高道12-1李骏宏20122515-旋转桩

1、公路病害-旋喷桩 高道2012级1班：李骏宏 20122515 旋喷桩原理、应用范围、工艺流程旋喷桩：A:高压旋喷桩 B:旋挖钻扩底钻孔桩A：高压旋喷桩高压旋喷桩地基加固技术，是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20MPa左右的高压水流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。该技术应用广泛，具有施工方便，工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等优点。利用该技术对湿陷性黄土地基加固，可以提高并保持地基的抗剪强度，重组土体结构，改善土的变形性质，减少沉降，通过固结原理和挤压

2、作用消除黄土的湿陷性，同时也可起到阻截地下水流，减少振动，防止液化或流砂等作用，从而很好的解决湿陷性黄土地基对工程的诸多病害。高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩,但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少,并且施工机具的振动很小,噪音也较低,不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害,它可用于空间较小处,但施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。对于地下水流速过大的地层,无填充物的岩溶地段永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质,由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固,均不宜采用该法。 1、高压旋喷桩施工工艺流程： 高压旋喷桩施工工艺流程见下图： 制备固化剂浆液 转机就位调整转架角度灌入注浆管喷

3、试 喷旋喷注浆 拔管喷射拔管结束机械清洗机械移位 施工准备： 高压旋喷桩施工前，对施工场地进行平整，挖好排浆沟及储浆池。 采用坐标法对施工区域内的所有桩位进行测量定位，并做好明显、牢靠的桩位标志报监理复核。此外，还要做好测量记录，以便随时检验。 合理布置临时工程、机具设备安设地点及水电供应。旋喷桩的施工用水采用饮用水。 对输浆管路、高压泵、钻机、旋喷管等设备进行仔细地检查，并进行试运转（先是空运转，然后负荷运转、试喷）确认无误后才能开始高压旋喷桩的正式施工。施工工序11.3.3.1 桩机就位钻机安放保持水平，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于0.5%。钻机与高压注

4、浆泵的距离不宜过远。钻机钻杆采用钻杆导向架进行定位。11.3.3.2 贯入注浆管注浆管随旋喷桩机钻头一起钻至预定的深度。在此过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，边射水、边插管，水压力一般不宜超过1MPa。如压力过高，则易将孔壁射塌。11.3.3.3 制备固化剂浆液制备旋喷桩固化剂浆液时选用32.5级普通硅酸盐水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固土的性质及单桩无侧限抗压强度不小于3MPa的要求，通过试验确定水泥掺量。水泥浆液的水灰比取1.5。水泥储存时间超过3个月重新取样试验，并按其检验结果使用，使用前报监理工程师批准。在旋喷桩贯入注浆管的同时，后台拌制固化剂浆液（水泥浆），待压浆前将浆液倒入集料斗中。严格

5、按设计要求配制浆液。11.3.3.4 喷射注浆水泥浆液应在喷注前1小时内搅拌，当喷嘴达到设计高程，喷注开始时先送高压水清管，再送浆液和压缩空气。在底部旋喷1min ，当达到喷射压力及喷浆量后再边旋转边提升。为防止浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10cm。旋喷过程中，水泥浆液量不得少于700L/m，并且搅拌时间超过4小时的水泥浆液不得使用。施工过程中控制冒浆量小于注浆量的20%，超过20%或完全不冒浆时查明原因，采取相应措施。提升速度可取1025cm/min。对需要扩大加固范围或提高强度的部分采取复喷的

6、措施，并使实际桩顶标高高于设计标高0.30.5m。旋喷施工中作好施工记录，记录详细准确，并有监理的签认，作为今后计量的依据。11.3.3.5 拔管与冲洗旋喷施工完毕，迅速拔出注浆管，并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。11.3.3.6 桩机移位待旋喷桩机注浆管全部提出地面后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。2、地质特性 黄土是第四纪干旱、半干旱气候条件下，陆相沉积的一种特种土。湿陷性黄土地层一般具有下列工程特点：（1）颜色呈淡黄、灰黄、棕黄或棕红色；（2）具有多孔性，孔隙比一般为0.71.1

7、，有肉眼能看到的大孔隙，在自重或一定荷重作用下受水侵湿后，土体结构迅速破坏而发生显著的附加下沉。（3）质地均匀，颗粒成分以粉粒为主，无明显层理，具垂直节理。（4）土体中含钙质结核，并含有少量中溶盐和易溶盐，对基础结构具侵蚀性。（5）天然状态下，含水率低，遇水易崩解、剥蚀，土体处于坚硬、硬塑和可塑状态，承载力一般较大，但建造工程后，建筑物覆盖地基，水份转移致使含水量接近塑限含水量，或由于地基侵水和地下水上升使得地基土含水量增大甚至达到饱和，承载力急剧降低。（6）表层一定厚度内具湿陷性，易产生潜蚀形成陷穴。在自重和工作荷载作用下地基变形除正常的排水固结沉降外还具有重要工程意义的振陷与湿陷。（7）地

