三重管高压旋喷桩施工技术要点探讨【整理版施工方案】

三重管高压旋喷桩施工技术要点探讨三重管高压旋喷桩施工技术要点探讨编辑’孟楠三重管高压旗喷柱施工技术曩J{l【探讨杜伟'吴明杰1中铁一局，西安710054;2北京交通大学,京100044建摘要：城市地铁基坑围护结构施工中,一般采用旋挖桩或连续墙作为围护结构,为了防止基坑开挖后渗水，在旋挖桩间或连续墙接头间采用三重管高压旋喷桩，其与相邻桩或连续墙咬合，封闭桩间或连续墙间接头空隙，以阻止基坑围护结构外的水渗透进入基坑，确保基坑开挖后基坑内的干燥及施工安全。本文以长沙地铁2号线迎宾路口站三重管高压旋喷桩施工为例，对该施工工艺进行了详细地阐述，以指导今后类似工程的施工.关键词:地铁；基坑围护结构；三重管高压旋喷桩；工艺1工程概述1.1工程概况迎宾路口站处于长沙市东西向主干道五一大道与迎宾路丁字交叉路口处，为地下两层10m宽岛式站台车站,车站总建筑面积13238.5mz，车站总长度270.8m,标准段外包总宽18_7m(净宽17。3m）,标准段外包总高12.66m.车站一共设6个出入口，1个消防疏散口和2组风亭。车站采用直径@1000＠1150ram钻孔桩作为基坑的围护结构,围护桩嵌固深度为4.Om，围护桩顶部采用冠梁连接,冠梁尺寸为1。Om～1。Om,盖挖段冠梁尺寸为1.Om～1.2m,冠梁顶标高基本与原地面标高持平.桩间止水帷幕采用@800＠1150m?E重管高压旋喷桩,旋喷桩顶标高与冠梁顶相平，旋喷桩底穿过强风化层进入中风化层不小于lm,桩长为9.5m~12m不等，共计521根旋喷桩,三重管高压旋喷桩设计采用42。5R水泥，水灰比为1：1，1:1。5。三重管高压旋喷桩与钻孔桩位置如图1所示.图1三重管高压旋喷桩与钻孔桩位置1。2基坑地质概况根据岩土层的成因类型,性质,工程特征，风化状态等，结合长沙市轨道交通2号线一期工程初勘成果,本站点岩土层划分如下(不含亚层）：，褐灰等杂色,主要由黏性土混25%素填土层:呈褐黄，褐红，3中粗砂，砾石等组成,平均厚2.35m,顶面埋深O一3。5m~.68《篷棼》2,01～年攀6期粉质黏土层：褐红，褐黄色，一般呈硬塑状态，具网纹状结构，其强度一般自上而下逐渐降低，局部上部呈坚硬状态,具中等干强度及中等韧性.平均厚2。27m，顶面埋深1。1om,71om.卵石层:白色,褐黄色,饱和,中密状态，局部密实,石英质，亚圆形,母岩为石英砂岩等，不均匀含砂,砾石及黏f生土约10％，30%,分选眭较差,级配良好,卵石粒径为2cm～5cm,最大可达12cm。平均厚1.04m，顶面埋深2。80m8.30m。强风化泥质粉砂岩层：褐红色，暗紫红色,泥质胶结，成岩矿物显着风化,岩石组织结构已大部分破坏,但原岩结构清晰，岩石风化节理裂隙很发育，平均厚1.56m，顶面埋深5。80m~12。OOm.中风化泥质粉砂岩层：褐红色，紫红色，局部夹有灰绿色粉砂岩，粉细粒结构，中厚层状构造,泥质胶结，节理裂隙发育且密闭,顶面埋深6.60m～11.OOm。1,3地下水情况根据地下水的赋存条件,站内地下水主要有两种类型:一是松散土层孔隙水,二是基岩裂隙水.根据《岩土工程勘察报告》各钻孔中潜水位初见水位埋深为7。35m，10。80m,相当标高为33。22m～3576m;潜水稳定水位埋深为2.92m～7。71m,相当标高为37。53m,39。42m；基岩裂隙水稳定水位埋深为7.98m~8.95m,相当标高为36。06m～37.Olin。2施工准备2。