压泵,待泵量泵压正常并达到设计要求后,才能开始注浆,开始喷射注浆的孔段必须与前段搭接10cm,以防止固结体脱节出现断桩现象。5.4冒浆的处理:在旋喷处理中,往往有一定数量的土粒,随着一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。通过对冒浆的观察,可以及时了解土层状况、旋喷的大致效果和旋喷参数的合理性等。根据经验,冒浆量小于注浆时的20%者为正常现象。超过20%或完全不冒浆时,应查明原因并采取相应的措施。5.5喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。5.6喷射完毕后,应冲洗喷射管,可用清水喷射冲洗。施工中应做好剩余泥浆处理,及时将泥浆运出或现场短期堆放后作土方运出。7高压旋喷桩设计此次地基加固设计采用三重管法进行高压旋喷桩的施工，三重管高压喷射注浆主要是靠高压射水切割、破坏土体，成桩直径的大小和成桩质量,与高压水的工作状态有密切关系。三重管法在环境高压水射流外围，同时喷射高压空气，使高压水的轴动压力衰减及扩散率变缓，增大了射流核及迁移段的长度，扩展了射流切割土体的范围，而且水、气同时作用于土体，增强了破坏土体的能力，地基加固效果较好。根据本工程的地质特点，高压旋喷桩的主要设计如下：7.1桩的布设根据设计，沿围堰外侧亚砂土层区域布设两排桩，砂层区域布设三排桩，桩径600mm，横向双排，桩距为1.56米，纵向桩距为1.8米，桩长9.0m，呈正三角形布置；其中02米为空桩段（不喷浆）。7.2高压旋喷桩施工机理钻机采用XPZ50型单管高压旋喷桩，BWT10030高压注浆泵机，当钻机钻到设计标高后，用高压旋喷机把安有水平喷嘴的注浆管下到孔底，利用高压设备使喷嘴以20Mpa的压力把浆液喷射出去，冲击切割土体，并与土体搅拌混合，随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱体桩体，浆与土体经过一系列的物理化学反应，固结成桩，从而达到支护、止水的作用。7.3设计要求高压旋喷桩帷幕部位砂层、亚砂层土渗透系数K1x10-7/s，桩体抗压强度取3Mpa.7.3.1技术指标7.3.1.1桩位误差50mm，钻孔垂直度偏差1.0%。7.3.1.2桩端进入粉质粘土层100cm。7.3.1.3喷浆过程中因故停浆，重新喷射时桩体搭接长度30cm。7.3.1.4喷浆结束后，要对注浆孔进行二次回灌，防止旋喷桩体因水泥浆固结出顶部凹陷，达不到设计桩顶标高。7.3.2质量检验7.3.2.1施工后28天对桩身进行钻芯取样，并做抗压试验。7.3.2.2无侧限抗压强度平均值fcuk不小于2.5MPa。8结语8.1高压旋喷处理软弱地基适用于地层中含软弱夹层，较其它施工方法（如钻孔桩、挖孔桩、静压桩等），施工费用低，工期短。8.2高压旋喷桩施工时，由于有部分土体被置换，有利于周边土体加固，使周围土体得到加固，强度提高。8.3经过旋喷注浆，使周围土体由松散到固结，有利于基坑稳定。8.4进一步探索和积累不同地区，不同土质条件的旋喷桩施工工艺和与之配套的施工参数以及施工管理方法和施工质量检测方法是非常必要的。8.5实践证明，单管加筋高压旋喷施工具有施工简单、效率高，不需要开挖就可以处理隐蔽工程等特点，因而适用于城市深基坑支护加固，值得进一步推广与应用贵阳市域铁路久永线土建项目部高压旋喷桩施工工艺编制：复核：2011年9月3日 高压旋喷桩施工工艺高压旋喷桩施工技术是70年代日本首先提出，它是在静压灌浆的基础上，引进水力采煤技术而发展起来的，是利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗的目的。1工艺特点（1）施工机具设备简单，施工简便。（2）具有较好的耐久性，且料源广阔，价格低廉。（3）噪声小，无污染。2适用范围（1）受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间影响小，可广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、（亚粘土）、粉土（亚砂土）、砂土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多种土层。（2）可作为既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作为基础防渗之用；可作为施工中的临时措施（如深基坑侧壁挡土或挡水、防水帷幕等），也可作为永久建筑物的地基加固、防渗处理。（3）当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性、地下水流速过大和已涌水的地基工程时，宜通过试验确定其适用性。