地表加固高压旋喷桩施工工艺及发展方向专题讲座ppt课件

1、广深港客运专线广深港客运专线*标标*工区工区地表加固高压旋喷桩施工工艺及开展方向地表加固高压旋喷桩施工工艺及开展方向目录v一、高压旋喷桩开展过程及适用范一、高压旋喷桩开展过程及适用范围围v二、高压旋喷桩施工原理及分类二、高压旋喷桩施工原理及分类v三、高压旋喷桩施工工艺三、高压旋喷桩施工工艺v四、高压旋喷桩开展方向四、高压旋喷桩开展方向一、高压旋喷桩开展过程及适用范围一、高压旋喷桩开展过程及适用范围 高压旋喷桩属于高压放射注浆法范畴。它是70年代日本首先提出，在静压注浆的根底上，采用高压水射流切割技术而开展起来的。 +旋喷桩工艺特点：+施工机具设备简单，便于管理，施工简便。+固结体外形可以控制。

2、+具有较好的耐久性，且料源宽广，价钱低廉。+噪声小，无污染，无公害，消费平安。+确保固结体的强度。+浆液集中，流失较少。+ 适用范围：+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，可广泛运用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、亚粘土、粉土亚砂土、砂类土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多种土层。+可作为既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作为根底防渗之用；可作为施工中的暂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、防渗处置。+当用于处置泥炭土或地下水具有侵蚀性、永冻土、地下水流速过大和已涌水的地基工程时均不宜采用该法，宜经过实验确定其适用性。

3、 旋喷桩加固利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定的深度，依托水泥浆搅拌系统、高压注浆泵等设备，以20 40Mpa的压力把水泥浆液或水从喷嘴中放射出来，构成放射流冲击破坏土层。当能量大、速度和脉动状的射流，其动压大于土层构造强度时，土颗粒便从土层中剥落下来。一部分细颗粒随浆液或水冒出地面，其他土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下，与浆液搅拌混合，浆液凝固后，便在土层中构成一个固结体。 旋喷法施工时，喷嘴一面放射一面旋转并提升，固结体呈圆柱状。主要用于加固土体质量，提高土体的抗剪强度，改善土的变形性质，减少建筑支档土压力，也可组成闭合的帷幕，用于阻挠地下水流和治理流沙，可靠性好。旋喷桩

4、可以根据工程实践情况设计为单桩承载、多桩承载和复合地基几种方式。二、高压旋喷桩施工原理及分类分类：根据机具的不同分为，单管法，二重管法，三重管法。根据成桩方式分旋喷注浆、定喷注浆和摆喷注浆成桩直径的区别：单管法的成桩直径较小，普通为0.3 0.8m，双管法在1.0m左右，三重管法普通在0.8m 2.0m左右，但成桩强度较低。成桩方式的区别：高压放射注浆法所构成的固结体外形与放射流挪动方向有关，旋喷后成柱桩，摆喷后成壁状，定喷后成块状。成桩机理：高压放射注浆的成桩机理包括以下五种作用：高压放射流切割破坏土体作用。放射流动压以脉冲方式冲击破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张。混合搅拌作用。钻杆在

5、旋转提升过程中，在射流后部构成空隙，在放射压力下，迫使土粒向着与喷嘴挪动方向相反的方向即阻力小的方向挪动位置，与浆液搅拌混合构成新的构造。升扬置换作用三重管法。高速水射流切割土体的同时，由于通入紧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。充填、浸透固结作用。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构成固结体。压密作用。高压放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。 单管法：单层放射管，仅放射水泥浆。经过单根管路，利用高压泥浆

6、20MPa 30MPa放射冲切破坏土体，成桩直径普通40 50cm。其加固质量好，施工速度快和本钱低，但固结体较小。 二重管法：又称浆液气体放射法，是在单管法的根底上又加以紧缩空气，并运用双通道的二重注浆管。在管的底部侧面有一个双重喷嘴，高压浆液以20MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以0.8MPa左右的紧缩空气喷出，同时将高压水泥浆和空气两种介质放射流横向放射出，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，最后在土中构成直径明显添加的柱状固结体，到达0.8m1.5m。 三重管法：是一种浆液、水、气放射法，运用分别输水、气、浆液三种介质的三重注

