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1、高压旋喷桩施工工艺咼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
2、，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3.1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
3、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
4、，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，被加固土的抗剪强度 t、喷咀直径d和浆液稠度B。加固范围与喷射压力 咀直径d成正比，与提升速度 S、土的抗剪强度 t和浆液稠度B成反比。 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、其中包括喷射压力P、提升速度S、P、喷加固三重管旋喷桩机注浆施工示意参见图1、图2、图33.2成桩机理 高压喷射 浆的成桩机理 括以下五种作(1 )高压 射流切割破坏 体作用。喷射流 压以脉冲形式冲击 坏土体，使土体出 空穴，土体裂隙扩(2) 混合搅拌 用。钻杆在旋转提钻机钻机钻机F I .r.jY -,LZ喷头旋喷固结体 雀二固结注浆桶高
5、压泥高压泥 机喷头1单管旋喷j、注浆管结.喷头高压青水泵丿水箱水箱浆桶搅拌机.水箱搅拌机浆桶-/水泥拌机水泥仓二图旋喷二结管旋喷注浆示意图图3三重管旋喷注浆示意图水泥仓注 包 用: 喷 土 动 破 现 张。 作 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) 充填、渗透固结作用。高压水泥浆迅速充填冲幵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
6、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。渗透部分3.3工艺设计要求3.3.1加固体直径的旋喷桩直径与现 强度和喷射压力、流 和浆液稠度等诸多因 过现场试验确定。当无 参考表1选用。压缩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确定场土质、土体 量、提升速度 素有关，应通 试验资料时可3.3.2 布置形式桩的平面布置形式需根据加固的目的给予考虑，分离布置的单桩可用于基 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
7、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为一般桩的平面布置形式。铁路、公路路基基底一般米用梅花形加固地基的分离桩形式。桩间距一般 采用1.21.5m。公路设计规范规定，相邻桩的净距不应大于4倍桩径。表1旋喷桩直径参考值（m）喷注种类土的类别单管法二重管法三重管法粘性土0 V NK 51.2 0.21.6 0.32.5 0.310v NK 200.8 0.21.2 0.31.8 0.320K NK 300.6 0.20.8 0.31.2 0.3砂土0 K NK 101.0 0.21.4 0.32.0 0.310K NK 200.8 0.21.2 0.31.5 0.320
8、k NK 300.6 0.21.0 0.31.2 0.3砂砾20k NK 300.6 0.21.0 0.31.2 0.3水平封闭粧隠港坂隼图5 一般桩的平面布置形式图3.3.3式中设计承载力图（1）按桩身强度计算容许承载力。:P = a 门 A:P桩的容许承载力（kN）;a桩体材料的强度折减系数，a=0.40.5 ;门桩体材料 7cm7cm7cm试件的室内平均抗压强度（kPa）;A 桩的横断面积。（2）按土体强度计算桩身容许承载力。:P = uEfi l i + A :R式中:P桩的容许承载力（kN）;u桩身截面周长，按桩的直径计算（m）;fi 各土层的容许摩阻力（kPa）;l i 各土层的厚
9、度（m）;A桩底支承面积，按桩的直径计算（m）; :R桩尖处的地基容许承载力（ kPa）。（3）复合地基承载力。式中Pcom 复合地基的容许承载力（kPa）;P单桩承载力（kPa）;R桩间土天然地基承载力（kPa）;Ae 一根桩分担的荷载面积;Ap 一根桩的断面积;A 天然地基承载力折减系数，当不考虑桩间土作用时为0o3.3.4浆量计算浆量计算有两种方法，即体积法和喷量法，取大者作为设计喷射浆量。 体积法：喷量法:式中 Q 需要的喷浆量（m3）； De旋喷固结体直径（m）； D注浆管直径（m）;K填充率，0.750.9 ;hi旋喷长度（m ； K2未旋喷范围土的填充率，0.50.75 ;h2未
10、旋喷长度（m ；B 损失系数，0.10.2 ；v提升速度（m/min）;H喷射长度（m）;q单位喷浆量（m/m）。根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定水泥的使用数量3.3.5强度要求 探，进一步了解各施工工点地基土的性质、埋藏条件。旋喷 桩28天 行无侧限 抽检数为 根，其无 不得小于 加固后， 力不得小4工艺流高压艺流程图5操作要5.1施工（1） 供的各种 础上作补图6施工工艺流程图桩设计要求，成 后抽芯取样进 抗压强度试验， 2%并不小于2 侧限抗压强度 设计要求；地基 复合地基承载 于设计要求。程旋喷桩施工工 见图6。占八、前准备工作在设计文件提 技术资料的基 充工程地质勘（2）
11、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25mn筛的粉状土样，按设计喷
12、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 1.0 1.5 。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
13、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（1）钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，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10 20 分钟，而后拧幵搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm）,过滤
14、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）。（ 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(0.5I.OMPa)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，幵动高压清水泵、 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 预定数值时幵始提升，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幵始,慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升
