高压旋喷桩加固软土地基施工工法

1、高压旋喷桩加固软土地基施工工法直属三项目周可超.前言随着我国交通基础设施建设地迅速发展，旋喷注浆作为一种基础形式以其多 用途，加固地基地质量可靠，可以不影响既有建筑物正常使用功能，能在狭窄和较 低矮地现场贴近建筑物施工，逐渐成为我国常用地地基处理方法之一.北京铁建公司承建地南仓疏解区工程，城际上联DK108+164+350段软土 地基处理施工区域东西两侧邻近既有线.在如此狭小而且重要地位置施工成为 制约工程进度地一个技术难题.结合现场实际情况与以往基地加固地经验 ，我们对高压旋喷桩地施工工艺 进行了一定地探索和改进，既满足了施工质量地要求，又确保了邻近既有线地运 营安全,取得了很好地社会效益和

2、经济效益.工程特点高压喷射注浆法可适用多种地质，如填土层.粘土层.粉土层.淤泥层.以及 含有部分卵石.碎石地地层.旋喷钻机拥有自行底盘，可以自主移动机位，施工连贯性好.施工作业范围小，可多台机械在工作面狭窄地域同时施工.可通过调整设备施工参数来满足不同施工区域.不同施工要求地目地.适用范围地质复杂，作业面狭窄地地域.适用于公路.铁路.及房建结构物地基础施工，是 处理软土地基地一种行之有效地方法.工艺原理高压喷射注浆法又称旋喷法，是利用钻机把带有喷嘴地注浆管置入预定土层深度，通过高压设备使浆液或水成为 2040Mpa地高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体.当能量大，速度快和呈脉动状地喷射流地动压

3、超过土体结构强度时,土颗粒被切开，一部分细小地土颗粒随着浆液冒出地面，其余土颗粒在喷射流地粘性土12 3 4口且口4GOODQO0口口 QQK X 口口口a 00 a 0& a 000 0 00 身 中山心。0-0- :-|- BOODCI1-渗透部分:2缩部分;冲击力.离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定地浆土比例和质量大 小有规律地重新排列.浆液凝固后，便在土中形成一个固结体（如图 4.1）.其成桩 机理包括射流地冲动掺搅.升扬置换.充填挤压和渗透凝结四个过程.该方法主要 用于加固地基，提高地基承载力和抗剪强度，改善土体地变形性质，使其在上构荷 载直接作用下不产生破坏或过大地变形

4、.3搅拌混合部分;4一硬化剂主体部分图4.1复合地基示意图.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程（见图5.1）图5.1旋喷桩施工工艺流程图操作要点高压旋喷桩施工方法.施工准备.技术准备：按照施工设计图纸地要求，核算工程量，编制施工方案.对参与施工地人员进 行安全教育及施工技术交底.对施工区域进行技术摸底，包括：原地面标高；邻近 建筑物.线路与施工区域地位置关系.场地平整和施工便道：平整施工场地，清除杂草.浮土 .合理布置施工便道 可及时地供应物资和保持场地平整干净.试验检验：完成原材料地检验和泥浆配比地实验，初步确定施工设备参数.桩位放样首先结合图纸及现场情况进行布桩，分区，编号.然后测量放样出

5、旋喷桩施工 区域边界桩，根据边界桩以及图纸放出其他桩位，并用短竹棍和白灰标示.钻机就位钻机就位后，钻头对准桩位中心，用水平尺校正钻机使钻杆垂直；然后将钻机 调整稳定，防止钻机移位，偏离桩位中心.开启高压水泵钻进钻机校正固定，钻头对中后，开启空压机，低压水泵，高压水泵 待正常运转后， 向孔内送气送水，同时缓缓下沉钻杆钻进成孔，直至设计深度.钻杆长度需提前确 定，以保证桩顶标和桩底标高.制备水泥浆液水泥浆液制备与钻孔同时进行，随配随用，浆液地水泥.水及掺加剂必须按室内试验和现场试桩确定地配合比严格计量，采用制浆机均匀拌制.浆液在搅拌机 内搅拌时间不小于五分钟.单桩水泥浆液用量按下面两个公式计算：.

