高压旋喷桩施工方案

0 高压旋喷桩施工方案高压旋喷桩施工方案 一 工程概况一 工程概况 金麟山隧道全长 950 3m 进口明洞 12 8m 大管棚 40m 出口 明洞 7 55m 大管棚 35m 该隧道 V 级围岩 533 9m IV 级围岩 389 5m 隧道净宽 9m 净高 5m 设计速度 40km h 二 工程地质说明二 工程地质说明 湿陷性黄土 勘查区地处黄图高原与青藏高原交界地带 依照 湿陷性黄土地区建筑规范 GB50025 2004 的规定 对采取的原 状土样进行湿陷性试验 在 200kpa 压力下稳定后浸水 计算其湿陷 系数 同时进行饱和自重压力下的自重湿陷性试验 试验结果表明 分布在隧道出口 K2 000 K2 097 段的黄土状土具有湿陷性 湿陷等 级为 II 级自重湿陷性 三 工程措施说明三 工程措施说明 根据地堪钻探显示 在 K2 000 K2 140 段主要分布有黄土状粉 质粘土 土层厚度 0 19 5m 该级土具有 II 级自重湿陷性 结合工 程特点 K2 000 K2 100 6 段位于隧道区段 其中 K2 000 K2 089 7 段位于隧道暗挖区间 K2 089 7 K2 100 6 段位于隧道明挖区间 结合本工程工程特点为了消除湿陷性黄土对工程的影响 在加强该 段排水设置 同时在隧道洞口设置截水沟 截取山坡坡面水 在隧 道内设置防排水设施排除地下水的条件下 结合该段黄土状粉土的 特点 对该段黄土状粉土采用高压旋喷桩的办法进行处理 高压旋喷桩打入强风化泥岩层 1 5m 桩间距为 60cm 桩径为 1 40cm 隧道暗挖段处理宽度为 12m 桩长为 0 12m 三 编制依据三 编制依据 经业主 设计 监理和施工单位共同讨论 1 甘河工业园区南出口金鳞山隧道特殊路基处理说明 2 湿陷性黄土地区建筑规范 GB50025 2004 3 公路工程地基处理手册 4 以往我单位的类似工程的施工经验及资源状况 5 我公司拟为本工程配备的人员 机械设备 测量 试验及检 测仪器等资源配置情况 6 隧道地基加固设计图纸 四 旋喷桩工艺原理及特点四 旋喷桩工艺原理及特点 旋喷桩是利用钻机把带有特制喷嘴的注浆管钻进至土层的预定 位置后 旋喷机也可以自钻成孔 以高压设备使浆液成为 20Mpa 以上的高压流从喷嘴中喷射出来 一边喷射一边旋转和提升钻杆 能量高度集中的液流直接冲击破坏土体 并使浆液搅拌混合凝固成 为一个具有特殊结构的固结体 从而使地基得到加固 旋喷桩施工特点是施工设备简单 占地面积小 工期易于控制 施工作业简便 对软土地基处理效果好 4 14 1 旋喷桩施工方法 旋喷桩施工方法 旋喷桩可根据工程情况和机具条件采用单管法 二重管法 三 重管法三种 本项目隧道仰拱地基处理采用二重管法 2 4 24 2 适用范围 适用范围 适用于 5 50 米的淤泥 淤泥质土 粘性土 粉土 黄土 砂土 人工填土和碎石土等软土地基 4 34 3 旋喷桩浆液类型 旋喷桩浆液类型 水泥类浆液是喷射灌浆的基本材料 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 5 1 1 5 1 固结体的抗压强度 28d 最大可达 1 0 20MPa 适 应于无特殊要求的工程 2 速凝 早强型浆液 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 3 高强型浆液 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 水泥采用 42 5 级普硅水泥 要求新鲜无结块 一般泥浆水灰 比为 1 1 1 5 浆液宜在旋喷前 1h 以内配制 使用时滤去硬块 砂石等 以免堵塞管路和喷嘴 4 44 4 旋喷桩浆液材料要求 旋喷桩浆液材料要求 水泥 采用 42 5 普通硅酸盐水泥 使用前必须试验检测 并符 合质量要求 严禁使用过期 受潮结块的水泥 进场水泥必须离地 存放 并加以遮盖 