1施工人员一套施工设备设置两个施工班组，即引孔班组和旋喷成桩班组，引孔班组由入组成，旋喷成桩班组由4人组成,其他为技术员1人,负责协调1人,机械维修工1人,记录员1人，共计11人.施工效率为100，120m/台班。亲编辑:孟楠2.2机械设备组织主要设备见表1所示.表1三重管高压旋喷桩主要设备一览表等名称型鼍阪备注l兰重瓤|E醯嘲l髋？ll2gI于{，钻槐毪f_1lol8溺蓑萎I卜15ol4空压机嬲——o10l5制絮机l玎_400l6~fX—2OO/tOl,殛囊，链要,高压妖警醐蔚设备一批2.3施工材料组织三重管高压旋喷桩施工使用的材料主要为水泥和外加剂。施工前将水泥和夕口剂购置入场地,水泥和外加剂存放时保证不受潮,底部悬空30cm～50cm,顶部覆盖防水布或直接存放在库房.根据施工进度掌握材料使用量，确保材料供应及时.2。4用水,用电组织现场施工用水从场地周边水管接驳口通过胶管引到施工部位.施？用电场地盾b二级酉己f酣2。5地下管线及障碍物排查｝查，发现有管线和障碍物的地方，要先期进行迁改和排除，确保旋喷桩施工正常进行，避免对地下管线的正常运行产生影响。3三重管高压旋喷桩施工工艺三重管高压旋喷桩施工技术是采用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，冲蚀切割地基土体,再借助空气和水的上升力把已破碎的渣土泥浆托举到地表排出；与此同时，另一个喷嘴将水泥浆以较低压力喷射注入到被切割地基的空隙中，使水泥浆与土混合固结成桩,达到加固止水的目的。3.1工艺流程场地平整,测量定位一钻机就位一钻孔，成孔—插入三重管一制备水泥浆,旋喷提升一拔管，冲洗一移至下—桩位.3。2场地平整,测量定位应根据主,本结构的设计尺寸，旋喷桩与旋挖钻孔桩及主，本结构的相对位置,施工误差,计算出每根旋喷桩的中心坐标，然后根据旋喷桩坐标和已知控制点，利用全站仪测量放样,并布设好护桩.最后根据桩位位置进行路面破除和场地平整.3。3引子占机就位安置引孔钻机,使钻杆头对准测设好的孔位中心，并作水平校正,使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置,钻孔大小为llOmm,并使钻机保持平衡不倾倒。3。4钻孔,成孔在钻进过程中,应确保钻孔的垂直度，并将深度范围内土层，岩层与设计地层的地质资料进行对比,确认达到设计要求,进入中风化层不小于lm后,应停止钻进，进行成孔检测，成孔长度通过钻机钻杆量取或将钻杆提出来后用测绳测量，并检查成孔的垂直度。达到设计钻孔深度的地质条件与设计不相符时，申请设计代表来现场确认,改变相应方案。3。5插管钻孔结束检测合格后进行插管,插管为插入旋喷机的三重旋喷管.三重旋喷管直径为9cm,旋喷管插入孔底预定深度。插管过程中,为防止泥沙堵塞喷嘴，边射水，边插管，水压力不超过1MPa.插管前要进行试喷,检查机械及管路运行情况，并调整喷射方向.3。6制浆水泥浆的制备,应根据设计要求的水灰比1：1—1:1.5进行配置,先加水,后加水泥，开动搅浆机拌合9O一120s，将浆液流入过滤筛进行过滤，存放入储浆桶,水泥浆制备好到用完的静置时间不能超过4个小时。孔口回浆不宜回收再利用.浆液制备好后应对浆液进行检测，符合设计及规范要求后才允许使用.3。7喷射作业喷管插到预定深度后,由下而上进行旋喷喷射作业。喷射作业参数按照表2进行，值班技术人员时刻注意检查浆液的初凝时间,注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数,并且随时做好记录。