8、基土达到饱和，易发生较大的动变形，甚至表现出类似砂土液化的现象。 以陇西地区某双线铁路桥台工程为例，列车活载为中-活载，该桥台基础位于河岸陡坎上台阶地，工程场地黄土地质特征为砂质黄土厚约19m，地基承载力150kPa,其下为圆砾土，地面9m以下为饱和土。土样试验结果为级自重湿陷，天然密度1.68-1.74g/cm3,天然含水量17.8-18.7 %,液限25.7-27.8%,塑限15.5-15.9%,孔隙比0.87-0.92,标准贯入击数5-16。 3.13.1旋喷直径（旋喷直径（d d） 一般应根据估计直径来选用喷射注浆种类和喷射方式一般应根据估计直径来选用喷射注浆种类和喷射方式, , 估计

9、直径应在现场通估计直径应在现场通过试验确定。过试验确定。建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范（JGJ79-91JGJ79-91）给出了标准贯入击数（）给出了标准贯入击数（N N）与旋喷直径（）与旋喷直径（d d）的关系。本工程选定中间偏小值）的关系。本工程选定中间偏小值d=0.5md=0.5m。 3.23.2地基承载力计算地基承载力计算 根据（根据（JGJ79-91JGJ79-91）规范规定）规范规定, ,用旋喷桩处理的地基用旋喷桩处理的地基, ,宜按复合地基设计宜按复合地基设计, ,但当用但当用作挡土结构或桩基时作挡土结构或桩基时, ,可按加固体独立荷载计算。此工程采用两种方法分别检算可

10、按加固体独立荷载计算。此工程采用两种方法分别检算。 3.2.13.2.1按加固体独立荷载计算按加固体独立荷载计算 R Rd dk k=nf=nfcukcukA AP P, ,式中式中R Rd dk k单桩竖向承载力标准值单桩竖向承载力标准值n n强度折减系数，可取强度折减系数，可取0.30-0.500.30-0.50f fcukcuk桩体强度桩体强度, ,根据兰州地区旋喷桩资料分析根据兰州地区旋喷桩资料分析, ,软土地层中旋喷桩体试块强度均在软土地层中旋喷桩体试块强度均在3.5Mpa3.5Mpa以上，由于本工程地基具部分饱和土，故取以上，由于本工程地基具部分饱和土，故取f fcukcuk=3.

11、5Mpa=3.5MpaA AP P桩体面积桩体面积3.2.23.2.2按复合地基承载力标准值计算按复合地基承载力标准值计算f fsp,ksp,k=R=Rk kd d+f+fs,ks,k(A(Ae e-A-Ap p)/A)/Ae e, , 式中式中f fsp,ksp,k-复合地基承载力标准值复合地基承载力标准值3、方案设计R Rk kd d-单桩竖向承载力标准值，通过现场荷载实验确定单桩竖向承载力标准值，通过现场荷载实验确定f fs,ks,k桩间地基土承载力标准值桩间地基土承载力标准值桩间天然地基土承载力折减系数，可取桩间天然地基土承载力折减系数，可取0.2-0.60.2-0.6，或由试验确定。

12、，或由试验确定。A Ae e1 1根桩承担的处理面积根桩承担的处理面积A Ap p桩的平均截面积桩的平均截面积3.33.3沉降计算沉降计算旋喷桩的沉降计算为桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形值之和旋喷桩的沉降计算为桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形值之和, ,按按建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7-89GBJ7-89）规定进行，式中复合土层的）规定进行，式中复合土层的弹性模量按（弹性模量按（JGJ79-91JGJ79-91）规范规定进行。）规范规定进行。3.43.4布桩形式布桩形式由于本设计是主要控制沉降和消除地基土湿陷性，因此采用梅花型满堂由于本设计是主要控制沉降和消除地

13、基土湿陷性，因此采用梅花型满堂布置，桩距布置，桩距1.2M1.2M，从而保证整体全面积改变土体结构。，从而保证整体全面积改变土体结构。3.53.5桩长及浆液桩长及浆液保证桩体进入圆砾土不小于保证桩体进入圆砾土不小于0.5m,0.5m,统一桩底标高，桩长统一桩底标高，桩长20m20m。浆液以水泥。浆液以水泥浆为主剂，水灰比采用浆为主剂，水灰比采用1 1：1 1，掺入起早强作用的三乙醇胺，掺入起早强作用的三乙醇胺0.05%0.05%和和1%1%食食盐。盐。3.63.6施工参数施工参数（1 1）浆液喷嘴直径）浆液喷嘴直径2.8mm2.8mm（两个）。（两个）。（2 2）喷射压力）喷射压力20MPa2

