“双高压”三管旋喷桩施工工法

1、“双高压”三管旋喷桩施工工法中铁二局股份有限公司城通公司1. 前言20 世纪 70 年代初， 旋喷法首先被应用于日本的地基加固技术。 我国于 70 年代末开始引进旋喷法地基加固，随着社会的进步，科技的快速发展，建筑物朝着上下双向方向发展，地下工程的规模越来越大，基坑的地基加固对整个工程的施工起着关键性的作用。再随着地铁、隧道、高层建筑地下室等地下工程的发展，旋喷法的运用快速得到推广。通过调查 ,普通工艺旋喷桩在上软下硬土层条件下,成桩质量较差,各项指标难以满足设计要求。结合工程实践,在墙缝外侧施工3 根 850500mm “双高压”旋喷桩与地连墙咬合350mm ，使旋喷桩施工质量得到了较好的控

2、制。2 .工法特点2.1 施工设备简单、机动性强、占地少。2.2 施工机具的振动很小，噪音也较低。2.3 具有较好的耐久性，且桩身强度高。2.4 速度快、操作方便，应用范围广。2.5 加固范围及能力： “双高压”三管旋喷桩桩径大质量好，最大深度可达60m ，施工过程可以有效地控制地面隆起，加固直径可自由选择，加固范围可在 5360 度自由选择。3 .适用范围双高压旋喷桩施工工法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、 江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等

3、工程。4 .工艺原理“双高压”三管旋喷桩是使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管，利用三重管高压旋喷桩 机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液 （一般使用水泥浆液），同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升, 高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定 性能和形状的固结体。“双高压”三管旋喷桩工艺原理图如下:图4.1 “双高压”三管旋喷桩工艺原理图“双高压”设备旋喷器概念图如下:“双高压”设备体系如下图:压缩空高压水、空气混合图4.2旋喷器概念图图4.3 “双高压”设备体系

4、图5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程旋喷桩施工工艺流程如下图:启动空压机送风启动高压泵送水浆液配制高压泵送插入直喷管开孔椅杳换浆清清试喷检查观察高喷参数孔内保持满浆图5.1旋喷桩施工工艺流程图1.2 操作要点1.2.1 场地平整正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下2米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的三通一平”（水通、电通、路通和场地平整 ）。注：场地平整应为双高压旋喷桩放样提供条件。1.2.2 桩位放样施工前用钢卷尺测定旋喷桩施工的控制点，作好标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布

5、设桩位，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。1.2.3 修建排污和灰浆拌制系统旋喷桩施工过程中将会产生一定的返浆量，将废浆液引入沉淀池中。沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。沉淀和排污统一纳入场地内污水处理系统。灰浆拌制系统主要设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。1.2.4 设备的安装、调试、就位等作业前的准备工作1 、首先将三管高压旋喷注浆施工所需全套设备，按施工场地情况进行合理布置、安装。2、然后分别检查气、浆两大系统各种设备运转是否正常，管路是否畅通（进行地面管路试喷）测试监控仪器是否齐备、完好。确信无误后方可进入下一步工序。1）供气系统：空压机 f

6、风管f送液器f高喷杆f喷头。2）供浆系统：搅拌机-过滤网-贮浆桶-高压注浆泵-压力表-浆管-送液器-高喷杆-喷头。3）各种设备检查完毕后在地表进行联合试机、试喷检查，以确定各种设备能否正常进行工作。把各种压力和流量调到喷射注浆施工的要求值进行试喷，不仅可以了解各种管路是否畅通、密封，而且可以了解浆嘴、风嘴的加工质量。在更换新浆嘴、风嘴时都应在地面进行试喷，调节好喷射效果后方可下入孔内使用。1.2.5 钻机就位钻机就位是喷射注浆的第一道工序，钻机应安置在设计的孔位上，使钻头对准孔位的中心。同时为保证钻孔后达到设计要求的垂直度，校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度，

7、钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆垂直对准钻孔中心位置。为防止施工窜浆，采用间隔跳打施工。1.2.6 引孔钻进为防止塌孔采用泥浆护壁的方法进行施工，钻进过程中产生的泥浆可循环利用，若出现泥浆严重漏失或孔口不冒浆时，可加大泥浆的浓度，直至孔口正常返浆为止，钻机引孔时，钻孔口径应大于喷射管外径2050mm ，以保证喷射时正常返浆、冒浆，黏土泥浆容重一般为 1.11.25g/cm 。引孔每钻进 5m 用水平尺测量机身水平和立轴垂直 1 次，以保证钻孔垂直，并要随时注意地层变化，对孔深、塌孔、漏浆等情况，要详细记录。钻孔终孔深度应大于开喷深度 0.51.0m ，以满足少量岩粉沉淀和喷嘴前端距离。钻孔