7、浆管，在以高压泵等高压发生安装产生高压水流的周围环绕一股圆筒状气流，进展高压水流放射流和气流同轴放射冲切土体，可以减少水射流和与周围介质的摩擦，防止水射流过早雾化，加强水射流的切割才干，也借空气的上升力把被破碎的土由地表排除，构成较大的空隙，在地基中构成较大的负压区，携带另一个喷嘴喷出的低压力水泥浆充填空隙，注入到被切割、搅拌的地基中，喷嘴作旋转和提升运动，使水泥浆与土混合，在土中凝固，构成较大的固结体，到达加固目的，其加固直径可达8002000mm。 旋喷桩的加固半径和许多要素有关，其中包括放射压力P、提升速度S、被加固土的抗剪强度 、喷嘴直径d和浆液稠度B。加固范围与放射压力P、喷嘴直径d

8、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。三、高压旋喷桩施工工艺工艺设计要求工艺设计要求: : 加固体直径确实定加固体直径确实定 旋喷桩直径与现场土质、土体强度和放射压力、流量、提升速旋喷桩直径与现场土质、土体强度和放射压力、流量、提升速度和浆液稠度等诸多要素有关，当无实验资料时可参考工程阅历，度和浆液稠度等诸多要素有关，当无实验资料时可参考工程阅历，如表如表1 1。当地层成桩难度大，难以放射成桩时，需求根据地层情况。当地层成桩难度大，难以放射成桩时，需求根据地层情况经过现场做实验桩确定旋喷桩施工技术参数，到达要求的桩径和成经过现场做

9、实验桩确定旋喷桩施工技术参数，到达要求的桩径和成桩质量。桩质量。 布置方式布置方式 桩的平面布置方式需根据加固的目的给予思索，分别布置的单桩的平面布置方式需根据加固的目的给予思索，分别布置的单桩可用于根底的承重，排桩、板墙可用作防水帷幕，整体加固那么桩可用于根底的承重，排桩、板墙可用作防水帷幕，整体加固那么常用于防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性，程度封锁桩可用常用于防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性，程度封锁桩可用于构成地基中的程度隔水层。图于构成地基中的程度隔水层。图5 5为普通桩的平面布置方式。为普通桩的平面布置方式。喷注种类喷注种类土的类别土的类别单管法单管法二重管法二重管法三重管

10、法三重管法粘性土0N51.20.21.60.32.50.310N200.80.21.20.31.80.320N300.60.20.80.31.20.3砂土0N101.00.21.40.32.00.310N200.80.21.20.31.50.320N300.60.21.00.31.20.3砂砾20N300.60.21.00.31.20.3表1 旋喷桩直径参考值m 注：表中N为规范贯入实测锤击数。图5 普通桩的平面布置方式图2201122(1)44DD eQKhKh(1)HQqV浆量计算有两种方法，即体积法和喷量法，取大者作为设计放射浆量。体积法：喷量法：式中 Q 需求的喷浆量m3； De旋喷固

11、结体直径m； D0注浆管直径m； K1填充率，0.750.9； h1旋喷长度m； K2未旋喷范围土的填充率，0.50.75； h2未旋喷长度m； 损失系数，0.10.2； 提升速度m/min； H放射长度m； q单位喷浆量m3/min。 根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定水泥的运用数量。 浆量计算旋喷桩施工工艺旋喷桩施工工艺: : 工法选择： 工法选择不当，会使加固效果达不到设计要求，不仅会呵斥外部水土流失、坍塌等风险，还将导致工程造价成倍添加。 根据本工程加固地质情况及施工条件限制，选用高压旋喷桩对地层加固。加固范围主要为粉质粘土层、砂质粘性土层、砂土层、全风化蜕变砂岩、强风化蜕变

12、砂岩。旋喷工艺采用成桩直径较大的三重管旋喷法，以减少孔数和旋喷任务量，保证旋喷桩加固质量，降低本钱。 加固原那么：盾构隧道洞顶土体强度底，经过加固，改动土体强度，提高土体稳定性；隧道经过上软下硬的复合地层，土质不均，经过加固，改动脆弱土体强度，减小土体强度差别；确保盾构机掘进过程中，上部土体失稳，导致地表过大沉降和塌陷，减小土体强度差别和地层不整合程度，防止刀具和刀盘异常磨损。试桩目的试桩目的 第一区间剩余盾构段有第一区间剩余盾构段有6 6个加固段，分段里程个加固段，分段里程为：为：DK108+310 DK108+310 DK108+425 DK108+425，115m115m；DK108+4

