高压旋喷工法

高压旋喷桩地基处理施工工法1前言1.0.1高压旋喷桩地基处理是一种应用成熟，比较简单有效的地基处理方法。在覆盖软土地区该工法得到了成功的应用，尤其是沿海地区。1.0.2我公司在2004年承接武汉琴台大剧院工程采用该技术进行地基处理，施工高压旋喷桩500余根，取得了良好的效果，并取得了一定的社会效益和经济效益。工法特点2.0.1施工时低噪音，设备简单、轻便。2.0.2施工时无振动，避免扰动已施工的桩和对临近建筑物产生的不良影响。2.0.3能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8〜10倍的大直径的固结体。2.0.4施工效率高，用途广泛，质量容易控制，安全可靠。适用范围3.0.1可适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、湿陷性黄土、人工填土及碎石土等的地基加固。3.0.2可用于既有建筑和新建筑的地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水，基坑底部加固防止管涌与隆起，坝的加固与防水帷幕等工程。3.0.3但对含有较多大颗粒块石、坚硬粘性土、大量植物根基或含过多有机质的土以及地下水流过大、旋射浆液无法在注浆管周围凝聚的情况下，不宜采用。工艺原理4.0.1旋喷注浆桩地基，简称旋喷桩地基是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度(20r/min)旋转，一面低速(15-30cm/min)徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀，具有一定强度(0.5-8.0MPa)的圆柱体(称为旋喷桩)，从而使地基得到加固。4.0.2通过该工艺使地基承载力得以大幅度提高，或形成连续的止水帷幕。4.0.3高压旋喷法根据使用机具设备的不同又分为：（1）单管法用一要单管喷射高压水泥浆液作为喷射流，由于高压浆液射流在土中衰减大，破碎土的射程较短，成桩直径较小，一般为0.3~0.8m。（2）二重管法用同轴双通道二重注浆管复合喷射高压水泥浆和压缩空气二种介质，以浆液作为喷射流，但在其外围裹着一圈空气流成为复合喷射流，成桩直径1.0m左右。（3）三重管法同轴三重注浆管复合喷射高压水流和压缩空气，并注入水泥浆液。由于高压水射流的作用，使地基中一部分土粒随着水、气排出地面，高压浆流随之填充空隙。成桩直径较大，一般有1.0m〜2.0m,但成桩强度较低（0.9〜1.2Mpa）。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图单管法流程图t压缩气双重管法流程图水泥浆搅拌|-水泥浆||高压水/*测量放样f|钻孔卜|成孔|f高喷车就位f|试喷|f下喷射管—喷射成桩f|成桩|f回灌t压缩气三重管法流程图钻机就位5.2.1钻机就位前先进行场地平整，挖好排浆沟。钻机就位必须平稳，钻杆保持垂直。5.2.2调整钻机立柱的垂直度，确保垂直度W1%；钻头与桩点偏移不得大于20mm。钻进成孔单管法和二重管法可用注浆管射水成孔至设计深度后，再一边提升一边进行喷射注浆。三重管法施工须预先用钻机钻成直径150〜200mm的孔，然后高喷车就位将三重注浆管插入孔内由下而上进行喷射注浆，注浆管分段提升搭接长度不得小于200mm。喷射成桩过程中采取隔桩、隔排跳打的方法。喷射成桩在插入旋喷管前检查高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，插入后先作高压射水试验，合格后方可喷射浆液，如因塌孔插入困难时可用低压水（小于2Mpa）冲孔喷下，但必需把高压水喷水用塑料布包裹，以免堵塞。高压旋喷桩使用的水泥应采用强度等级为32.5以上的普通硅酸盐水泥,要求新鲜无结块。一般泥浆水灰比为1：1〜1.5：1,稠度大流动缓慢，喷嘴易堵塞，增加故障时间，影响施工进度；稠度过小，对桩身的长度有影响。5.4.3由于水泥浆在使用过程中，容易离析，为消除离析一般加入水泥用量3%的陶土、0.9%。碱。浆液宜在使用前一小时内配置，同时用滤网去除杂物，以免堵塞管路和喷嘴。5．4．4当采用三重管法旋喷，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30a。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射。5．4．5喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后现逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障；如发现有浆喷射不足，影响桩体的设计径时，应进行复核。