8、完成后，孔内应充满泥浆，防止注浆孔发生坍孔，最后在孔口加铁盖予以保护，以防杂物掉入孔内。1.2.7 拔出岩芯管、插入注浆水泥根据设计规范要求采用对应标号的水泥，控制进浆比重一般为1.51.55,按设计水灰比1:1 ,使用搅拌机拌制水泥浆液。引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过 1Mpa ，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。下注浆管时应对喷头加以保护，防止风嘴、浆嘴堵塞。当遇有喷管下不到位或下不去现象时，应视不同的情况采取不同方法处理，只要不是发生较严重的塌孔事故，喷管都不难

9、下到位。一般可采用以下方法：1 、压注浆泵送水泥浆边摆动喷管边下管；2、同时送风、送浆边摆动边下管；关键在于掌握介质的压力及流量，一般都不宜过大。如果都不成功，则只有用钻机下钻杆处理，必须确保喷杆下至预计深度，方可正式喷射注浆。1.2.8 旋喷提升1 、当喷射注浆管插入设计深度后，方可喷射注浆，喷射注浆参数达到规定值后，即可随喷随转随提升，提升速度 10cm/min ，水泥用量不小于250kg/m 。并使实际桩顶标高2、对需要扩大加固范围或提高强度的部分应采取复喷措施或降低提升速度,高于设计标高0.30.5m。3、开始时，先送高压水，再送水泥浆和压缩空气，在一般情况下，压缩空气可晚送30s。在

10、桩底部边旋转边喷射1min后，在进行边旋转、边提升、边旋喷。4、喷射时，先应达到预定的喷射压力，喷浆量后再逐渐比重，中间发生故障时，应停止提升和 旋喷，以防桩柱中断，同时立即进行检查，排除故障；如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直 径时，应进行复核。5、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。对需要扩大加固范围或提高强度的工程可采取复喷措施，即先 喷一遍清水，再喷一遍或两遍水泥浆。1.2.9 钻机移位旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。1.3 劳动力组织（见表

11、 5.3）。劳动力组织参见表 5.3。表5.3劳动力组织情况表序号工种数量（人）职责1工区班长1做好施工管理工作，负责劳动力安排2高喷灌浆工12负责排除机械故障和管路的清洗3引孔钻工6负责旋喷机的操作及注浆施工记录4后台制浆4负责浆液的配置5值班工程师1负责现场技术指导和管理6值班经理1负责工程总体安排合计256 .材料与设备根据设计图纸要求，按照水泥用量计算，材料进场后，依据相关要求进行取样复试，对不合格 的材料严禁投入工程使用；同时对于复试合格的材料及时向监理单位进行报验。采用的机械设备见 表 6.1。表6.1机械设备情况表序号设备名称规格型号单位数量1地质钻机XJ-100台12高喷台车X

12、PG-65台33局压泉XPG-90EX台34灌浆泵HT-60台35空压机P: 0.55-0.7MPa,Q: 6-9m3/min台36泥浆泵BW-250台67搅浆机WJG-80台17 .质量控制7.1 工程质量控制标准7.1.1 技术参数标准7.1.1- 1旋喷桩施工技术执行建筑地基处理技术规范-JGJ79_2002。施工技术参数按表 7.1.1-1 执行。表7.1.1-1旋喷桩施工技术参数项目技木参数项目技木参数压缩空气气压（MPa）曲.7气量（m3/min）0.5 2.0水压力（MPa）25 30流量（L/min）80 120喷嘴直径mm2 3.2水泥浆压力（MPa）>25流量（L/m

13、in）冷3水灰比1:1提升速度（cm/min ）8-10旋转速度（r/min ）107.1.2质量检验标准(GB50202-2002 )。7.1.2.1旋喷桩施工质量执行建筑地基基础工程施工质量验收规范质量检验标准按表 7.1.2-1执行。表7.1.2-1旋喷桩施工质量检验标准序号项目名称技术标准检查方法1钻孔垂直度允许偏差局实测或经纬仪测钻杆2钻孔位置允许偏差<50mm尺量3钻孔深度允许偏差i200mm尺量4桩体直径允许偏差< 50mm5桩身中心允许偏差< 0.2D6水泥土强度qu(28) >0IMPa试验检验7水灰比1:1试验检验7.2 质量保证措施1、施工前做好技

