某高速公路工程旋喷桩施工技术方案

某高速公路工程旋喷桩施工技术方案旋喷桩就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使水泥浆或水成为高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。当能量大、速度快和呈脉动状后喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体剥落下来。一部分细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下与浆液搅拌混合，并按一定比例和质量大小有规律的重新排列。浆液凝固后，使在土中形成一个固结体。固结体的形态和喷射流的方向有关。一般分为旋转喷射（简称旋喷）和定向喷射（简称定喷）两种形式。旋喷时喷嘴一面喷射一面旋转和提升，固结体是圆柱状，主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质，使其在上部结构荷栽直接作用下，不产生破坏或过大的变形；定喷时，喷嘴一面提升，喷射方向固定不变，固体体形如劈状，通常用于基础防渗，改善地基土的性质和稳定边坡等工程。作为地基加固，通常采用旋喷注浆形式，使加固土体在土形成均匀的圆柱体或异形圆柱体。高压旋喷法基本分为单管法、二重管法、三重管法和多重管法等四种。1、旋喷桩施工主要施工设备及材料要求1）高压喷射注浆法主要的施工机具设备包括：高压泵、钻机、浆液搅拌器等；辅助设备包括操作控制系统、高压管路系统、材料储备系统以及各种管材、阀门、接头安全设施等。压喷射注浆法主要的施工机具设备规格、技术性能要求见表1。旋喷施工常用主要机具、设备参考表1设备名称规格性能用途单管法高压泥浆泵SNC-H3000型黄河牌牌压浆车ACF-7000型压浆车车，柱塞式式、带压力力流量仪表表旋喷注浆钻机无锡30型钻机XJ100型振振动钻机成孔、旋喷用旋喷管单管、42mmm地质钻杆杆旋喷直径径3.2-44.0mmm注浆成桩高压胶管工作压力31MMpa、9Mpa，内径199mm高压水泥浆用三重管法高压泵3W-TB4高高压柱塞泵泵，带压力力流量仪表表SNC-H3000型黄河牌牌压浆车ACF-7000型压浆车车高压水助喷泥浆泵BW250/550型、压力3-5Mpa，排量150-2250L//min200/40型型、压力4Mppa，排量120-2200L//minACF-7000型压浆车车旋喷注浆空压机压力0.55-0..70MMpa，排量6-9m3/minn旋喷用风钻机无锡30型钻机2、XJ100型振振动钻机成孔、旋喷用旋喷管三重管,泥浆压压力2Mppa，水压20MMpa，气压0.5Mpa水、气、浆成桩桩高压胶管工作压力引311Mpa、9Mpa，内径199mm高压水泥浆用其他搅拌管、各种压压力、流量量表等控制压力流量用用备注钻机的转速和提提升速度，根根据需要附附设调速装装置或慢速速卷扬机二重管法的高压压泥浆泵、空空压机、高高压胶管可可参照上列列规格选用用三重管尚需配备备搅拌罐（3.5m3）、旋转提升装置，吊车、集泥箱、指挥信号装置等2）旋喷用的水泥采用新鲜无结块的425普通水泥。一般的泥浆水灰比为1:1-5:1，稠度过大，流动缓慢，喷嘴常易堵塞，增加排除故障时间，影响施工进度。稠度过小对强度有影响。为消除离析，一般加入水泥用量3%的陶土、0.9%的碱。浆液宜在旋喷前1小时内配置，使用时滤去硬块、砂石等，以免杜塞管路和喷嘴。2、施工工艺流程其工艺流程见图1、2。单管旋喷桩施工工艺框图否否是是否三通一平测量桩机安装就位启动主钻机启动注浆泵送水管路堵塞否钻进在设计深度停钻注浆泵水管移至储浆罐注浆喷料是否正常提钻回转至设计高度继续注浆至水泥浆从孔口返出停止注浆填写施工记录提钻至地表以上停钻机移动主机检查处理检查处理3、施工程序及操作技术要点1）施工程序单管、二重管、三重管和多重管喷射注浆法虽注入的介质和数量不同，但他们的施工工序是基本一致的。都是先将钻杆插入或打入预定土层中，自下而上进行喷射作业。①钻机就位旋喷注浆施工的第一道工序就是将使用的钻机安置在设计的孔位上，使钻杆头对准孔位中心。为保证钻孔达到设计要求的垂直度，对钻机进行水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。②钻孔钻孔的方法主要视地层中地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。单管旋喷使用震动型旋转钻机，钻深可达30m；二重管、三重管喷射注浆法施工中，较坚硬的地层采用地质钻机钻孔。③插管插管是将旋喷注浆管插入地层预定的深度。使用震动型旋转钻机时，插管与钻孔两道工序合二为一，钻孔完毕后，插管作业即完成。使用地质钻机钻孔完毕时，拔出岩芯管，换上旋喷管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，采取边射水边插管的方法，水压控制在1Mpa以内，以免将孔壁射塌。