高压旋喷桩施工工艺四篇

1、高压旋喷桩施工工艺四篇第 1 条高压旋喷桩施工技术最早于20 世纪 70 年代在日本提出。它是在静压注浆和引进水力采煤技术的基础上发展起来的。它利用喷射作用切割混合地层， 改变原位地层的结构和组成，同时注入水泥浆或复合浆形成凝析油，从而达到地基加固和防渗的目的。1 工艺特点 (1)施工机械设备简单，易于施工。(2)耐久性好，材料来源广泛，价格低廉。(3)低噪音、无污染。2 适用范围 (1)受土层、土壤粒径、土壤密度、硬化剂粘度、硬化剂硬化时间的影响，可广泛适用于各种土层，如淤泥、淤泥、粘性土、粉质粘土、 (亚粘土 )、粉质土 (粘质淤泥 )、砂土、黄土、人工填土中的素填土、甚至砾石土。(2)可

2、用于既有建筑和新建建筑的基础加固，以及基础防渗。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 )。)，也可用作永久性建筑物的地基加固、防渗处理。(3)当用于处理泥炭土或侵蚀性、的地下水时，当地下水流速过高且出现涌水时，应通过试验确定其适用性。3 工艺原理和设计要求3.1 加固原理高压喷射灌浆法是用钻机将带有喷嘴的灌浆管钻入土层的预定位置，然后用高压设备使泥浆或水、 (空气 )成为 20-40 兆帕的高压射流从喷嘴喷出。打孔、扰动、破坏土体。同时， 钻杆以一定速度逐渐提升，泥浆和土壤颗粒被强制搅拌混合。泥浆固化后，在土中形成一个圆柱形固结体 (即旋喷桩 )，达到加固地基或止水防渗

3、的目的。根据注浆方法的不同， 注浆可分为单管法、双管法和三管法。单管法和单层喷射管只喷射水泥浆。双管法也称泥浆注气法， 是利用双注浆管同时向土体侧向注入高压泥浆和空气，对土体进行冲击和破坏。在高压泥浆及其外环周围气流的共同作用下， 破坏土体的能量显著增加，最终在土中形成较大的固结体。三重管法是一种泥浆、水、注气的方法。采用三重注浆管，分别输送水、气体、浆液三种介质。圆柱形气流围绕由高压产生装置如高压泵产生的高压水流。 高压水流喷射和气流同轴喷射到模切土体上，形成较大的间隙。 然后用泥浆泵将泥浆以较低的压力注入开挖的地基。喷嘴旋转并提升，将泥浆与土壤混合，并在土壤中固化，形成更大的固结体，并添加

4、固体。喷射灌浆法的加固半径与许多因素有关，包括喷射压力 P、提升速度 S、抗剪强度 、喷嘴直径 d 和浆液稠度 b加固范围与注射压力 P、喷嘴直径 d 成正比，与提升速度 S、时土壤的抗剪强度 和泥浆稠度 b 成反比。添加固体的强度与单位添加固体中的水泥含量和土壤质量有关。3.2 成桩机理高压旋喷桩的成桩机理包括以下五个方面的作用:(1)高压喷射流对土壤的切割和破坏作用。射流压力以脉冲的形式冲击和破坏土壤，导致土壤中的孔洞和裂缝扩大。(2)混合搅拌。在旋转和提升钻杆的过程中，在射流的后面形成一个间隙。在射流压力下，土壤颗粒被迫向与喷嘴运动方向相反的方向(即阻力小的方向 )运动，并与泥浆搅拌混合

5、形成新的结构。(3)上升位移 (三重管法 )。在用高速水射流切割土壤的同时， 由于压缩气体的引入， 一部分被切割的土壤颗粒被排出地面， 在土壤颗粒排出后留下的空隙被水泥浆补充。(4)填充、渗透固结。高压水泥浆快速填充土壤颗粒的冲沟和空隙，分析水进行固结，也可以渗透到砂层中达到一定厚度，形成固结体。(5)压实。在切割破碎土层的过程中， 高压射流在破碎部分的边缘仍有残余压力，会对土层产生一定的压实作用，使得旋喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。图 4 显示了旋喷桩的固结体。3.3 工艺设计要求 3 .3 .1+1+固体直径旋喷桩直径的确定与现场土质、土强度和注入压力、流速、提升速度和泥浆稠度等诸