6、按体积法计算：Q = nDX KH （1 + B） （式5.2.1-1）.按喷量法计算：Q = % q（1 + B）（式5.2.1-2）式中：Q一旋喷浆液用量（m3）；D一桩体直径（m）;K一填充率，取0.750.90;H 一桩长（m）,从地面计算；B损失系数，可选用0.10.3;V 一提升速度（m/min）;q一单位时间喷射浆液量（m3/min）；拌制好地水泥浆液必须经过严格过滤，除去硬块.砂石等，以免堵塞管路和喷 嘴.制备好地浆液在旋喷过程中必须连续不停地搅拌，防止沉淀.提升钻杆.旋转喷浆待成孔到设计深度，浆拌制好水泥浆液倾入集料斗，将低压泵由送水改为送 浆开启送浆泵送浆，为保证桩低有足够

7、地水泥浆量，应停喷30秒种,然后边旋转边 提升，旋转速度和提升速度都按照设计规范要求进行，直至设计桩顶标高为止.清洗.移位喷浆成桩结束后，提出钻杆，同时用清水清洗送浆泵，钻杆及输浆管道等，然后 移位至新孔位作业.泥浆处理：现场砌筑或开挖泥浆池，泥浆外运.2.2技术参数地确定通过试验桩地施工，在各施工参数设计范围内进行调试，最终确定在现场土质情况下地正式施工参数.通常各主要技术参数范围如下：.旋喷桩注浆压力一般软土地基加固按注浆管类型分为单管法.二重管法.三管管法及多重管法.其压力常用2040Mpa.喷射提升速度对软土地基进行加固处理，采用20 25cm min-1.在既有建筑物地基加固注浆时采

8、用20cm min-1.在对桩基缺陷进行加固补强注浆时采用10 15cm min-1.喷射旋转速度：2030r min-1.浆液水灰比：旋喷注浆时采用1:11.5:1.2.3施工异常处理.钻入过程中，由于钻杆遇到地下硬物而导致机身有明显地移位，需停止施工,重新调整机身确保钻杆垂直，位置准确，然后恢复施工.成桩过程中因故停止，应将注浆管下沉至断浆面以下0.5m处彳寺恢复喷浆时再喷浆提升.若停机超过3小时，应拆卸输浆管路，清洗干净，在原桩位旁边补桩.再注浆过程中出现压力骤然上升或下降.大量冒浆等异常情况时，应及时停 止提升和注浆，以防段桩.提升过程中，如出现钻杆或钻头脱落，应及时将剩于部分提出，再

9、旁边进行 补桩.2.4劳动力组织（见表5.2.4）表5.2.4劳动力组织表工种所需人数工作内容项目管理1全向，作地制和把握.作业领班2负责协调指挥各工序地操作，控制加固质量，排除施工中地各种故障.技术人员5包括测量人员与记录人员，负责施工记录，操纵电器控制仪表，并进行质 量检查.安全防护 员4负责施工现场地人员.机械地安全生产司泉及操 作10按设计施工工艺，正确操纵钻机和提升检查维修机械.普工20负责水泥浆地制作，保证施工地连续性.电工后勤2负责电力设备地安装和安全使用.共计446.材料与设备本工法无需特别说明地材料，采用地机具设备见表6.1.表6.1施工主要机具设备表设备名称型号功率数量旋喷

10、钻机MGZ-5010KW1台高压泉GZB-4075KW1台浆液搅拌机立式4KW1台灌浆泵SGB6-1022KW1台排污泵立式7.5KW1台配套设备7.质量控制质量保证措施材料控制：主剂以水泥浆为主剂，对既有建筑物地基加固或软土地基加 固注浆时水泥一般采用P.O32.5普通硅酸盐水泥，如果需要较高地固结强度，可采 用42.5早强型硅酸盐水泥等高强度.如地质有特殊要求，可适当掺入外加剂，如石 膏.三乙醇胺.木质素磺酸钙等.施工实际使用地水泥和外掺剂地掺入量必须通过加固土室内配合比实验，确定合理地水泥配合比.制作浆液时要求做到干灰过筛，浆液过滤.准确掌握水 灰，严格控制喷射浆液泵量，以保证桩体地内在

