旋喷桩施工方案.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 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 （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臵后，以高压设备使浆液或水、（空气）成为20-40MPa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臵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，子啊土中凝固，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. （2）成桩机理 高压喷射注浆的成桩机理包括以下五种作用：a.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。 b.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）移动位臵，与浆液搅拌混合形成新的结构。 c.生扬臵换作用（三重管法）。高速水射流切割土体的同时，由于通过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。 d.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。e.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。（3）工艺设计要求a.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。b.布置形式桩的平面布臵形式需根据加固的目的给予考虑，分离布臵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5一般桩的平面布臵形式。 铁路、公路基基底采用梅花形加固地基的分离桩形式。桩间距一般采用1.2-1.5m。 公路设计规范规定，相邻桩的净距不应大于4倍桩径。 一、 施工顺序及施工流向安排针对本工程的特点和现场场地情况及本工程工作量的大小，本着精心组织，科学管理的原则，使其能及时保证工期的需要又能发挥各施工机械的施工效率。避免交叉作业和互相影响，科学合理的组织流水施工。机械配备根据机械台班产量。机械性能。设备利用率、施工条件进行合理配制，本工程场地较小环境条件良好，组织好设备之运行方向应该能充分发挥设备利用率。综合以上分析情况，我们计划采用 PH-5C型工程钻机，对桩位进行分区、编号确定施工路线，使钻机移位最快，最简捷，同事应保证与相邻机械施工互不干扰，与运输车辆通道互不影响。桩基施工时：机械设备互相交叉、互相联系，既分散、有紧凑；施工用水管沿建筑物外围布置，便于用水成桩、清孔；施工用电管线架空引入作业范围，有专业电工负责。2、 施工工艺流程钻机就位钻进成孔换浆清渣清孔回灌搬迁移钻开孔检查启动空压机送风启动高压泵送水试喷检查插入高喷管浆液配制泵送高喷作业观察高喷参数孔内保持满浆测放桩位三、施工方法高压旋喷主要施工方法（一） 施工准备根据现场情况，场地平整，先做临时排水沟，将雨水、污水排开，然后回填土。严格按照设计要求及有关规范规定，进行图纸的技术交底工作，做好施工前安全文明教育；经业主及建立单位认可，选择合适的位置，进行试桩，以确定一下技术参数，实际地质情况；喷嘴型号及规范；进尺及提升速度；注浆压力；注浆流量；水灰比值及水泥掺入量；成桩直径；成桩强度 熟悉图纸，做好图纸会审前期工作； 加强与业主、监理单位的联系，掌握期施工时的具体要求； 做好通水、通电及硬化道路工作； 设立临时生活设施； 检查机器运转情况并做好各易损件的筹备工作； 按现场平面布置图选好地点挖水泥浆池及铺水泥对放台； 按顺序对旋喷进行编号。（二） 测量放样按业主提供主轴线控制点及具体尺寸，运用导线控制法，使用DJ2光学经纬仪和钢尺进行主轴线的放样，其精度要求：距离中误差：5mm，角度中误差：10S；参照场地情况，将主轴线控制点引至不受破坏的位置，切加以保护； 在复验合格的轴线基础上，确保技术资料的完整性；（三） 注浆工艺高压旋喷桩注浆固结体的质量因素较多，当确定采用一定形式的高压旋喷注浆管法之后，注浆工艺是影响固结体的重要因素之一。1、 旋喷高压旋喷注浆，运势自下而上，连续进行，若施工中出现了停机故障，待修好后，需向下搭接不小于500mm的长度，以保证固结体的整体性。由于天然地基的地质情况比较复杂，沿着深度变化大，有多重土层，其密实度、含水量、土粒组成和地下水状态等，有很大差异和不同，若采用单一的技术参数来旋喷注浆，则会形成直径大小既不匀称的固结体，导致旋喷直径不一致，影响承载力。因此，针对不同地质土层的特征，要采取相对的措施来注浆完成。特别粘土、砂土部位，深部土层要适当放慢提升速度和旋转速度或提高旋喷压力等。2、 复喷在不改变旋喷技术参数的条件下，对同一土层做重复注浆（喷到顶再下钻重喷该部位），能增加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径或长度并提高固结体强度，复喷时全部喷浆，复喷的次数愈多固结体直径加长的效果愈好。（四） 水泥用量的控制在喷浆提升过程中，控制水泥用量是关键。水泥的用量与喷浆压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等有直接关系，具体控制方法：1、 若水泥量剩余措施如下： 适当增加喷浆压力； 加大喷嘴直径； 减慢提升速度。2、 若水泥量不够措施如下： 保证桩径的情况下适当减少压力； 喷嘴直径适当减少； 保证桩体强度的情况下适当加快提升速度； 加大水灰比值。 针对本工程具体情况，每根桩分次进行搅拌，施工用水精确量取，确保定量的水和水泥比例进行拌制水泥，通过调整以上参数可保证水泥量满足设计要求； 针对水泥浆下沉现象（水泥浆液密度较大），采取自桩顶向下3.0m进行复喷，可保证桩体上部水泥土强度。（五） 冒浆处理在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等，根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施。 1.