6、多因素有关，应通过现场试验确定。当没有测试数据时，请参考表1 进行选择。3.3.2 应根据加固目的考虑桩的平面布置。基础的承载可采用单独布置的单桩，排桩、 板墙可作为防水帷幕，一般采用整体加固的方法来防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性。 水平封闭桩可用于在基础中形成水平防水层。图 5 是一般桩的平面布置图。铁路、公路路基基底一般采用梅花形分离桩的形式进行地基加固。桩间距一般为 1 .2 1 .5m。公路设计规范规定，相邻桩之间的净距不应大于桩径的4倍。表 1 旋喷桩直径参考值 (m) 单管法双管法三管法 0 n 51 .2+0 .21 .6+0 .32 .5+0 .310 n 200 .8+

7、0 .21 .2+0 .31 .8+0 .320 n 300 .6+0 .20 .8+0 .31 = 1 1+0 0 .310 n 200 .8 0 .21 .2 0 .31 .50.320 n 300 .6 0 .21 .0 .21 .0 0 0 .31 .2 0 .3 砾石 20 n 300 .60.21 .1+03.3.3 设计承载力图 (1)基于桩强度的容许承载力计算。图 5 普通桩平面布置图 p a 中a桩 p 的容许承载力 (kn );a 桩材料的强度折减系数，A0.40.5； 桩材料 7 厘米 7 厘米 7厘米试样的室内平均抗压强度 (千帕)；a 桩的横截面积。(2)根据土强度计

8、算桩身容许承载力。(p)u filiar中p 桩的容许承载力 (kn );u 桩体截面周长，按桩的直径(m)计算；fi 土层的容许摩擦阻力 (KPa)；李各土层厚度 (m)；a .根据桩的直径 (m)计算桩底的承载面积；桩端地基容许承载力 (千帕 )。(3)复合地基承载力。1 COMEPPARA 公式中复合地基的容许承载力(千帕 )；单桩承载力 (千帕 )；桩间土的天然地基承载力(千帕 )；一根桩分担的 Ae 荷载面积；堆的破损区域；a 不考虑桩间土相互作用时， 天然地基承载力折减系数为0。3.3.4 计算泥浆量有两种方法，即体积法和喷射量法，取较大者，作为设计喷射量。容积法 22011221

9、44 ddeqkhkh喷射量法 1hqqvq 型所需喷射量 (m3)；德旋喷固结体直径 (m)；D0 注浆管直径 (m) ；K1 填充率， 0 .75 0 .9；H1 喷流长度 (米 )；K2 土在非旋喷范围内的填充率为0.50.75；H2 未旋转长度 (米)；损失系数， 0 .1 0 .2；提升速度 (m/min) ；h 注射长度 (m)；q 单位喷淋量 (m3/m)。根据喷射混凝土所需量和设计水灰比的计算， 可以确定水泥用量。3.3.5 强度要求旋喷桩设计要求，桩芯拔出后28 天取样进行无侧限抗压强度试验，取样数量为2 个，不少于 2 个，其无侧限抗压强度不得低于设计要求；地基加固后，复合

10、地基的承载力不得低于设计要求。4 工艺流程 5 操作要点 5.1 施工前准备 (1)在设计文件提供的各种技术资料的基础上补充工程地质勘探，以进一步了解各施工现场地基土的性质、埋藏条件。(2)准备足够的水泥增强材料和水。水泥品种、规格、出厂时间经实验室检验符合国家规范和设计要求，并有质量证明书。严禁使用过期、潮湿、硬化、变质的钢筋材料。普通水泥是 425 普通硅酸盐水泥。水应该是干净的， pH 值在 5 到 10 之间。(3)根据补充勘探资料，所选试验场地加固范围内的每一个有代表性的地层都要用一个带有必要数量原状土的薄壁取样器送至实验室。获得的土样应在试验前妥善保存，以尽可能保持土样的物理和化学

11、性质不变。(4)室内配合比试验。根据设计要求的喷射混凝土量或现场土样的情况，根据不同的含水量设计和调整几种配合比。通过室内空气(干燥 )干燥、现场采集的土样的研磨，以及粉末土样通过2-5 mm 筛，喷射混凝土的量、水灰比混合、养护、机械试验根据喷射混凝土的设计量、水灰比确定。一般情况下，水灰比为1 .0 1 .5。为了提高水泥土的性能、 抗沉降性能和强度， 宜添加木质素磺酸钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、粘土、碱等添加剂。如果土壤样品的含水量在试验前发生变化，应将其调整至自然含水量。(5)试桩试验。根据施工灌浆量、 室内试验确定的水灰比配制水泥浆； 在测试现场设置几个测试桩； 根据

