旋喷桩施工工艺及质量控制要点

旋喷桩施工工艺及质量控制要点旋喷桩施工工艺及质量控制要点 一 概述一 概述 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 二 施工二 施工原理及工艺流程原理及工艺流程 结合本工程工程实际 在这里我们仅介绍三管法旋喷桩 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 800 2000mm 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 旋喷桩施工工艺流程见图 2 01 三 施工工艺参数三 施工工艺参数 施工工艺参数见表 3 1 旋喷桩施工前 必须进行试桩 以确定预定的浆液配比 喷射压力 喷浆 量等技术参数 根据实际情况对参数进行调整 试桩数量不少于 3 根 不在同 一地点 3 根试桩位置分别为西北场地 1 根 东南场地二号风亭围护结构内 1 根 C 东南出入口围护结构内 1 根 引孔钻机就位 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 图 2 01 旋喷桩施工工艺流程图 表表 3 13 1 旋喷桩施工主要技术参数表旋喷桩施工主要技术参数表 项目项目技术参数技术参数 气压 MPa 0 5 0 7 压缩空气 气量 l min 1500 3000 浆比重 kg l 1 0 水泥浆 浆量 l min 60 70 提升速度 cm min 12 15 旋转速度 r min 5 16 喷嘴直径 mm 1 8 加浆比重 g cm3 1 2 四 旋喷桩施工四 旋喷桩施工方法方法 1 1 施工准备施工准备 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 10 20 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 2 钻机就位钻机就位 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 3 引孔钻进引孔钻进 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 4 拔出岩芯管 插入注浆管拔出岩芯管 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 5 旋喷提升旋喷提升 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 6 钻机移位钻机移位 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 五 质量标准及检查措施五 质量标准及检查措施 5 15 1 旋喷桩施工技术标准旋喷桩施工技术标准 旋喷桩的施工技术要求见表 5 1 表表 5 15 1 旋喷桩施工技术检查表旋喷桩施工技术检查表 序序 号号项项 目目 名名 称称技技 术术 标标 准准检查方法检查方法 1 钻孔垂直度允许偏 差 3 0 实测或经纬仪测 钻杆 2 钻孔位置允许偏差 50mm 尺量 3 钻孔深度允许偏差 200mm 尺量 4 桩体直径允许偏差 50mm 开挖后尺量 5 桩身中心允许偏差 0 2D 开挖桩顶下 500mm 处 用尺量 D 为设计桩 径 6 水泥浆液初凝时间不超过 20 小时 7 水泥土强度 qu 28 1 2MPa 试验检验 8 水灰比1 0 1 5试验检验 5 25 2 施工施工检查内容检查内容 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 5 35 3 成桩质量检查成桩质量检查 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 六 注意事项六 注意事项 1 在旋喷桩施工区最外围的一排桩采用 1 5 9 间隔跳打的方法进行施工 围内部采用不跳桩按次序施工 2 钻机或旋喷机就位时机座要平稳 立轴或转盘要与孔位对正 倾角与设 计误差一般不得大于 0 5 3 喷射注浆前要检查高压设备和管路系统 设备的压力和排量必须满足设 计要求 管路系统的密封圈必须良好 各通道和喷嘴内不得有杂物 4 喷射注浆作业后 由于浆液析水作用 一般均有不同程度收缩 使固结 体顶部出现凹穴 所以应及时用水灰比为 0 6 的水泥浆进行补灌 并要预防其 它钻孔排出的泥土或杂物进入 5 为了加人固结体尺寸 或对深层硬上 为了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 也可以采用复喷工艺 第一次喷射 初喷 时 不注水泥浆液 初喷完毕后 将注浆管边送水边下降至 初喷开始的孔深 再抽送水泥浆 自下而上进行第一次喷射 复喷 6 在喷射注浆过程中 应观察冒浆的情况 以及时了解土层情况 喷射注 浆的大致效果和喷射参数是否合理 采用单管或一重管喷射注浆时 冒浆量小 于注浆量 20 为正常现象 超过 20 或完全不冒浆时 应查明原因并采取相应 的措施 若系地层中有较大空隙引起的不冒浆 可在浆液中掺加适量速凝剂或 增大注浆量 如冒浆过大 可减少注浆量或加快提升和回转速度 也可缩小喷 嘴直径 提高喷射压力 7 对冒浆应妥善处理 及时清除沉淀的泥渣 在砂层中用单管或二重管注 浆旋喷时 可以利用冒浆进行补灌已施工过的桩孔 但在粘土层 淤泥层旋喷 时 因冒浆中掺入粘上或清水 故不宜利用冒浆回灌 8 在软弱地层旋喷时 固结体强度低 可以在旋喷后用砂浆泵注入 M15 砂 浆来提高固结体的强度 9 在湿陷性地层进行高压喷射注浆成孔时 如用清水或普通泥浆作冲洗液 会加剧沉降 此时宜用空气洗孔 10 在砂层尤其是干砂层中旋喷时 喷头的外径不宜大于注浆管 否则易夹 钻 11 在开钻前根据管线图摸清管线位置及走向 遇有不明管线应及时向上级 汇报 七 七 常见问题的原因分析及处理方法常见问题的原因分析及处理方法 根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况 为保证旋喷桩施工质量 针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法 7 1 固结体强度不均匀 缩颈固结体强度不均匀 缩颈 7 1 1 产生原因产生原因 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 7 1 2 预防措施及处理方法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 7 2 压力上不去压力上不去 7 2 1 产生原因产生原因 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 7 2 2 预防措施及处理方法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 7 3 压力骤然上升压力骤然上升 7 3 1 产生原因产生原因 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 泵体或出浆管路有堵塞 7 3 2 预防措施及处理方法预防措施及处理方法 应停机检查 首先卸压 如喷嘴堵塞将钻杆提升 用铜疏通 其他情况堵塞应松开接头进行疏动 待堵塞消失后再进行旋喷 7 4 钻孔沉管困难偏斜 冒浆钻孔沉管困难偏斜 冒浆 7 4 1 产生原因产生原因 遇有地下埋设物 地面不平不实 钻杆倾斜度超标 注浆量与实际需要量相差较多 地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围与注浆量 不相适应 注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致 7 4 2 预防措施及处理方法预防措施及处理方法 放桩位点时应钎探 遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点 喷射注浆前应先平整场地 钻杆应垂直倾斜度探制在 0 3 以内 利用侧口式喷头 减小出浆口孔径并提高喷射能力 使浆液量与实际需 要量相当 减少冒浆 控制水泥浆液配合比 针对冒浆的现象则采取在浆液中参加适量的速凝剂 缩短固结时间 使 浆液在一定土层范围内凝固 还可在空隙地段增大注浆量 填满空隙后再继续 旋喷 针对冒浆量过大的现象则采取提高喷射压力 适当缩小喷嘴孔径 加快 提升