11、质量.制备好地水泥浆不得停止时 间过长，浆液在搅拌机中要不断搅拌，直到送浆前.室内加固土试块地平均无侧限 抗压强度不小于2.0Mpa （龄期28天）.在施工过程中除严格按设计平面尺寸要求外，对钻杆长度以及因施工所 引起地地表标高变化认真核测，并做记录分析，必要时适当调整钻杆长度以保证 有效桩长.严格按设计配合比例率拌制水泥浆液，拌制好地水泥浆液开启送浆泵旋 转提升喷浆，超过2小时不能使用；旋喷桩施工中，严格控制空压机.高压水泵.送浆泵地压力和提升喷浆速 度,高压喷射注浆压力不得小于20Mpa.提升过程中，拆卸钻杆后，继续旋喷施工时，保持钻杆有不小于10cm地搭 接长度；经常检查高压系统.管道系

12、统.使压力.流量能够达到规范要求以保证桩 径达到设计要求；在旋喷过程中，若遇到孤石或大地漂石，桩位可适当调整，避免骑行桩和 断桩.每次可向不同方向调整30cm,两次之后仍然无法下探，进行下一个桩位地施 工.如果连续数颗桩位因此而无法施工，需开挖基坑后进行补桩.旋喷过程中，冒浆量略小于注浆液量地20%为正常,若超过20%或者完全不冒浆时应查明原因及时处理.若出现不返浆或返浆较少时，可采取添加速凝剂 或增大注浆量，待正常返浆时再继续作业；若返浆过多，宜适当提高喷射压力，适当 加快提升和旋转速度.故好信息化施工，边喷浆边观测记录，根据观测结果，及时调整有关施工参数，抓好信息化施工，保证旋喷桩质量.旋

13、喷桩施工记录见表7.1.10.表7.1.10旋喷桩施工记录表工程名称局压泉型号钻孔机具注浆管直径喷嘴个数喷嘴孔径设计提升速 度设计注浆量设计旋转速度浆液配方水泥强度等级注浆孔编号旋喷 深度 (m)实际有 效长度 (m)旋喷时间(时分)旋转速度(r/min)提升速度(m/min)旋喷压力(MPa)注浆量 (m3)冒浆量 (m3)日期开始结束工地负责人：记录人:工程质量控制标准成桩28天后抽芯取样进行无侧限抗压强度实验，抽检数为2%。,并少于3根, 其无侧限抗压强度不得小于2.2MPa.并采取平板荷载试验检验复合地基承载力，按总桩数2%。抽检且每批次不少于3根，要求处理后地复合地基承载力：一般填

14、方地段，c0A0.15MPa;支挡结构地段，需满足支挡结构设计基地承载力要求.复合 地基承载力不得小于150Kpa.检测由专业检测机构进行.检验内容.施工前应检查水泥地质量.桩位地准确性.压力表.流量表地精度和灵敏度， 设备地性能等.施工中应检查施工参数(压力.水泥浆量.提升速度.旋转速度等)地应用情 况.施工程序.施工结束后4个星期，对施工质量进行检查，内容为桩体强度，平均桩径，桩体均匀性等.7.2.1检验方法高压喷射注浆可采用开挖检验.钻孔取芯等方法进行检测.挖检测施工完毕彳寺凝固具有一定地强度后，即可进行直接检验.由于固结体完全暴 露出来，因此能全面检验固结体地垂直度和固结体地形状.孔取

15、芯在已施工好地固2体中钻取岩芯，并将其做成标准地试件进行室内物理力学 性能试验 检查内部桩体地均匀程度，是否符合设计要求.旋喷桩桩身完整性.均匀性.无侧限抗压强度满足设计要求.旋喷桩完工后28d, 每根检测桩桩径方向1/4处.桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性.均匀性.拍 摄取出芯样地照片，取不同深度地3个试样做无侧限抗压强度试验.钻芯后地孔洞 采用砂浆灌注封闭.3检验标准高压旋喷桩施工允许偏差.检验数量及检验方法按表7.2.3执行：表7.2.3高压旋喷桩施工允许偏差表序号检查项目允许偏差检查方法检验数量1桩位放样 50mm钢尺量按成桩总数地10 %抽样检验，不少于5根.2钻杆倾斜度1.5吊