12、试桩结果调整加固材料的灌浆量； 确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴转速、注入压力、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面0.3m 厚的种植土和杂物，并按设计要求平整原地面，填好出口拱。根据施工现场的实际情况，应修建临时排水、截水设施，施工孔位至泥浆池的废泥浆池和排水沟应在施工范围外开挖。(7)根据设计要求，完成施工放样，用木桩确定桩位，并用白灰做明显标记。5.2 施工技术 (1)钻机定位。将旋喷桩机移动到指定的桩位，将钻头对准孔的中心位置，同时调平钻头，放置平稳、水平，钻杆垂直度偏差不大于11.5。就位后，首先进行低压(0 .5mA)注水试验，检查喷嘴是否畅通，压力是否正

13、常。(2)配制水泥浆。打桩机移动时，水泥浆应按设计配合比进行搅拌。首先向桶内加水， 然后向桶内倒入水泥和外加剂， 开动搅拌机搅拌 10-20 分钟，然后拧开搅拌桶底部的阀门，将第一个滤网 (孔径为 0 .8 毫米 )放入桶内，过滤后流入泥浆池，然后通过泥浆泵泵入第二个滤网 (孔径为 0 .8 毫米 )，经第二次过滤后流入泥浆桶内，待灌浆时备用。(3)钻孔 (三重管法 )。使用地质钻机钻孔时，钻头在预设桩位 (预钻孔直径为 15cm)钻至设计标高。(4)插管 (单管法、双管法 )。使用旋喷注浆管进行钻孔作业时， 钻孔和插管两个步骤可以合二为一。当第一阶段渗透到土壤中时， 可以通过注射管本身进行注

14、射或振动。过程是启动钻机， 同时启动高压泥浆泵， 在低压下输送水泥浆，使钻杆沿导向架振动、射流，形成孔洞和下沉；直到桩底设计标高，观测到的工作电流不得大于额定值。用三管钻机钻孔后，拔出钻杆并插入旋转喷嘴。在插管过程中， 为了防止泥浆和沙子堵塞喷嘴，可以在小压力下 (0 .5 1 .0 MPa)下放导管的同时喷水。(5)提起喷管、搅拌。喷射混凝土管下沉到设计深度后，停止钻孔，继续旋转。高压泥浆泵压力增加至施工设计值(20 40 兆帕 )。坐底喷浆 30 秒钟后，旋转时喷钻杆。同时，严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。如果是双管施工或三管施工，在达到设计深度后， 连接高压水管、气压管，启动高

15、压清洁水泵、 泥浆泵、空气压缩机和钻机旋转，用仪器控制压力、流量和空气流量，分别达到预定值后开始提升，继续旋转喷淋和提升，直到达到预期的加固高度后停止。(6)桩头局部处理。当旋喷桩靠近桩顶提升时，从桩顶以下1.0m 处缓慢提升几秒钟，然后缓慢向上提升0.5m，直至桩顶止浆面。(7)在形成砾石的情况下，为了保证桩径，重复喷射、搅拌。按上述 4-6 步重复喷浆、搅拌，直至喷浆管升至停浆面，关闭高压泥浆泵 (清水泵、空气压缩机)，停止输送水泥浆 (水、空气 )，将旋转喷浆管提离地面，关闭钻机。(8)清洁。向泥浆罐中倒入适量清水， 打开高压泵， 清洗所有管道中剩余的水泥浆，直至基本干净。清洗附着在喷管

16、头上的泥土。(9)轮班。移动桩机以建造下一桩。(10)补充泥浆。喷射灌浆作业完成后， 由于浆液的分水作用， 浆液一般会不同程度地收缩，使固结体的顶部呈凹形。水灰比为 1.0 的水泥浆应及时回填。5.3 推荐的主要施工技术参数(1)单管法。泥浆压力为 20 40 MPa，泥浆比重为 1 .30 1 .49，旋转喷射速度为 20 分钟，提升速度为 0 .2 0 .25 米/分钟，喷嘴直径为 2 3 毫米，泥浆流速为 80 100 升/分钟 (视桩流量可增加而定 )。(2)双管。工艺浆液压力为20 40 兆帕，压缩空气压力为0 .7 0 .8兆帕。(3)三重管。工艺浆液压力 0 .2 0 .8 MP

