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1、高压旋喷桩施工工艺顾宇豪2014年8月15日1、高压旋喷桩简介 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的目的。2、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。3、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
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。4、工艺原理及设计要求 4.1 加固原理及成桩机理 4.2 本工程施工方法选择 4.3 施工前准备 4.4 施工工艺及技术参数 4.5质量控制 4.6施工安全措施4.1 加固原理及成桩机理4.1.1 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
3、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，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法。 本工程高压旋喷桩采用二重管法进行施工。4.1.2 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
4、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。4.2 本工程施工方法选择 本工程二重管高压旋喷桩设计要求达到qu1.2MPa。根据我们常规经验水泥掺量采用550Kg/m3。 二重管法由于高压水与空气流共同作用下破碎土
5、体，可在地基中造成较大的空隙，有利于水泥浆液填充，当一面旋转、提升，一面喷射水、气、水泥浆，使在地基下旋喷形成直径较大的圆柱状固结体。固结体的直径设为800mm600。4.3 施工前准备（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
6、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
7、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。4.4 施工工艺及技术参数4.4.1 施工工艺 二重管的施工程序即为钻孔、贯入喷射管至钻孔底设计标高后喷射注浆，当压力流量达到规定值后，即随旋转和提升，进行自下而上喷射。 （1）定位：根据基
8、坑平面布置图和施工图，放出旋喷桩桩边控制线，设立临时控制桩，确定旋喷桩桩位，桩位放样误差小于10mm。并请监理工程师复核。 （2）钻孔：为确保高压旋喷桩的顺利进行，在施工前要对围护施工区域地下障碍物进行探测清理。根据现场实际情况，为保证桩机的垂直度，我们选用多功能岩土工程钻机。该钻机的主要特点为：垂直度全方位自动控制，提升速度和旋转速度均可自由控制，使得成桩均匀、密实。桩机就位后，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，钻孔深度大于设计深度0.3m，钻孔前用水平尺检查钻机机架水平度来控制垂直度，桩机垫平垫稳，钻进中不得发生倾斜和移动，垂直度偏差小于1/100，确保桩间距和邻桩桩体搭接。 （
9、3）注浆： a、二重管法：下喷管前先检查和调试气嘴及喷浆口是否完好畅通。下喷管必须垂直对准孔心，保证喷管提升和旋转，当喷管下至设计深度以下10cm左右开始拌送水泥浆，然后开启压缩空气，待送浆30秒后且孔口冒浆正常时方可旋喷提升,提升速度必须控制在允许范围之内。 b、冲洗：施工完毕，应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，以便把泥浆泵、注浆管、和软管内的浆液全部排出。 c、废浆处理：在施工场地内设置废浆池，对施工过程中喷浆孔泛出的废泥浆及时排入废浆池，然后集中外运。4.4.2 技术参数二重管高压旋喷桩施工参数气 压 0.50.7MPa 气 流量 1
10、2L/min 浆 压 23Mpa 浆 流量 100120L/min喷 气 嘴 2.0mm2 浆 嘴 2mm 水 压 25Mpa 水 压 2.0mm2提升速度 1015cm/min 旋转速度 1525r/min水泥掺入量 550Kg/m3 水灰比 0.81.0 桩 径 800mm600 冒浆量控制在10%20%左右。4.5 质量控制4.5.1 质量控制要点（1）正式开工前应认真作好试桩工作，确定合理的施工技术参数和浆液配比。（2）旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。（3）钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继
11、续旋喷时要保持钻杆有1020cm的搭接长度，避免出现断桩。（4）在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。（5）制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。（6）在旋喷过程中，若遇到孤石或大漂石，桩可适当移动位置（根据受力情况，必要时可加桩），避免畸形桩或断桩。8.3质量通病的处理（1）不冒浆或冒浆量少。通常原因是加固土层粒径过大，孔隙较多，可采取以下措施：1）加大浆液浓度，可以从1.1加大到1.3左右继续喷射
12、。2）灌注粘土浆或加细砂、中砂，待孔隙填满后再继续正常喷射。3）在浆液中掺加骨料。4）加泥球封闭后继续正常喷射。5）灌注水泥砂浆后，再将孔内水泥浆置换成粘土浆，待孔隙填满后继续正常喷射。（2）冒浆量过大。通常是有效喷射范围与喷浆量不适应有关，可采取以下措施：1）提高喷射压力。2）适当缩小喷嘴直径。3）适当加快提升速度。由于冒浆量中含有地层颗粒和浆液的混合体，目前对冒浆中的水泥的分离回收尚无适宜方法，在施工中多采用过滤、沉淀、回收调整浓度后再利用。（3）凹穴处理。1）在喷射灌浆完毕时，即连续或间断地向喷射孔内静压灌注浆液，直至孔内混合液凝固不在下沉。2）在喷射灌浆完成后，向凝固体与其上部结构之间
13、的空隙进行第二次静压灌浆，浆液的配比应为不收缩且具有膨胀性的材料，如采用水泥水铝粉的配比为9.86.90.3的浆液。4.6 施工安全措施（1）高压泥浆泵、空压机、高压清水泵必须指定专人操作，压力表应定期检修检定，以保证正常工作。（2）钻机操作人员应具有熟练操作技能。（3）施工前应检查高压设备和管路系统，其压力和流量（风量）需满足设计要求，应检查管道的耐久性以及管道连接是否可靠，泵体、注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，各类密封圈必须良好，无渗漏现象，否则接头断开、软管破裂，将会导致浆液、高压水流飞散、软管甩出等安全事故。安全阀中的安全销要进行试压检验（试压检验到当地压力容器检验所检验），必须确保在达到规定压力时能断销卸压，绝不能轻易安装未经试压检验的自制安全销。（4）喷射浆自喷嘴喷出时，具有很高的能量，因此人体与喷嘴之间的距离不应小于60cm。（5）喷射注浆的浆液目前一般以水泥浆为主，但有时也加入其他化学填加剂，一般说浆液硬化后对人畜均无害，但硬化前的液体进到眼睛里时，必须立即进行充分清洗，并及时到医院治疗。（6）吊、放喷射管路时，严禁管下站人。不得将电缆浸泡在水和泥浆中，防止漏电伤人。结束！谢谢大家！