16、垂球3桩径不小于设计值钢尺量8.安全保证措施参加施工地所有人员，必须熟悉并认真执行旋喷桩安全技术操作规程.有关地既有线安全防护知识及安全交底施工前应对操作员工进行岗前培训，使上岗员工熟知该分项分部工程地应急预案，并组织演练，验证应急准备工作和预案实施效果，提高实战中自防自救能力.项目开工前各必须编制施工（含施工过渡）方案和制订安全措施，并严格 执行审批程序.安全员.防护员.施工员必须经培训考试合格后持证上岗.使用地民工经过 培训合格后由具有带班资格地正式职工带领上岗.施工中必须保证既有线排水系统地畅通.对影响既有线路基稳定地作业， 必须有可靠地安全防护措施.安排好抢险人员.物资.机具和设备.制

17、定劳动安全防范措施，施工作业场地.了望条件.防护及警示标志设立要 符合铁路局劳动安全作业标准要求，同时配齐配全符合国家.铁道部标准地劳 动安全防护用品.作业人员要严格遵守安全生产制度和操作规程，正确佩戴和使 用劳动防护用品.施工过程中，如发生影响既有线安全地情况，列车在区间被迫停车时，除 使用对讲机联系外，还应使用响墩对列车进行防护，并设防护人员显示停车手信 号.工前应在两端车站.双线应在来车方向地车站设驻站联络员，施工现场 设工地防护员.近既有线挖沟.挖电缆时，应了解地下设施地用途.埋设位置，并与有并部 门联系，做好防护后再施工.当挖沟.坑影响行人妨碍交通或站内作业时，应在施工地点35m处加

18、设 防护，并应当天回填夯实.如需过夜时，应采取防止人员坠落地安全措施，在有危及 行车安全或房屋时对其临时加固.严禁在影响路基稳定地范围内挖沟.坑,在铁路沿线或穿越铁路挖沟.坑时，摆放地料具和挖出地土石方严禁侵入基本建筑限界，并应采取防止塌落地措施，保证既有线地行车安全.施工过程中，必须派专人对既有线24小时测量（包括高程测量.方向.轨 距等）.如发现既有线路有变化，应立即通知现场负责人，现场负责人根据实际情况 进行停工.启动应急预案.环保措施将施工场地和作业限制在工程建设允许地范围内，合理布置.规范围挡，做 到标牌清楚.齐全，各种标示醒目，施工场地整洁文明.废弃材料或施工过程中地浆液，立即运出

19、现场并按规定进行处理.对施工 中废弃地零碎配件.边角料.水泥袋.包装箱等及时进行收集清理.进出现场地便道应经常撒水，防止扬尘,污染施工与周边环境.加强环保教育，宣传有关环保政策.知识，强化员工地环保意识，使环境保护 成为参建员工地自觉行为.效益分析社会效益该施工技术为软土地基加固和邻近既有线施工积累了丰富地经验，使其更符 合今后铁路建设地特点，为工程保证工期创造了条件，促进了地基加固施工适应 复杂施工环境地技术进步，取得了良好地社会效益.经济效益严格控制喷浆过程中地返浆量，减轻了返浆对现场施工环境地破坏，增 强了桩体地完整性，节省了水泥地不必要浪费，节约资金约2万元；通过科学合理地控制技术要点

20、与施工顺序，较计划工期提前5天，节省台班费用0.8万元;确保了邻近既有线地运营安全，减少了线路防护地费用.应用实例分析南仓疏解区工程城际上联 DK108+164.04+350基底处理工程概况京津城际动车组开行至滨海新区南仓疏解区工程共有特大桥3座，全长3.828km.新建线路 4条,改建既有线路 2条，全长12.5km.城际上行联络线DK108+164.04+350段为软土地基路堤，承载力不能满足设计要求.（地质特征 见表11.1）.基底采用旋喷桩加固处理，总数1788根，全长19668米.桩径0.6m,间距1.3m,三角形布置，桩长11m.旋喷桩施工区域邻近既有线，既有京沪出线K131+620+760斜穿东侧方工区域，西侧施工区域DK108+164+230距京沪下行联络线不足3米.N表11.1 岩土特征表厅P地层名称地层描述厚度（米）1新近素填土欠固结，均匀差,主要由粘性土，碎石.组成.1.52.02老填土主要由粘性土，砖瓦