13、40 DK108+440 DK108+470 DK108+470，30m30m；DK108+485 DK108+485 DK108+495 DK108+495，10m10m；DK108+520DK108+520 DK108+540 DK108+540，20m20m；DK108+790 DK108+790 DK109+015 DK109+015，225m225m；DK109+085 DK109+085 DK109+250 DK109+250，165m165m。 在大面积施工前需求做试桩实验，来在大面积施工前需求做试桩实验，来确定合理的施工工艺及提杆速度和泵浆压力大确定合理的施工工艺及提杆速度和泵

14、浆压力大小才干满足旋喷桩施工技术参数，由此确定高小才干满足旋喷桩施工技术参数，由此确定高压旋喷桩的施工工艺及施工技术参数，以确保压旋喷桩的施工工艺及施工技术参数，以确保大面积施工时高压旋喷桩的施工质量。大面积施工时高压旋喷桩的施工质量。第一段加固试桩：第一段加固试桩： 试桩数量不少于试桩数量不少于3 3根不在同一地点。根不在同一地点。试桩里程试桩里程DK108+300 DK108+300 DK108+310 DK108+310，9 9根桩，根桩，分为分为3 3组，组，2 2组实验桩径组实验桩径800800，桩间距，桩间距600mm600mm，1 1组实验桩径组实验桩径600600，桩间距，桩间

15、距500mm500mm。结合本工程实践，仅引见三管法旋喷桩施工工艺。丈量放线定位丈量放线定位引孔钻机就位引孔钻机就位搬迁搬迁钻进成孔钻进成孔清孔清孔移钻移钻插入高喷管插入高喷管高喷作业高喷作业回灌回灌浆液配置泵送浆液配置泵送启动高压泵送水启动高压泵送水启动高压机送风启动高压机送风开孔检查开孔检查换浆清渣换浆清渣试喷检查试喷检查察看高喷参数察看高喷参数孔内坚持满浆孔内坚持满浆三管法旋喷桩工艺流程三管旋喷施工工序场地三通一平桩位测设钻机就位钻孔浆液配置下放射管放射作业冲洗管路废浆处置挪动机具将钻机等机具设备移到新孔位上。回灌施工记录 场地三通一平 施工前对场地平整，供水、供电、行车道路进展规划。挖

16、好排浆沟，设置回浆池，浆液回收处置，防止污染环境。 桩位测设 根据设计图纸，进展布孔，丈量放线，准确定出桩位。 钻机就位 钻机应垂直于地面且摆放平稳，放线桩位与设计桩位的偏向不得大于50mm。要求钻机安放坚持程度，钻杆坚持垂直，其倾斜度不得大于1.5%。 钻孔 把钻机移至钻孔位置后，对准孔位用程度尺掌握机台程度，立轴垂直、垫牢机架、钻机的垂直度满足精度要求，经技术人员验测合格后方可开钻。如发现钻机倾斜，那么停机找平后再开钻。钻进成孔，孔径为150mm，严厉按已定桩位进展成孔，平面位置偏向不得大于50mm，采用原土造浆护壁。钻进过程中，遇到异常情况及时查明缘由，采取相应措施，对地层变化、颗粒大小

17、、硬度等要详细记录，钻孔终了后，由技术人员进展质量检查，合格后方可移位进展下一个孔的钻进。5. 浆液配制搅拌 本工程旋喷桩浆液采用水灰比为1:1 1:1.5的水泥浆。水泥要过筛，且为了防止水泥浆离析，应在灰浆机中不停搅动。在实践施工时，可运用比重计随时丈量浆液比重，水灰比1:1的水泥浆液比重为1.49，并做好比重测试记录。首先将水参与桶中，再将水泥倒入，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，然后经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。下放射管 将放射台车移至成孔处，在插入旋喷管前先检查高