5．4．6旋喷过程中，冒浆量应控制在10%〜25%之间。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。5．4．7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。相邻两桩施工间隔时间应不小于48h，间距应不小于4〜6m。压力、流量指标5.5.1单管法：高压泵压力20〜40Mpa；旋转速度20r/min；提升速度200〜250mm/min；水泥浆流量60〜120L/min.5.5.2二重管法：高压泵压力20〜40Mpa；旋转速度10r/min；提升速度100mm/min；水泥浆流量60〜120L/min;空气压力0.5〜0.75Mpa；空气流量1〜3L/min.5.5.3三重管法：高压泵压力20〜40Mpa；旋转速度5〜15r/min；提升速度50〜150mm/min；水流量60〜120L/min;空气压力0.5〜0.75Mpa；空气流量1〜3L/min；泥浆泵压力3〜5Mpa；泥浆流量100〜150L/min.材料与设备材料6.1.1所用材料均应符合设计和规范要求。6.1.2水泥：应当具有良好的保水性能，一般选用强度等级为32.5Mpa以上的普通硅酸盐水泥。6.1.3外加剂：陶土、碱设备高压喷射注浆法主要机具设备包括：高压泵、钻机、高喷车、浆液搅拌器、空压机、压浆泵等；6.2．2辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材料、阀门、接头安全设施等。高压喷射注浆法施工常用主要机具高备规格、技术性能要求。质量控制7.0.1质量检验按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002和《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002的相关规定执行。7.0.2施工前应检查水泥、外加剂的质量，压力表、流量表的精度和灵敏度。7.0.3施工时应及时做好施工记录。7.0.4施工中应检查施工参数：压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等的应用情况。7.0.3常见的施工质量问题防治（见表7.0.3）表7.0.3常见的施工质量问题防治问题主要原因处理方法桩孔倾斜场地不平将地面处理平整桩架不竖直调整垂直度断桩和缩径提升过快提升速度应根据土层情况确定，软土层可以加块，硬土层适当减慢高压泵压力不足立即进行检查排除故障，对该部位复喷水泥浆配合比不满足要求调整不合理的配合比，安全措施8.0.1特殊工种操作人员必须持证上岗，严格遵守操作规程，不得擅离工作岗位。8.0.2施工所用的安全防护用品、用具齐全有效；机械、工具符合安全要求。施工人员按规定着装和使用防护用品、用具。8.0.3加强设备的运行维护管理，发现问题及时处理，消除事故隐患，保证安全生产。8.0.4施工用电符合规范要求，电缆线路必须按要求埋地或架空敷设，避免机械损伤和介质腐蚀；电器设备必须完好。8.0.5高空作业时必须系安全带、穿防滑软底鞋；患有高血压、恐高症、心脏病等高处不适症者严禁上机架作业。8.0.6高压胶管必须连接固定牢靠。泵送时应有专人指挥,防止因不畅和操作失误造成爆管形成伤害。8.0.7在暴风雨、大雪、雷雨天气应停止施工；六级以上大风时，应加缆绳保护钻机机架。8.0.8受工程影响的建（构）筑物，应采取适当措施加以保护。环保措施9.0.1易于引起粉尘的细料或松散料应覆盖运输，施工中应避免水泥扬撒。9.0.2废水、废浆应集中收集处理，减小对水体、土壤的污染。9.0.3使用机械设备时，要采取适当措施减少噪声、废气等的污染。9.0.4对驶出施工现场的车辆应进行冲洗，避免携带泥土。效益分析10.0.1可以解决其它方法处理不了的工程技术难题，可成垂直桩、斜桩或连续墙。10.0.2施工效率高、质量容易控制、工程造价低。10.0.3可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体，施工噪声低，振动小。10.0.3可用于任何软弱土层，可控制加固范围。应用实例我公司2004年在琴台大剧院地连墙工程中，由于该场地的地质情况（2〜5）粉质粘土层层厚达10m,呈高压缩性软流塑土层。同时在地连墙施工前先施工了1354根高强预应力管桩因管桩为挤土桩，而地面又无明显隆起变形，由此判断地下土层被挤密压缩，孔隙水压力增大，改变土层的应力状态，导致开挖时槽壁失稳，地连墙无法正常施工，施工被迫暂停。对-10〜-20m的土层进行加固处理，采用高压旋喷桩，