防止受潮 雨淋 3 水 经化验符合混凝土拌合用水标准 外加剂 在水泥浆液中添加适量速凝剂 掺量由试验确定 以 利于保持早期强度及旋喷体的形状 五 主要施工人员及主要设备配置组织五 主要施工人员及主要设备配置组织 5 15 1 施工人员组织及安排 施工人员组织及安排 为优质高效地完成本工程的施工 我项目部具体设总工主抓技 术 质量 副经理抓安全生产 施工进度 技术科 安全科 质检 科 测量队 试验室全力配合工作 具体安排两套设备和两个班组 施工此工程 并全面保证本工程任务的顺利完成 施工现场根据要求 设置技术管理人员 2 人 安全员 4 人 自 检人员 2 人 施工人员 20 人 共计 28 人 5 25 2 人员及设备配置一览表 人员及设备配置一览表 设备名称单位数量人员配备及职责范围 回旋钻桩机台2配置 10 人 负责钻孔 高压泥浆泵台2配置 10 人 喷射 搅浆 清理 自卸车辆2配置 2 人 负责日常材料倒运 高压胶管米50 六 单管高压旋喷桩施工方案六 单管高压旋喷桩施工方案 根据隧道的实际地质情况 对于承载能力低于 250KPa 的地基采 用旋喷桩加固方案 旋喷桩采用单管旋喷 水灰比为 1 1 0 5 1 水泥浆作为注浆 4 材料 灌入水泥浆液的比重为 1 5 1 9 水泥用 42 5 普硅 每延米 水泥浆水泥用量 250kg 500kg 具体参数根据试桩确定 并掺适量 速凝剂有利于保持早期强度及旋喷体的形状 6 16 1 旋喷桩设计技术参数 旋喷桩设计技术参数 单管高压旋喷桩施工主要技术参数 序号项目名称参数备注 1高压泵压力20 28Mpa 2喷嘴直径2 8mm 3气压0 4 0 6Mpa 4钻杆旋转速度22r min 5钻杆提升速度25cm min 6浆液流量100L min 7注浆管直径 42 mm 8浆液材料及配比 水灰比 1 1 0 5 1水泥普硅 32 5 以上 9三乙醇胺 氯化钙0 05 1 10旋喷桩直径0 40m 11旋喷桩间距0 60m梅花形布置 6 26 2 隧道基底处理加固范围 隧道基底处理加固范围 出口隧道暗洞 K2 000 K2 089 出口隧道明洞 K2 089 K2 100 6 出口隧道路基 K2 100 6 K2 110 6 加固长度 110 6m 6 36 3 旋喷桩试桩 旋喷桩试桩 5 根据工程地质具体情况 施工前 应选取 1 3 根桩按设计参数 进行试桩试验 并以现场试验调整确定后的技术参数 作为最终施 工参数 在试桩时注意以下几个方面 1 成孔时判断处理区地层 情况是否与设计资料一致 2 当涂层中含有较多的大粒径块石 大量植物根茎或有较高含量的有机质时 以及地下水流速过大等 必须通过试桩确定其适用性 3 试桩完成经过一定时间 七天以 上 后 可以开挖一定深度进行桩体外观检查 测量桩径 同时在 桩体上取芯 进行无侧限抗压试验 获取抗压强度值 从实测桩径 抗压强度值中选取满足设计要求的一组施工参数 包括注浆压力 提升 旋转速度 浆液水灰比等 6 46 4 施工流程 施工流程 6 56 5 施工工艺 施工工艺 施 工 准 备 测 量 放 线 钻 机 就 位 调 整 钻 架 钻 孔 检 孔 旋 喷 机 就 位 插 管 试 喷 高 压 喷 射 注 浆 喷 射 注 水 拔 管 清 洗 设 备 搅拌浆液泥浆的排泄处理 6 6 66 6 旋喷桩加固处理 旋喷桩加固处理 1 暗洞地基处理 暗洞地基处理 旋喷桩顶端高度应伸入仰拱喷射混凝土内 仰拱初期支护施工时 削除 2 施工方法与作业要点 施工方法与作业要点 1 施工准备 施工前平整场地 夯实地基 挖好泥浆池 做好 水 电等准备工作 2 测量放线 用全站仪定出孔位的边孔和中孔位置 然后用钢 尺放出其它孔位的相应位置 在放样完孔位后 用水准仪测出各孔 位的地面高程 以便控制孔深 钻机严格按设计并经测量放线的孔 位去对中 保持钻机垂直 施工时旋喷管的允许倾斜不大于 1 3 钻孔 钻机开钻前 用经纬仪检测钻杆与孔位是否在一条铅 