18、压水与空气放射情况，各部位密封圈能否封锁，先在地面进展浆、气试喷，检查各项工艺参数符合设计要求后将放射管下至设计深度，经现场质检人员检查认可后方可进展高喷注浆施工。如因塌孔插入困难时，可用低压水0.12MPa冲孔，边下管边射水，但须把高压水喷嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。放射过程中如遇特殊情况，如浆压过高或喷嘴堵塞等，应将放射管提出地面进展处置，处置好后再进展施工。 7. 放射作业 喷嘴直径、提升速度、旋喷速度、放射压力、排量等旋喷参数根据试桩结果来确定。开场时，先送高压水，再送水泥浆和紧缩空气。普通情况下，紧缩空气可晚送30s，然后再进展边旋转、边提升、边放射作业。放射时，应先到达预定的放射

19、压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生缺点时，应停顿提升和旋喷，以防柱体中断，同时立刻进展检查排除缺点；如发现有浆液放射缺乏，影响桩体的直径时，应进展复核。因故停工时，必需做好接桩措施，普通接桩长度0.5m。在旋喷过程中，冒浆量应控制在10%25%之间。喷到桩高后应迅速拔出注浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。相邻两桩之间的施工间隔时间应不小于48h，间距应不大于46m。针对不同地质土层的特征，要采取相对的措施来完成注浆。特别对硬土及粘土部位，深部土层要适当放慢提升速度和旋转速度或提高旋喷压力等。 复喷 在不改动旋喷技术参数的条件下，对同一土层作反复注浆喷 到顶再下钻重喷该部位，第一遍用高压

20、清水和气切割土体，不喷水泥浆，第二遍复喷时全部喷浆，能添加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径或长度并提高固结体强度，复喷的次数愈多固结体直径加长的效果愈好。8. 冲洗管路 放射施工终了后，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。可把水泥浆换成水，在地面上放射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。废浆处置 放射注浆施工中，将产生不少废弃浆液。为确保场地整洁和顺利施工，在施工前拟在场地内设置泥浆池，泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中，待泥浆固结后再外运处置。 移机到下一循环 挪动桩机进展下一根桩的施工。回灌 放射终了后，随即在放射孔内进展静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止，回灌

21、浆液普通采用邻孔高喷冒浆静压充填。记录 施工中钻孔、高喷的各道工序应详细、及时、准确记录，一切记录需按要求运用一致表格。三管高压旋喷桩参数项目 调整参数 以前参数压缩空气气压（MPa）0.81.00.60.86m气量（m3/min）1.52.01.52.0水压力（MPa）32403545流量（L/min）100120100120喷嘴个数及直径1.51.6mm1.82.0mm水泥浆压力（MPa） 1015 1015流量（L/min）8010080100水灰比1：11：1提升速度（cm/min）58810旋转速度（r/min） 910910表2 三管旋喷参数参考序号序号项项 目目 名名 称称技技

22、术术 标标 准准检检 查查 方方 法法1钻孔垂直度允许偏差1.5%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200mm尺量4水压、气压、浆压按设定参数指标查看压力表5桩体直径允许偏差50mm 沿桩头开挖1.52.0m处用尺量6水泥浆液初凝时间不超过20小时观察7水泥土强度Qu(28)2.5MPa 沿桩间咬合处取芯试验检验8水灰比1：11：1.5试验检验选择表3 旋喷桩施工技术要求表施工后检查施工后检查施工后主要对加固土体进展检查，包括：施工后主要对加固土体进展检查，包括：固结土体的整体性及均匀性；固结土体的整体性及均匀性；固结土体的有效直径；固结土体的有效直径；固结土体

23、的强度；固结土体的强度；固结土体的抗渗性；固结土体的抗渗性；成桩质量检查成桩质量检查质量检验时间、内容质量检验时间、内容施工对放射施工质量的检验，应在高压放射施工对放射施工质量的检验，应在高压放射注浆终了后注浆终了后1 1周，检查内容主要为加固区域内周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。取芯实验等。质量检验数量、部位质量检验数量、部位检验点的数量为施工注浆孔数的检验点的数量为施工注浆孔数的2%2%，对缺乏，对缺乏2020孔的工程，至少应检验孔的工程，至少应检验3 3个点，不合格者应个点，不合格者应进展补喷。检验点应布置在以下部位：桩间咬进展补喷。检验点应布置在以下部位：桩间咬合处、施工中出现