14、术交底工作，并由技术负责人对相关人员进行培训，了解和掌握旋喷桩的施工工艺，并在施工过程中贯彻执行。2、施工前检查高压水的喷射情况，各部位密封圈是否封闭，各管路安装是否正常，喷嘴是否畅通，进行高压射水试验，指定专人试泵。旋喷桩施工水泥浆的搅拌在旋喷前一小时以内进行，旋喷 过程中冒浆量控制在 1020%。3、质量检验在喷射注浆结束28天后进行，旋喷体深度、直径、抗压强度和透水性等，符合设计要求。4、备齐主要机具设备的易损零件，保证检查更换不中断施工。5、浆液在贮浆罐内不断搅拌，以防沉淀和降低浓度，浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时用滤网过滤，以免堵塞管路和喷嘴。水泥浆液搅拌时间须在旋喷前一小时内进行，并严

15、格控制水灰比。6、按设计要求做现场测试，以确定旋喷技术参数是否合适，旋喷桩的整体性、均匀性、有效直径、抗压强度是否满足设计要求，及时调整技术参数。7、旋喷管的旋转和提升必须连续不间断，如出现间断，必须保证有10厘米的搭接长度，保证旋喷桩不脱节，如过程中中断旋喷，应重新返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩，桩顶面下降，以 保证桩钻至桩底设计标高后，重新旋喷。8、旋喷桩质量检验标准如下表：项目序号检查项目允许偏差或允许值检查方法主控项目1水泥及外掺剂质量符合出1要求查产品合格证书2水泥用量设计要求查看流量表及水泥浆水灰比一项目1钻孔M<50mm用钢尺量2钻孔垂直度司全站仪测钻杆3孔深立00mm

16、用钢尺量4注浆压力按设定参数指标查有压力表5桩体搭接或00mm用钢尺量6桩体直径<50mm用钢尺量7桩身中心允许偏差2D用钢尺量8 .安全措施1、注意安全用电，在旋喷施工中涉及的电器设备较多，施工现场应配置标准电箱，电动机和控 制箱应有良好的接地装置。施工人员应持证上岗制，防止用电事故发生。2、严格按照安全生产的有关条例进行施工作业，正确操作使用机械设备。施工中随时调整钻机垂直度，如在施工中钻机或旋喷机发生故障需要高空作业维修，应佩戴安全带作业。3、施钻时，应先将钻杆缓慢放下， 使钻头对准空位，当电流表指针偏向无负荷状态时即可下钻。 在钻孔过程中，当电流表超过额定电流时，应放慢下钻速度；

17、当机架出现摇晃、移动、偏斜或钻头 内发出有节奏的响声时，应立即停钻，经处理后，方可继续施钻。4、定期检查管路是否完好，特别是管路的接头位置，防止高压空气和高压浆液喷射伤人，喷管 链接和拆卸施工人员应密切配合，做到有序作业，喷管提升拆卸时下方不得有施工人员站立。5、现场施工人员应正确戴好安全帽、穿着反光背心，施工现场要设有围栏、隔离墙，加强消防管理，按规定布置消防器材，使用阻燃材料搭建临时房，杜绝火灾事故。9 .环保措施1、建立健全文明施工的各项规章制度，设文明施工专职负责人对全体工地人员进行定期的文明施工教育及文明施工交底。2、作业现场保持清洁整齐，水泥浆在储灰罐中集中拌制，施工过程中要经常检

18、查管道的损坏状 况，避免漏浆；施工完毕后不可随意排放多余泥浆。水泥使用完毕后剩余的水泥袋要回收存放，不 可随意丢弃。建筑垃圾不乱堆、乱放，存放到指定的地点，做到垃圾日产日清。3、搬运和搅拌水泥作业人员必须带好防尘罩。4、作业人员统一着装，现场管理人员着统一制服。10 .效益分析序号施工方法成本计算式成本（力兀）1二重管旋喷桩C=1.76*360+55.25688.852二重管旋喷桩C=1.65*360592.83说明：本车站设计旋喷桩直径为850mm而一;蓑管旋喷桩成桩有效直径为800mm二重管旋喷桩成桩功效直径为1200mm如使用二重管旋喷桩进行成桩施工，则需另外增设气压机及喷浆设备，增加了机械及人工费用。成本计算式中二重管1.76万元是一根旋喷桩成孔55m综合单价，55.25万元是机械及人工在施工工期内相对于二重管差价，二重管