流量不变而压力突然下降时，应检查部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查其封密性能； 2.出现不冒浆或者断续冒浆时，或是土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；如是附近有孔洞、暗道，则应不提升注浆管，继续注浆直至冒浆位置，或拔出注浆管待浆液凝固后，重新注浆直至冒浆为止，必要时采用速凝浆液，便于浆液在注浆管附近凝固； 3.减少冒浆的措施 冒浆量过大的主要原因，一般是有效喷射范围与注浆不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致； 提高旋喷压力（喷浆量不变）； 适当缩小喷嘴直径（旋喷压力不变）； 加快提升和旋转速度； 对于冒出地面的浆液，可经过选择和调整浓度后进行前一根桩返浆回灌，以防止空穴现象。（六） 固结体控形 固结体的形状，可通过调节旋喷压力和注浆量，改变喷嘴移动方向和提升速度，予以控制。由于本工程设计固结体的形状为圆柱形，在施工中采用变提升变旋转注浆，考虑到深层部位的成型，在底部喷射时，加大喷射压力，做重复旋喷或降低喷嘴的旋转提升速度，而且针对不同土层可适当加大压力和降低喷嘴的旋转提升速度，使固结体达到匀称，保证桩径差别不大。（七） 确保桩顶强度 当采用水泥浆液进行喷射时，在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中，由于浆液析水作用，一般均有不同程度的收缩，造成固结体顶部出现一个凹穴，凹穴的深度随地层性质、浆液的析水性、固结体的直径和程控深度因素不同而不同。单管旋喷的凹穴深度一般为设计桩径的1-1.5倍。这种凹穴现象，对于地基加固是极不利的，必须采用有效措施予以清除。 为防止因浆液凝固收缩而产生的凹穴现象，便于地基加固达到立项的效果，可采取超高旋喷（旋喷处理地基的顶面超过建筑基础底面，本工程设计能满足要求）、返浆回灌等措施。（八） 防止串孔的措施1、 在施工过程中，各机组采取跳打的施工方法；2、 在高压缩土层适当减小喷浆压力；3、 加快提升速度和旋转速度。四、加强质量点的控制 1、确保桩位准确性桩位由专业技术员进行放样，并经监理人员复验合格； 施工时，钻机就位必须在定位员的指挥下准确对准桩位，由质检员复核，监理工程师认可后，钻机方可开钻；施工完毕，及时做好施工记录，并在施工图上做标记。 2、确保桩身垂直度钻机开钻前必须调平，依机架两边所吊线锤平行机架为准；钻进过程中，若因故钻机下陷倾斜，需及时调整。 3、确保桩顶标高各桩位点放出后，按施工现场平整度划分若干个区，每 个区用水准仪准确测出标高，算出其钻孔深度和空喷深度；每开钻前，应将深度盘指针对零，确保钻身准确性； 钻头离桩端1m时，提前喷浆，防止桩底部因送浆距离较远不能准确到达，而缩短桩长； 4、提高桩顶强度对桩头进行复喷；自桩顶向上超喷不小于1倍的桩径； 5、防止缩径及夹泥针对密实度较高的土层，采用慢挡高压提升和下沉；加适当的搅拌叶片；增大喷嘴作业半径； 6、确保桩体连续性喷浆时必须连续，不能间断；施工中一旦出现故障，待修好后，必须向下搭接长度不小于500mm。五、对本工程施工的关键点、难点及其处理措施 （一）测量定位放线质量保证措施 成立测量小组，配备专职测量员，为保证测量定位放线的精确度，放线时都应反复效验符合轴线尺寸和桩位。 施工用测量仪器、钢尺等由专人管理和用前检测，以保证其完好。 （二）桩位平面位置及垂直度的保证措施 桩位放线要准确，并经监理工程师复核，施工时，要先经过质检员确认后方可下钻； 在钻机正面、侧面分别挂一线锤（经纬仪核定其垂直度后，划标志点），待施工时，两锤线要以过标志点为准； （三）确保钻孔深度及桩长，桩顶标高的保证措施 桩的长度是高压旋喷桩施工的主要参数，而钻进深度及旋喷深度、停浆面标高是直接影响有效桩长的主要因素，影响这些因素的关键是自然地面标高和钻机深度刻度盘零点的准确性。自然地面标高和深度刻度盘零点在施工过程中不是一成不变的，所以施工中，应根据变化情况，随即调整钻进深度及旋喷深度与停浆面标高，以保证孔深、桩长、桩顶标高达到要求。（四）水泥用量的保证措施 严格按图纸规定，正确计量每米水泥用量； 各班组操作要按规定，避免单根桩的水泥用量或多或少 质检员及材料员要定期检查施工水泥用量同施工桩数是否合乎要求； （五）桩体均匀性的保证措施 要求钻进成孔、提升成桩的施工方法，并且要求送浆和钻机调试正常后，保证各自相应的档位不变和技术参数不变，既保证桩身在每个单位长度都用相同的水泥量，以保证桩身强度的均匀性； （六）桩径的保证措施 施工中，由于磨损，叶片直径会逐渐减少，为确保桩径，要定期检查，发现叶片直径小于施工要求时，需及时更换； （七）固结体强度不均匀、缩颈 1.产生原因喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。喷浆设备出现故障中断施工。拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。穿过较硬的粘性土，产生颈缩。 2.预防措施及处理方法根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。喷浆前,先进行压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行.配浆时必须用筛过滤。根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径办法。控制浆液的水灰比及稠度。严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果。 （八）压力上不去 1.产生原因安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。泵阀损坏，油管破裂漏油。安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。2 塞油泵调压过低。 2.预防措施及处理方法应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。 （九）压力骤然上升 1.产生原因喷嘴堵塞。高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路