浆液从孔底冒出地面后开始提升钻杆，边喷浆，边旋转，边提升，待第一根钻杆完全提出地面后，停浆,迅速拆杆,恢复喷浆,至旋喷压力后重新提升钻杆；提升至桩顶标高时继续采用低压喷浆1，2min。旋喷结束后先停风,停水,继续用低压浆液注浆,待浆液返回孔口方可停浆，提出钻杆.3.8冲洗旋喷结束后把浆液换成水，在地面喷射，将泥浆泵,注浆管内的浆液全部排出;并将喷嘴等机具冲洗干净；然后将旋喷机移至新位置作业.4旋喷桩喷射工艺的控制措施及注意事项4。1喷射深层长桩按地质剖面图及地下水等资料，在不同深度，针对不同地层的土质情况，选用合适的旋喷参数,以确保均匀密实.编辑:孟楠表2旋喷作业参数表\竺素填土,粘土层卵石层泥质粉砂岩层压力(MPa）283032最流量（Umm)770。蚰To—80喷嘴个数（个）I11空压力（M）0256n2560。256i气流量,m）1,21,2l,2喷嘴个数（个）l1l压力(MPa）l,41，4l,4流量(mia）80—～9080~9080,9O浆渣密度(咖3）l玉lSl孓1.8ll8喷嘴个数(个)ll1回浆密度(g/m3）？12?1。2？12旋喷管外径（ram)909090提升速度（cm/mia)151215电机旋转速度（dr~n)450350450对深层硬土,一般采用增加压力和流量或适当降低旋转和提升速度等方法。4。2重复喷射浆液喷射不足影响固结质量或工程要求较大的直径时进行重复喷射.4.3串浆,窜浆处理降低喷射压力，更换小孔径喷嘴，减小成桩直径。添加或加大速凝剂,早强剂等，加快旋喷桩凝固成桩。地下有空洞导致窜浆时，探明空洞大小,空洞不大的,采用浆液喷射填充,空洞较大或与附近管线连通时,要将空洞进行堵漏后再进行喷射施工,防止浆液流入市政管网.4.4回浆处理地层中空隙大不回浆时,增大注浆量，降低提升和旋转速度,提高喷射压力,更换大孔径喷嘴；回浆量过大时,减小注浆量，加快提升和旋转速度，以减少回浆量,通过调节喷射压力和注浆量,改小孔径喷嘴。4。5消除固结体顶部凹穴从旋喷孔再次压浆填满或进行原位二次注浆。4.6注意事项旋喷前检查高压设备和管路系统,注浆管及喷嘴内无杂物,接头密封圈良好;钻孔或旋喷中钻机的垂直度控制在1％以内,施工过程中和钻机成孔后用线锤测量钻杆垂直度，钻进过程中垂直度偏差大时,要停机进行钻杆垂直度的调整,始终保持钻杆垂直度偏差在1%以内,以保证钻孔的垂直度;注意防止喷嘴被堵,拆卸或安装注浆管速度要快.水,气，浆压力和流量符合选定值，否则拔管清洗重新插管旋喷.双嘴喷射若…嘴被堵应采取复喷方法继续施工；喷射时安排专人做好各施工压力参数,流量，回浆量，材料用量等的记录工作，并按要求逐项记录;每次拆换一根钻杆后将喷嘴自原高度下插不小于lOcm，以高压复喷2min，再开始提升钻杆;逄罄》2012年南6鹃先喷浆后旋转和提升,以防注浆管扭断;旋喷因机械故障等中断后，下一次作业重新钻孔至设计孔底,然后旋喷；旋喷时压力骤升或骤降时停止作业,提出钻杆查明原因；通过不同地层的分界位置时，对此位置上,下各0。5m的高度范围复喷一次以确保质量；所用材料应在有效期内，浆液水灰比严格按设计规定,旋喷中防止水泥浆沉淀。施工完毕，立即拔出注浆管，彻底清洗注浆管和注浆泵,管内不残存水泥浆.5施工问题与技术对策三重管高压旋喷注浆施工是在连续高压下进行的，而且不同地层的施工参数均不一样,在施工中可能会存在以下一些问题:5.1喷嘴喷射压力达不到，影响成桩直径原因：高压泵的泵压不足(忽略管路压力损失，泵压即喷射压力)；喷射泵量下降（直接促使泵压下降）;喷嘴底座加工不平有凹槽，高压水不经喷嘴，走凹槽流出.