17、a，浆液比重 1 .60 1 .80，压缩空气压力 0 .5 0 .8 MPa，高压水压 30 50 MPa。6 推荐的主要机器和设备见表2。表 2 主要机械设备表设备名称、型号规格机、单管法、双管法、三管法、高压泥浆泵 SNS-H300 水流、 Y-2 液压泵、 20 兆帕 50兆帕 高压水、 3XB 型、 3W6b 50 兆帕 设备名称、型号规格机、单管法、双管法、三管法、泵、 3XB 型、3W7b 20 兆帕钻机、工程地质钻探振动钻机 泥浆 3 m3/min 泥浆搅拌罐 200 L/min 灌浆管 高压软管 19 22mm工作压力 7劳动力组织单机作业各班次的分工见表 3。表 3 单机作

18、业各班组人员应组织分工， 列出职责顺序， 列出负责人职责，列出负责人职责， 列出施工进度总体控制、 质量和安全，列出钻机公司对钻机的操作， 卸下钻杆并连接。 维护和故障排除 3 名泵工 1 名泥浆泵操作、清洁水泵和维护 4 名空气压缩机 1 名空气压缩机操作和维护 (单管法不要求 )5 名电工 1 名负责钻机、电源、电路、现场照明和电气故障排除 6 名钳工 1 名机械设备综合维护 7 名普通工2 名反向水泥。操作泥浆混合罐，倒灰和过滤8 名普通工人 2 名协助钻机 (卸钻杆、冲洗等。 )9 名技术员 1 名掌握施工技术、质量，填写工程日志并记录 118 项质量要求和质量控制点 8.1 旋喷桩施

19、工质量要求旋喷桩施工质量要求应符合表 4 的要求。表 4 旋喷桩施工质量标准表编号。 项目允许偏差检验数量检验方法和说明 1:50 毫米固结体位置 (垂直和水平方向 )抽样检验 2，但不少于 2 件用经纬仪检验 (或用钢尺测量 )2 固结体垂直度 1.5。用经纬仪检查固结体有效直径 +50 mm 喷射混凝土管 3 开挖 0 .5 1 m 深。4个桩身的无侧限抗压强度不小于设计规定的钻芯取样。做无侧限抗压强度试验5 复合地基的承载力不小于设计规定的抽检的2，但不小于 1。平板载荷试验现场的渗透系数不应小于设计规定的6%。应根据设计要求进行体内或原位钻孔注水(压力 )试验。桩体无侧限抗压强度试验采

20、用取芯法取样、 复合地基的板荷载试验和渗透系数试验应在成桩后 28 天进行。如果设计中有其他要求， 应按设计要求进行试验。8.2 质量控制要点 (1)正式施工前，应认真做好试桩工作，确定合理的施工技术参数和泥浆配比。(2)在喷射灌浆过程中，通常出现的现象是排出的泥浆量少于灌浆量的20%。如果超过20%或根本不冒浆，应查明原因，调整喷射灌浆参数或改变喷嘴直径。(3)钻杆的旋转和起吊必须连续不断，不得中断，取下接长钻杆或继续旋喷以保持钻杆有10 20 cm 的搭接长度，避免断桩。(4)在旋喷过程中，如果旋喷因机械故障而中断，旋喷应重新钻至桩底设计标高，然后再进行旋喷。(5)灌浆时，严格按照设计控制

21、水灰比，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀和浓度降低。不要使用潮湿或过期的水泥。当泥浆混合后送至泥浆吸入桶时， 泥浆应使用小于喷嘴直径1/2 的筛网进行过滤。(6)如果在喷射灌浆过程中遇到巨砾或巨砾，可适当移动桩(必要时可根据受力情况增加桩)，以避免桩变形或断桩。(7)旋喷过程中，应按表4 的要求做好施工记录。表 4 旋喷灌浆记录表项目名称钻机高压泵型号空气压缩机型号水泵型号灌浆管直径喷嘴孔径喷嘴数量设计提升速度设计提升速度水泥浆配比水泥标号灌浆孔编号旋喷深度 (M) 实际有效长度旋喷时间 (时分 )旋转速度 (r/s)提升速度 (m/s)旋喷压力 (MPa)灌浆量 (m3)灌浆量和剩

22、余供水压力 (MPa)供气压力 (MPa)旋喷开始结束日期 (M) 状态现场监理记录 8.3 常见质量缺陷处理 (1)常见的原因是加筋土层粒径过大，孔隙多。可采取以下措施:1)增加浆液浓度，浆液浓度可从1.1 增加到 1.3 左右，继续喷洒。2)倒入粘土浆或加入细砂、中砂，待孔隙填满后继续正常喷洒。3)向浆料中加入骨料。4)泥球关闭后将继续正常喷射。5)灌注水泥砂浆后，用粘土浆替换孔内的水泥浆，待孔内填满后继续正常喷射。(2)泥浆排放过多。一般来说，有效喷射范围与喷射量的不适应性有关，可以采取以下措施 :1)增加喷射压力。2)适当减小喷嘴直径。3)适当加快提升速度。由于产出的泥浆中含有地层颗粒