垂线上 要满足钻杆的倾斜度不大于 1 才能开钻 钻孔过程中随时 7 检查钻机水平及钻杆的垂直度 对不合格的钻孔 需回填重钻 4 插管 旋喷机安放在钻好的孔位上 对准钻孔位置 将旋喷 管插入孔中 到达预定深度 在插管过程中 为防止泥堵塞喷嘴 需边射水 边插管 水压力一般宜超过 1Mpa 如压力过高 则易将 孔壁射坍塌 5 旋喷浆 旋管插入预定深度后 立即检查高压管连接情况并 搅拌浆液 旋喷作业开始后 值班人员必须时刻注意检查浆液初凝 时间 注流量 压力 旋转提升速度等参数 待旋喷管提升到高于 设计标高 30 50cm 时 旋喷作业结束 并做好施工记录 6 移动机具 一个孔位施工完毕后 将钻机等设备移到新的孔 位上 为下一个孔位旋喷 如移动机具的时间超出水泥浆初凝时间 必须先清洗机具 7 冲洗 喷射作业施工完毕后 应把旋喷管 高压管 高压泵 等机具清洗干净 管内 机内不得残存浆液 冲洗时把浆液换成水 在地面上喷射 靠高速水流将泥浆泵 注浆管内的浆液全部排除 七 施工注意事项七 施工注意事项 1 喷射注浆前要检查高压设备管线系统 设备的压力和排量必 须满足设计要求 管路系统的密封必须良好 2 喷射注浆前要做好准备工作 开动注浆泵后 待水泥浆的前 锋流出喷嘴后 才可提升旋喷管 从下而上旋喷注浆 3 当注浆管插入土中喷嘴达到设计标高时 即可喷射注浆 在 喷射注浆参数达到规定值后 随即分别旋转 提升注浆管 由下而 8 上喷射注浆 注浆管分段提升的搭接长度不得小于 100mm 防止固 结体脱节 4 冒浆的处理 在旋喷桩处理中 往往有一部分土粒随着一部 分浆液沿着孔壁冒出地面 通过对冒浆的观察 可以及时了解土层 情况 旋喷的大致效果和旋喷参数的合理性 冒浆量小于 20 为正 常现象 超过 20 或完全不冒浆 应查明原因并采取措施 若地层中由于空隙引起的不冒浆 要在浆液中掺入适量的速凝 剂或增加注浆量填充空隙后继续正常旋喷 若冒浆量很大时 应提高喷射压力 缩小喷嘴直径 5 在高压喷射注浆过程中 出现压力骤然下降 上升或大量冒 浆等异常情况时 应停止提升和喷射注浆 以防桩体中断 同时立 即查明产生的原因并及时采取措施排除故障 如发现有浆液喷射不 足影响桩体的设计直径时应进行复喷 6 在施工中 或在钻进贯入时喷浆 或在提升时喷浆 何时喷 浆最佳须根据地层的软硬情况和搅拌头的工艺特点而定 7 桩机操作手与搅浆施工员保持密切联系 保证连续供浆 一旦出现停浆 为了防止断桩 应在恢复供浆时将旋喷头下沉至停 浆面上或下重复搭接 0 5m 如停机超过 3 小时 为防止浆液结硬堵 塞 应将输浆管道拆卸 清洗干净 8 机具下沉搅拌中遇有硬土阻力较大 应增加旋喷机自重 然后启动加压装置加压 八 主要技术要求及质量控制措施八 主要技术要求及质量控制措施 9 1 水泥在使用前需做质量鉴定 浆液用水应符合 混凝土拌和 标准 的规定进行配制 根据水泥浆液的比重以及与水灰比关系曲 线用波美度比重计进行检测 2 水泥浆不得离析 水泥浆要严格按设计的配合比配制 要仔 细筛除水泥中结块 为防止水泥浆发生离析 应在搅拌机中不断搅 拌 在压浆前缓慢倒入集料斗 因地下水呈酸性 不准用地下水配 制水泥浆液 以免影响成桩质量 3 钻机或旋喷机就位时机座要平稳 立轴和转盘与孔位对中 倾角误差不得大于 1 4 为了加大固结体尺寸或遇深层硬土 可以提高喷射压力或降 低提升速度 5 为减缓水泥浆液沉淀速度 防止离析及保持良好的可喷性 宜在浆液中加入相当于水泥用量 3 的膨润土 陶土 0 9 的碱 浆液宜在旋喷前 1 小时内配制 使用时必须滤去硬块 砂石等 以 免堵塞管路和喷嘴 6 当高压喷射注浆完毕后 应迅速拔出注浆管 用清水冲洗 管路 为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程 必要时可在原孔位采用 浆液回灌或第二次注浆等措施 7 施工过程中采取跳槽式旋喷注浆 防止串孔 冒浆 8 严格管理控制施工用水 