14、0MPa。（3 3）注浆管直径）注浆管直径42mm42mm。（4 4）钻头旋转速度）钻头旋转速度22r/min22r/min。（5 5）钻头提升速度）钻头提升速度25cm/min25cm/min。（6 6）浆液流量）浆液流量100L/min100L/min。 旋喷桩施工完后，随机抽取总数的25%的桩进行检验，主要内容包括固结体的整体性、均匀性，有效直径，垂直度，强度特性等。检验方法可采用开挖检验、钻孔取芯、标准贯入试验、载荷试验等。经检验，桩径0.63-0.82m，大于设计值，无侧限平均抗压强度15.4Mpa，实际测量沉降11mm。结果表明利用高压旋喷桩技术对湿陷性黄土地基加固，符合设计要求，

15、同时改良了饱和黄土地层段，有效的控制了动变形。4、质量检查11.3.4 施工注意事项 喷注过程中发生机械故障时，应停止提升和喷射以防桩体中断，同时立即排除故障。 当发现浆液不足影响固结质量时，可进行重复喷射。原位重复喷射时，冲击破坏的是浆土混合液体，所受阻力小，因此有增加固结体直径的效果。 由于浆液析水、收缩，固结体顶部可能出现凹穴，必须采取措施消除，可以在凹穴灌注混凝土，或直接从旋喷孔中再次注入浆液填满凹穴为止。B:旋挖钻扩底钻孔桩 扩底机具的原理和结构： 扩底机具是钻孔扩底桩施工的关键。其构造原理: 利用钻杆下压带动活动套杆, 使铰接钻齿扩张至设计尺寸( 活动杆与铰接齿连为一体) , 通过

16、活动套杆底部的限制挡板与顶杆底部的限位挡板的间距来控制钻齿扩张尺寸。施工时根据扩底桩设计尺寸及旋挖钻机的型号, 设计好扩底机具。 1、 钻孔施工工艺2、 钻孔施工、 施工准备场地平整。为减小施工对冻土环境的扰动破坏, 本着“宁填勿挖”的原则对施工场地进行垫平和压实。测量定位。根据桩位测量精度要求准确放样, 并设置护桩, 以便随时对桩位和成孔质量进行检查。人员、设备、机具进场到位。钢护筒制作与安装。为解决桩周上部冻土暴露融化、滑塌, 护筒埋设采用内外双钢护筒。外钢护筒制作时按直径较桩径大30cm40cm 制作, 内钢护筒按直径较桩径大10cm 制作。外护筒在埋设时采用旋挖钻机旋转压入地面。灌注混

17、凝土后外护筒拔出循环使用。内护筒成孔后安装, 灌注后不拔出成为永久性钢护筒。为减小冻胀和热融引起桩的切向力对桩的影响,内护筒外侧涂刷1cm 厚渣油, 且其底部要埋入冻土上限以下0.5m。 钻机就位履带式旋挖钻机自行到位, 钻机钻头与桩位对位, 其位置偏差不大于2cm。钻机一旦就位, 成孔前不得随意移动。 钻孔及扩底钻孔前, 首先将钻机纵横调平, 调直桅杆, 确保其垂直度。利用旋挖钻斗按正常钻孔工艺钻至不扩底桩底设计标高( 即扩底桩变截面位置标高) 。将钻杆提出孔外, 用扩底钻具替换平台钻头先将扩底钻放至孔底, 并从护筒顶向上量出钻头伸缩杆长度标在钻杆上。进行慢速旋转和下压, 使扩底钻缓慢张开并

18、进行扩底作业, 当其完全张开时, 钻杆上标记正好与护筒顶同高度。 钻头完全张开后, 在原位不加压快速旋转10min 左右,停止旋转并向上匀速提出钻头。安装筒式钻头对孔底扩底钻碴进行清除。钻孔过程中要做好钻孔记录, 并与设计对比, 严重不符时要提请变更。清孔后及时将孔口用绝热板覆盖, 防止热渗入破坏冻土而引起坍孔。 桩孔检查利用测绳及自制的检孔器检测孔深、孔径、垂直度及沉渣厚度, 并利用扩底钻具对桩基底部扩孔部分进行检查。检孔合格后, 及时进行下一道工序。 内护筒安装成孔后, 在永久性内护筒埋深范围内扫孔, 完成后将外涂1cm 厚油渣的内护筒吊装入孔内就位。4.2.6 孔口防护在灌桩前对孔口进行覆盖防护, 注意