24、异常情况的部位。合处、施工中出现异常情况的部位。 检验方法检验方法 旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进展。旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进展。 钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成规范试件进展室内物理力学性能实并将其做成规范试件进展室内物理力学性能实验，检查内部桩体的均匀程度无侧限抗压强度。验，检查内部桩体的均匀程度无侧限抗压强度。本卷须知本卷须知1.1.在旋喷桩施工区最外围的一排桩采用在旋喷桩施工区最外围的一排桩采用1, 5, 1, 5, 99间隔跳打的方法进展施工，围内部采用不跳间隔跳打的方法进展施工，围内部采用不跳桩按次序施工。桩按次序

25、施工。2.2.钻机或旋喷机就位时机座要平稳。钻机或旋喷机就位时机座要平稳。3.3.放射注浆前要检查高压设备和管路系统。放射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力设备的压力和排量必需满足设计要求，管路系统的密封和排量必需满足设计要求，管路系统的密封圈必需良好圈必需良好各通道和喷嘴内不得有杂物。各通道和喷嘴内不得有杂物。4.4.放射注浆作业后，由于浆液析水作用，普放射注浆作业后，由于浆液析水作用，普通均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，通均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用回浆进展补灌。所以应及时用回浆进展补灌。5.5.在放射注浆过程中，应察看冒浆的情况，在放射注浆过程中，

26、应察看冒浆的情况，以及时了解土层情况，放射注浆的大致效果和以及时了解土层情况，放射注浆的大致效果和放射参数能否合理。采用单管或一重管放射注放射参数能否合理。采用单管或一重管放射注浆时，冒浆量小于注浆量浆时，冒浆量小于注浆量20%20%为正常景象，超越为正常景象，超越20%20%或完全不冒浆时，应查明缘由并采取相应的或完全不冒浆时，应查明缘由并采取相应的措施。假设系地层中有较大空隙引起的不冒浆，措施。假设系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量，如可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量，如冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度

27、，也可减少喷嘴直径，提高放射压力。度，也可减少喷嘴直径，提高放射压力。6. 6. 在开钻前根据管线图摸清管线位置及走向，在开钻前根据管线图摸清管线位置及走向，遇有不明管线应及时向上级汇报。遇有不明管线应及时向上级汇报。固结体强度不均匀、缩颈固结体强度不均匀、缩颈产生缘由产生缘由放射方法与机具没有根据地质条件进展放射方法与机具没有根据地质条件进展选择。选择。喷浆设备出现缺点中断施工。喷浆设备出现缺点中断施工。拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，呵斥桩身呵斥桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。直径大小不均匀，浆液有多有少。放射的浆液与切削的土粒强迫搅拌不均放射的浆

28、液与切削的土粒强迫搅拌不均匀，不充分。匀，不充分。穿过较硬的粘性土，产生颈缩。穿过较硬的粘性土，产生颈缩。预防措施及处置方法预防措施及处置方法根据设计要求和地质条件根据设计要求和地质条件,选用不同的喷选用不同的喷浆方法和机具。浆方法和机具。喷浆前喷浆前,先进展压浆压气实验，一切正常先进展压浆压气实验，一切正常后方可配浆，后方可配浆，预备放射，保证延续进展预备放射，保证延续进展.配浆时必需用筛配浆时必需用筛过滤。过滤。根据固结体的外形及桩身匀质性，调整根据固结体的外形及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度喷嘴的旋转速度提升速度、放射压力和喷浆量。提升速度、放射压力和喷浆量。对易出现缩颈部位及底部不易检

29、查处进对易出现缩颈部位及底部不易检查处进展定位旋转放射展定位旋转放射不提升或复喷的扩展桩径方法。不提升或复喷的扩展桩径方法。控制浆液的水灰比及稠度。控制浆液的水灰比及稠度。严厉要求喷嘴的加工精度、位置、外形、严厉要求喷嘴的加工精度、位置、外形、直径等，保证直径等，保证喷浆效果。喷浆效果。压力上不去压力上不去产生缘由产生缘由平安阀和管路安接头处密封圈不严而有走漏景象。平安阀和管路安接头处密封圈不严而有走漏景象。泵阀损坏，油管破裂漏油。泵阀损坏，油管破裂漏油。平安阀的平安压力过低，或吸浆管内留有空气或平安阀的平安压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈走漏。密封圈走漏。预防措施及处置方法预防措施及处置方法应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进展应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进展调压实验，以到达所要求的压力为止。调压实验，以到达所要求的压力为止。压力骤然上升压力骤然上升产生缘由产生缘由喷嘴堵塞。喷嘴堵塞。高