高压旋喷桩施工工艺-附图

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1、 高压旋喷桩施工工艺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止水的目的。 1 工艺特点工艺特点 （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

2、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工艺原理及设计要求 3.1 加固原理加固原理 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

3、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

4、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。 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

5、浆 泵 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 3.2 成桩机理成桩机理 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

6、）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。 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 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 4 工艺流程工艺流程 高压旋喷桩施工工艺流程图见图 5。 5 操作要点操作要点

7、 5.1 施工前准备工作施工前准备工作 （1）在设计文件提供的各种技术资料的基础上作补充工程地质勘探，进一步了解各施工工点地基土的性质、埋藏条件。 （2）准备充足的水泥加固料和水。水泥的品种、规格、出厂时间经试验室检验符合国家规范及设计要求,并有质量合格证。严禁使用过期、受潮、结板、变质的加固料。一般水泥为 425号普通硅酸盐水泥。水要干净，酸碱度适中，pH 值在 510 之间。 （3）根据补充勘探资料，在选择的试验工点加固范围内的各代表性地层用薄壁取土器采取必需数量的原状土送试验室， 对取得的土样在进行试验之前应妥善保存， 使土样的物理和化学性泥浆排放处理 钻机就位 调整钻架角度 钻 孔 插

8、 管 试 喷 高压喷射注浆作业 喷射结束 拔 管 桩机移位 机具清理 准备工作 制 浆 一级过滤 二级过滤 高压泵对浆液加压 启动高压清水泵、空 压机供水、风 图 5 施工工艺流程图 能尽可能保持不变。 （4）室内配合比试验。根据设计要求的喷浆量或现场土样的情况，按不同含水量设计并调整几种配合比，通过在室内将现场采取的土样进行风（烘） 干、碾碎， 过 25mm 筛的粉状土样，按设计喷浆量、水灰比搅拌、养护、力学试验，确定施工喷浆量、水灰比。一般水灰比可取 1.01.5。为改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度，可适当掺入木质素磺硫钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、陶土、碱等外掺剂。若

9、试验之前土样的含水量发生了变化，应调整为天然含水量。 （5）试桩试验。根据室内试验确定的施工喷浆量、水灰比制备水泥浆液在试验工点打设数根试桩， 并根据试桩结果， 调整加固料的喷浆量， 确定搅拌桩搅拌机提升速度、 搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺参数。 （6）推土机、挖掘机配合自卸汽车清除地表 0.3m 厚的种植土，杂物，并将原地面按设计要求整平，填出路拱。根据施工现场实际情况，施作临时排、截水设施，并在施工范围以外开挖废泥浆池以及施工孔位至泥浆池间的排浆沟。 （7）按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作出明显标识。 5.2 施工工艺施工工艺 （1）钻机定位。移动旋喷桩机到

10、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 1%1.5%。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 0.8mm） ，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0.8mm） ，第二次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（预钻孔孔径为 15cm）

11、 。 （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振动贯入。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，使钻杆沿导向架振动、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，再插入旋喷管。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

12、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、流量和风量，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。

13、（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。并将粘附在喷浆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。 5.3 推荐的主要施工技术参数推荐的主要施工技术参数 （1）单重管法。浆液压力 2040MPa，浆液比重 1.301.49，旋喷速度 20rmin，提升速度0.20.25m/min，喷嘴直径 23mm，浆液流量 80100L/min（视桩径流量可加大） 。 （2）二重管。法浆液压力 204

14、0MPa，压缩空气压力 0.70.8MPa。 （3）三重管。法浆液压力 0.20.8MPa，浆液比重 1.601.80，压缩空气压力 0.50.8MPa，高压水压力 3050MPa。 6 推荐使用的主要机具设备推荐使用的主要机具设备 主要机具设备见表 2。 表 2 主要机具设备表 设备名称 型号 规格 所用机具 单管法 二重管法 三重管法 高压泥浆泵 SNS- H300 水流 Y- 2 型液压泵 20MPa50MPa 高压水泵 3XB 型 3W6B 50MPa 3XB 型 3W7B 20MPa 钻机 工程地质钻振动钻 泥浆泵 BW- 150 型 7MPa 空气压缩机 0.8MPa，3m3/mi

15、n 泥浆搅拌罐 200L/min 注浆管 高压胶管 1922mm 工作压力 7 劳动力组织劳动力组织 单机作业每班人员组织分工见表 3。 表 3 单机作业每班人员组织分工表 序号 职务 人数 职 责 1 班长 1 全面掌握施工进度、质量和安全 2 钻机司机 1 操作钻机，卸接钻杆，维修保养和排除故障 3 泵工 1 操作泥浆泵、清水泵及维修保养 4 空压机司机 1 操作空压机及维修保养（单重管法不需要） 5 电工 1 负责钻机、电源、电路、工地照明及电气故障排除 6 钳工 1 全面维修保养机具设备 7 普工 2 倒运水泥，操作泥浆搅拌罐及倒灰和过滤 8 普工 2 协助钻机工作（卸接钻杆、冲洗等）

16、 9 技术人员 1 掌握施工技术、质量，填写工程日志和记录 合 计 11 8 质量要求及质量控制要点质量要求及质量控制要点 8.1 旋喷桩施工质量要求旋喷桩施工质量要求 旋喷桩施工质量要求应满足表 4 要求。 表 4 旋喷桩施工质量标准表 序号 项目 允许偏差 检查数量 检查方法及说明 1 固结体位置（纵横方向） 50mm 抽检 2%，但不少于 2 根 用经纬仪检查（或钢尺丈量） 2 固结体垂直度 1.5% 用经纬仪检查喷浆管 3 固结体有效直径 50mm 开挖 0.51m 深后尺量 4 桩体无侧限抗压强度 不小于设计规定 钻芯取样，做无侧限抗压强度试验 5 复合地基承载力 不小于设计规定 抽检 2， 但不少于 1 处 平板荷载试验 6 渗透系数 不小于设计规定 按设计要求数量 加固体内或围井钻孔注（压）水试验 注： 钻芯取样做桩体无侧限抗压强度试验、