以免施工用水对黄土的湿陷破坏 9 喷浆过程中 不允许发生中途断浆 输浆管道不能发生堵 10 塞 浆液输送保持连续 控制好下沉和提升速度 保证加固范围每 一深度内充分喷浆 10 保证垂直度 为使旋喷桩垂直 要注意起吊机的平整度和 导向架对地面的垂直度 旋喷桩的垂直试验偏差不得超过 1 桩位 的偏差不得大于 100mm 11 旋喷桩施工时 根据布置间隔施工 间距可取 3 5 米 或者等到已施工桩体初凝后 具有一定抗冲击力时 再施工相邻的 桩体 相邻两桩施工时间不应小于 48 小时 12 浆液高压喷射前 管道应保持潮湿 以利输浆 现场拌制浆 液 有专人记录水泥及外掺剂用量 并记录旋喷开始 结束时间 13 根据成桩试验确定的技术参数施工 操作人员记录每米下 沉 提升时间 记录送浆时间 停浆时间等有关参数变化 九 注浆材料及注浆量的控制九 注浆材料及注浆量的控制 1 注浆材料主要为水泥浆液 强度等级为 32 5 及以上的普通 硅酸盐水泥 可以根据设计要求加入适量的外加剂 2 注浆量必须满足设计要求 这与设计桩径 桩长 桩体抗压 强度等有关 可以通过以下两个公式计算 取二者之较大值作为旋 喷浆液用量 1 按旋喷固结体的体积需要量计算 Q 3 14 D2 H 1 B 4 其中 Q 旋喷浆液用量 m3 D 桩体直径 m H 桩长 m B 损失系数 可选用 0 1 0 3 11 2 按旋喷工艺参数要求计算 Q H V q 1 B 其中 Q 旋喷浆液用量 m3 q 高压注浆泵的排浆量 L min H 桩长 m B 损失系数 可选用 0 1 0 3 V 注浆管提升速度 m min 根据旋喷浆液用量 浆液水灰比可以计算出桩体每米所需水泥 用量 3 浆液配制搅拌 为了保证浆液的浓度 应当采用二次搅拌配 制浆液 即在第一只搅拌桶中按确定的水灰比配制并搅拌水泥浆液 搅拌 3 5 分钟后放入第二只搅拌桶中待用 禁止采用一只搅拌桶 一边配浆一边抽浆 否则难以控制浆液水灰比 十 常见机具故障的处理十 常见机具故障的处理 1 1 喷嘴或管路被堵塞 压力骤然上升 预防措施 喷嘴或管路被堵塞 压力骤然上升 预防措施 1 高压泵或注浆泵的吸水管进口和水泥浆储备箱的滤网规格以 2mm 左右为宜 筛网的面积不要过小 2 遵守操作规程 认真检查浆管的通道 在插管前要用塑料薄 膜包扎好喷嘴 遵循设备的开启顺序 待运转正常后 待泵量 泵 压正常后 才开始注浆 3 加强注浆泵的维护保养 保证注浆过程中不发生故障 避免 12 水泥浆在管道中沉淀而堵塞 4 若喷射过程中出现水泥供不应求 应抽送清水将注浆管中的 水泥浆顶出喷嘴后才停泵 5 喷射结束后 应及时清洗机具 2 2 高压泵排量达不到要求或压力上不去 其处理方法是 高压泵排量达不到要求或压力上不去 其处理方法是 1 检查阀 活塞等易损部件 及时更换磨损大的部件 有杂物 影响阀关密时 要及时清理 2 检查吸水管道是否畅通或漏气 避免吸入空气 尽量减少吸 水管道的流动阻力 3 检查活塞的循环次数是否达到要求 消除传动系统中的打滑 现象 4 检查安全阀 高压管路 消除泄漏 5 检查喷嘴直径是否符合要求 更换过度磨损的喷嘴 十一 旋喷桩质量偏差控制及检测方法十一 旋喷桩质量偏差控制及检测方法 旋喷桩质量偏差控制表 序号项目允许偏差检查方法及说明 1 桩轴线偏移 纵横方向 100mm用全站仪和钢尺检查 2钻杆倾斜度1 3桩长不小于设计规定喷浆前检查钻杆长度 4单桩喷浆量8 旋喷施工记录 5桩体无侧限抗压强度 3 5 MPa桩头或桩身钻心取样 13 6单桩承载力要求 320 KPa标准贯入 载荷试验 检测方法 检测方法 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 2 0 3m 厚的混凝土层 十二 旋喷桩复合地基承载力验算十二 旋喷桩复合地基承载力验算 复合地基的极限承载力可用下式表示 1 1 d k sp ksk p R fmm f A 式中 复合地基 桩间土的承载力标准值 