3工艺原理及设计要求3.1加固原理高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水、（空气）成为2040MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达到加固地基或止水防渗的目的。根据喷射方法的不同，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法。单管法：单层喷射管，仅喷射水泥浆。二重管法：又称浆液气体喷射法，是用二重注浆管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。三重管法：是一种浆液、水、气喷射法，使用分别输送水、气、浆液三种介质的三重注浆管，在以高压泵等高压发生装置产生高压水流的周围环绕一股圆筒状气流，进行高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入到被切割、破碎的地基中，喷嘴作旋转和提升运动，使水泥浆与土混合，在土中凝固，形成较大的固结体，其加固体直径可达2m。喷射注浆法的加固半径和许多因素有关，其中包括喷射压力P、提升速度S、被加固土的抗剪强度、喷咀直径d和浆液稠度B。加固范围与喷射压力P、喷咀直径d成正比，与提升速度S、土的抗剪强度和浆液稠度B成反比。加固体强度与单位加固体中的水泥掺入量和土质有关。单管、二重管、三重管旋喷桩机注浆施工示意参见图1、图2、图3。高压泥浆泵浆桶水箱搅拌机水泥仓旋喷固结体注浆管钻机喷头图1 单管旋喷注浆示意图浆桶水箱搅拌机水泥仓旋喷固结体注浆管钻机喷头图2 二重管旋喷注浆示意图空压机高压泥浆泵浆桶水箱搅拌机水泥仓旋喷固结体注浆管钻机喷头 图3 三重管旋喷注浆示意图空压机高压泥浆泵高压清水泵3.2成桩机理高压喷射注浆的成桩机理包括以下五种作用：（1）高压喷射流切割破坏土体作用。喷射流动压以脉冲形式冲击破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张。（2）混合搅拌作用。钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷咀移动方向相反的方向（即阻力小的方向）移动位置，与浆液搅拌混合形成新的结构。（3）升扬置换作用（三重管法）。高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩气体而把一部分切下的土粒排出地上，土粒排出后所留空隙由水泥浆液补充。（4）充填、渗透固结作用。高压水泥浆迅速充填冲开的沟槽和土粒的空隙，析水固结，还可渗入砂层一定厚度而形成固结体。（5）压密作用。高压喷射流在切割破碎土层过程中，在破碎部位边缘还有剩余压力，并对土层可产生一定压密作用，使旋喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。旋喷桩固结体情况图4所示。渗透部分搅拌混合部分硬化剂主体部分图4 旋喷桩体固结情况图压缩部分3.3工艺设计要求3.3.1 加固体直径的确定旋喷桩直径与现场土质、土体强度和喷射压力、流量、提升速度和浆液稠度等诸多因素有关，应通过现场试验确定。当无试验资料时可参考表1选用。3.3.2 布置形式桩的平面布置形式需根据加固的目的给予考虑，分离布置的单桩可用于基础的承重，排桩、板墙可用作防水帷幕，整体加固则常用于防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性，水平封闭桩可用于形成地基中的水平隔水层。图5为一般桩的平面布置形式。铁路、公路路基基底一般采用梅花形加固地基的分离桩形式。桩间距一般采用1.21.5m。公路设计规范规定，相邻桩的净距不应大于4倍桩径。表1 旋喷桩直径参考值（m） 喷注种类土的类别单管法二重管法三重管法粘性土0N51.20.21.60.32.50.310N200.80.21.20.31.80.320N300.60.20.80.31.20.3砂土0N101.00.21.40.32.00.310N200.80.21.20.31.50.320N300.60.21.00.31.20.3砂砾20N300.60.21.00.31.20.3注：表中N为标准贯入实测锤击数。图5 一般桩的平面布置形式图3.3.3设计承载力图（1）按桩身强度计算容许承载力。P= aA式中 P桩的容许承载力（kN）；a 桩体材料的强度折减系数，a=0.40.5；桩体材料7cm7cm7cm试件的室内平均抗压强度（kPa）；A 桩的横断面积。（2）按土体强度计算桩身容许承载力。P= fi li + AR式中 P桩的容许承载力（kN）；桩身截面周长，按桩的直径计算（m）；fi各土层的容许摩阻力（kPa）；li 各土层的厚度 （m）；A桩底支承面积，按桩的直径计算（m）；R桩尖处的地基容许承载力（kPa）。（3）复合地基承载力。 式中 复合地基的容许承载力（kPa）；P 单桩承载力（kPa）；R 桩间土天然地基承载