23、和泥浆的混合物，目前还没有合适的方法来分离和回收产出的泥浆中的水泥。在施工期间，过滤、沉淀、回收和浓度调整通常用于重复使用。(3)溶洞处理。1)当喷射灌浆完成时， 在静压下将浆液连续或间歇地注入喷射孔，直到孔中的混合液凝固而不下沉。2)喷射灌浆完成后， 对固化体与其上部结构之间的间隙进行第二次静压灌浆。水泥浆的比例应为不收缩和可膨胀的材料，如水泥 :水:铝粉的比例为 9 .8: 6 .9: 0 .3 的水泥浆。9 施工安全注意事项9.1 安全措施 (1)高压泥浆泵、空气压缩机、高压淡水泵必须由指定人员操作，压力表应定期检修和校验，以确保正常工作。(2)钻机操作人员应具备熟练的操作技能。(3)施

24、工前应对高压设备和管道系统进行检查。压力和流量(风量 )应符合设计要求。应检查管道的耐久性和管道连接是否可靠。泵体、灌浆管和喷嘴内不得有杂物。 各种密封圈应完好无泄漏。 否则，接头断开、软管破裂将导致安全事故，如泥浆、高压水分散、软管甩出。安全阀中的安全销应进行压力试验(压力试验应在当地压力容器检验办公室进行)。当达到规定的压力时，必须确保可以折断销以释放压力。未经试压的自制安全销不得轻易安装。(4)从喷嘴喷出的浆液能量高，人体与喷嘴之间的距离不应小于 60 厘米。(5)目前，喷射灌浆的浆液主要是水泥浆液，但有时也加入其他化学添加剂。一般来说，水泥浆硬化后对人和动物无害。然而，当硬化前的液体进

25、入眼睛时，必须立即彻底清洗并及时在医院治疗。(6)当悬挂、放注管道时，严禁站在管道下。不要将电缆浸入水和泥浆中，以防漏电伤人。9.2 环保 (1)水泥、石灰细颗粒散装材料，应覆盖储存；运输必须封闭和覆盖，不得沿途分散。(2)制定洒水抑尘措施，并指定专人负责现场洒水抑尘。(3)采取有效的降噪措施。(4)废弃加固材料不得随意排放。高压旋喷桩在秦沈客运专线的应用我局承担的A12、A13 标段工程位于锦州市辖的凌海市、盘锦市辖的北宁市和盘锦市盘山县。起止里程为 218500 263400丹麦克朗，全长35 .367 公里。DK218500DK230200 段为第四系冲洪积平原，冲洪积层较厚。表面是旱地

26、种植土壤。 岩性自上而下为砂质粘土、 粘性砂、中砂、细砂、砾石砂、圆形砾石土，各层厚度不同。细砂、中砂为夹层，薄层厚，下部为花岗岩。DK230200DK241700 段为第四系滨海平原。地表大部分是旱地种植土壤。岩性自上而下分别为粉土、砂质粘土、细砂、中砂、粗砂、圆砾土。细、中粗砂为夹层，层厚较薄，砂质粘土、圆砾，层厚较厚，花岗岩在下面。DK241700DK263400 段为第四系滨海平原。地层依次为淤泥、砂质粘土、细砂、中砂、粗砂和圆砾土。线路路基总长度为23 .5 公里，其中软土或软基路基长度为21 .156 公里，地基承载力约为 080 140帕，相对较低，基岩埋深。路基地基必须加固，以

27、提高地基承载力。(1)旋喷桩工程设计。共有 14 个旋喷桩场地，其中10 个用于路基地基加固， 4 个用于涵洞地基加固。其中， 4 个涵洞场地设计成桩径0.6m，呈等边三角形布置，间距1.3m。桩长均为 7.0m，累计桩长为 4228m。其余 10 个工地的设计桩径为 0.8m，桩长为 6 .0 、15 .0 、 16 .5 、20 .0 、25 .0m，排列成等边三角形，间距为 2.0m，累计桩长为 26022.5m。(2)施工机械的选择。由于设计桩径为0.6m、0.8m，根据类似工程的施工经验，单管施工法能够满足设计要求，因此根据类似工程的施工经验，选择武汉机械岩土工程机械厂生产的一台 PH5B 旋喷灌注桩钻孔机