sp k f sk f 桩间土承载力折减系数 复合地基置换率 其中为桩体面积 为对m p A m A p AA 应的加固面积 搅拌桩的单桩竖向承载力标准值 取以下二式计算结 d k R 果的小值 2 d kcu kp RfA 3 d kppps RqulAq 14 式中 与旋喷桩水泥土钻心取样在室内测定的无侧限抗 cu k f 压强度标准值 桩身周长和桩长 p ul 桩周土的平均摩阻力标准值 s q 桩端土的天然地基承载力标准值 p q 折减系数 可取 0 2 0 6 0 4 0 6 十三 地基承载力不符要求处理措施十三 地基承载力不符要求处理措施 旋喷桩施工后 隧道在开挖过程中 如发现桩径不能满足设计 要求 地基承载力不够时 地基应进行树根桩补强加固处理 树根 桩的工作原理同载桩 旋喷机有自钻成孔的功能 树根桩直径 20 30cm 加固长度同旋喷长度一致 加固根数根据旋喷桩大小和开挖 出的基础情况而定 树根桩采用水泥浆液水灰比为 1 1 十四 施工用水管理措施十四 施工用水管理措施 1 现场设专人负责管理旋喷桩浆液拌制的施工用水 2 现场用水管道采用焊接钢管或质量好的橡胶水管 焊接钢管 局部需经常拆卸的管件采用丝接或法兰连接 管道相接处要严密 以防漏水 3 所有外露的水管在冬期均要作保温处理 以防冬期受冻 4 发现水管 水阀和龙头处滴水 应及时进行修理或更换 并 在用水点处均设节水龙头 15 5 由于旋喷桩浆液拌制场地不固定 搅拌点下方及泥浆排泄处 需铺防水层 避免浆液拌制施工中渗漏的浆液直接接触洞内地基 如已渗漏处地基形成淤泥状时 立即用机械或人工将软土清除 6 旋喷桩施工处设置用钢板焊接的沉淀池箱 用于泥浆的排泄 以及清洗高压旋喷机及喷管 十五 施工现场安全技术措施及安全保证措施十五 施工现场安全技术措施及安全保证措施 1 1 施工现场安全技术措施 施工现场安全技术措施 1 施工现场的布置要符合防火 防盗 防爆 防雷电等安全 规定和文明施工的要求 2 现场生产 生活区设足够的消防水源和消防设施网点 消 防器材应有专人管理 3 现场道路坚实 平整 畅通 危险地点悬挂 典型示范工 程管理标准 规定的标牌 施工现场设置安全宣传标语 4 各类房屋 库棚 料场等的消防安全距离符合规定 室内 不得堆放易燃 易爆品 现场的易燃杂物应随时清除 严禁在有火 种的场所或其近旁堆放 5 施工现场的临时用电 按 施工现场临时用电安全技术规 范 规定执行 2 2 施工现场安全保证措施 施工现场安全保证措施 1 施工前按编制好的施工组织设计向施工人员进行安全交底 合理安排施工 2 施工各班组间 应建立完善的交接班制度 在交接班时 16 交班人应将本班组的施工情况及有关安全事宜及措施向接班人详细 交待 并记载于交接班记录本上 工地值班负责人 领工员 应认真 检查交接班情况 每班开工前未认真检查工作面安全状况 不得施 工 3 对各类事故均应严格按照 三不放过 即事故原因不查清 不放过 责任者和群众未受到教育不放过 没有制订和采取安全防 范措施不放过 的原则进行处理 4 所有进入隧道工地的人员 必须按规定配带好安全防护用 品 遵章守纪 听从指挥 5 如发现有险情 必须在危险地段设置明显标志或派专人看 守 并迅速报告施工现场负责人及时采取处理措施 若情况严重时 应立即将工作人员全部撤离危险地区 并立即上报 6 夜间施工照明充足 机械装碴作业严格按操作规程进行 不得损坏已有的支护及临时设备 十六 环保十六 环保保护措施保护措施 1 施工道路面层需硬化处理 未硬化部分可覆盖一层细石子 并经常进行淋水降尘等措施 2 施工现场车辆应控制车速 严禁超量装载 避免机械车辆运 输引起的扬尘及弃土遗洒 3 严格按操作规程操作 并对机械设备定期维护保养 减少大 气污染 运输车辆尾气排放应符合当地车辆尾气排放标准 作好车 辆年检 尾气年检工作 定期维护保养 17 十七 文明施工十七 文明施工 1 按施工总平面布置图实施定位管理 分管段 分片区进行