处理：进行维修,提高泵压达到或接近设计指标;进行检修,达到泵的额定排量;更换为强度大，精度高的喷嘴底座，还可在喷嘴密封圈下增加紫铜片,提高密封性.5.2喷嘴堵塞原因：加接喷射管时,急于打开主动钻杆，气压骤降,造成抽吸力使泥砂吸进喷嘴;插管时,喷嘴进有泥土。处理:提升喷射管,直接消除堵塞物。同时采取下措施:加钻杆时,要停钻一定时间,使压缩空气的压力释放后再打开主动钻杆,消除倒吸力.插管前喷嘴包扎一层薄塑料膜.洗管水禁带河砂等杂物。5。3喷射管出浆,通道口堵塞原因:水泥浆中有纸屑,砂子等杂物；注浆中途停泵，水泥浆在管槽中沉淀;注浆出现浆液脱供,没将喷射管提起一段距离.处理：在注浆泵的吸浆管进口及水泥浆贮备箱中设置过滤网,并经常清理；保证注浆泵的工作状态良好,不发生中途停泵;出现水泥浆脱供,及时将喷射管提起一定高度，送清水顶出管中水泥浆。5。4喷射管易损坏原因：高压水冲蚀力大,将管接口冲成沟槽；喷射成孔中遇到硬物，油压不稳，强行压转导致母扣头胀破成喇叭口;钢材母材强度不够,喷射管母扣强度不够.处理:在不影响桩径的情况下，适当降低水压，同时提高喷射管接口的强度;喷射成孔遇硬物，应将硬物障碍消除；保证钢材强度和机械性能。编辑：孟楠亲5.5高压水龙头转动失灵原因:水龙头的心管磨损，输进的高压水冲压密封圈，致使水龙头不转动。处理：更换磨损的心管和损坏的密封圈。5.6冒浆过大原因：有效喷射范围与注浆量不相适应；注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量。处理：提高喷射压力,适当缩小喷孔直径；适当加快提升和旋转速度.6桩体质量检测.根据设计及规范要求,旋喷桩成桩后进行桩体直径,完整性和抗渗性能检测。6.1桩体直径检测旋喷桩成桩7天后进行桩体直径检测,检测时,将桩体顶部1m左右的桩体剥离出来,采用尺量的办法，测量桩体直径.要求桩体直径不小于设计值800mm.6.2桩体完整性检测旋喷桩成桩不少于28天后进行桩体完整性检测，采用钻芯取样检测,检测数量不宜少于总桩数的2%,且不得少于3根.6。3桩体抗渗检测旋喷桩成桩28天后可进行桩体抗渗检测，采用钻孔压水法检测，即在桩体中先进行钻孔,钻孔达到试验预定深度后,采取压水检测计算出透水率(q=Q/PL,q为试段内透水率，单位1u；Q为压人流量,单位L/rain；p为试验段内全压力,单位MPa;L为试段长度）,再根据透水率计算出渗透系数，1lu相当于-5cm/s.根据要求渗透系数需达～fllo一6cm/s.渗透系数1.3×107结束语三重管高压旋喷桩在地铁基坑围护结构止水帷幕中得到了越来越多的应用,由之前的单管和双管到现在的三管旋喷，旋喷桩的成桩直径,深度和止水效果都得到了大大的提升,扩大了旋喷桩的应用范围。通过对长沙地铁迎宾路口站围护结构三重管高压旋喷桩施工过程的现场实际操作，对施工过程中出现问题的处理，成桩后对桩体的质量检测以及基坑开挖后围护结构的止水效果，可以得出三重管高压旋喷桩桩体成桩质量良好，止水效果较好，施工成桩速度快,经济效益较好的结论,希望对以后类似工程能起到指导和帮助的作用.(上接第67页）3.7施工工艺3。7。1材料要求面板：采用3mm厚氟碳喷涂铝板,面板必须覆膜,带有标签.填充：采用50ram厚48kg/m吸声玻璃棉板.插件系统