④喷射作业旋喷管插入预定深度后，又上而下进行喷射作业，使用的参数参见表2。施工过程中值班技术人员注意时刻检查浆液初凝时间（正常时水灰比1:1初凝时间为15小时左右）、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。⑤冲洗当喷射提升到设计标高后，选喷即结束。此时立即将注浆管等机具设备冲洗干净，把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出。⑥移动机具把钻机等机具设备移到新孔位就位。2）操作要点高压喷射注浆参数值表2高压喷射注浆的的种类单管法二重管法三重管法法使用土质沙类土、粘性土土、黄土、杂杂填土、小小粒径沙砾砾浆液材料及配方方以水泥为主要原原料，加入入外加剂，常常用水灰比比1:1。也可以以用化学材材料。高压喷射注浆参参数值水压力（MPa）20流量（L/miin）80～120喷嘴孔径（mmm）及个数数φ2～φ3（两个）空气压力（MPa）0.70.7流量（L/miin）1～21～2喷嘴孔径（mmm）及个数数1～21～2浆液压力（MPa）20201～3流量（L/miin）80～12080～120100～1500喷嘴孔径（mmm）及个数数φ2～φ3（两个）φ2～φ3（两个）φ10（两个）～φ114（一个）注浆管外径（mmm）φ42或φ45φ42、φ50、φ75φ75或φ90提升速度（cmm/minn）20～25约10约10旋转速度（r..p.m）约20约10约10①钻机就位：钻机安放在设计的孔位上并保持垂直，施工时旋喷后的应许倾斜不得大于1.5%。钻机口位置与设计位置的偏差不得大于50mm。②旋喷前要检查高压设备和管路系统，其压力和流量表必须满足设计要求。下管前必须检查注浆管路是否畅通，接头密封是否良好。③插管：插管是将喷管插入地层预定的深度，在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水边插管，水压一般不超过1MPa。④当喷管插入预定深度后，由上而下进行喷射作业，喷射注浆时要注意，待估算水泥浆的前峰已流水喷头后（一般2-4秒）方可开始提升注浆管。值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量等技术参数，控制转速、提速。拆卸钻杆继续喷射时，保持钻杆有0.1m的搭接长度，不得使喷射固结体脱节。深层旋喷时，先喷浆后旋转和提升，以防注浆管扭断。⑤施工时，加强前台与后场供浆配合密切，后场停止供应时，应及时通知前台，防止断桩和缺浆。再次供浆时，搅拌机需下次停浆点0.5m以下，待恢复供浆时在提升。如停止时间超过3小时，需将输浆卸下进行清洗。⑥所用水泥浆，水灰比要按设计规定，不得随意更改，要保证水泥质量，水泥要过筛，其细度应在标准筛上的筛余量不大于15%，禁止使用受潮，过期的水泥。⑦喷射注浆孔与高压泵距离不能过长，防止高压软管过长，沿程压力损失增大，造成实际喷射压力降低。⑧当桩顶接近标高时，为保证桩头的施工质量钻井自设计标高以下1m喷浆提升时，采用慢速，控制在10厘米/秒以内。⑨喷射结束后，若发现浆面下降应立即在喷射孔内进行静压充填，直至浆液面不再下流为止。⑩施工中出现冒浆，一般是因为注浆量超过所需浆量所致，可采取如下措施：a、提高喷射压力b、适当缩小喷嘴直径c、加快提高和转速。一般说来，重复喷射有增经效果，由于其难以控制和影响进度，因此在实际施工中不把它作为增强的主要措施，通常在浆液喷射不足或工程要求有较大直径时才进行复喷。4、劳动力组织1套设备施工需要配备的劳动力见表3劳动力配备表3序号工种人数工作内容1班长1负责协调指挥各各工序的操操作，控制制加固质量量排除施工工中的各种种故障2操作员3按设计施工工艺艺，正确操操纵钻头的的钻进和提提升检查维维修机械负负责使用联联络信号3制浆员3负责水泥浆的制制作，保证证施工的连连续性4司浆1统计材料用量，记记录泵送时时间，清洗洗输料管5电工后勤2负责设备的安装装和安全使使用6记录员1负责施工记录，操操纵电器控控制仪表，使使用联络信信号，并质质量检查员员工作5、质量控制措施与检验1）质量控制措施①施工前先打一组试桩（3颗），从而确定施工的各项参数，如钻进速度，提升速度和旋转速度等，确定机械需配备的人员。在试桩成桩28天后，做抽芯检测和单桩载力和复合地基承载力试验，最后确定合理的施工技术措施和方案。开工前组织施工人员进行技术交底，施工中根据质量工程要求召开质量专题会，不得使用不合格的施工机具及不合格或失效的水泥。②钻机开孔前必须复核孔位、孔距，检查钻机的水平度、轴垂直度。钻进时应避免钻机的剧烈振动，跳动及钻杆摆动，确保钻机垂直度。③控制旋喷的压力和提升及旋转速度，确保加固范围内每一深度的喷浆饱满。④用比重秤或比重计来检查拌制的水泥浆是否符合设计要求。技术人员应经常检查每延米用浆量和水泥用量是否满足设计和施工要求。⑤钻到终孔深度后，技术人员应及时检查验收孔深及孔斜率，以确保以上技术指标达到设计要求。⑥随时检查施工记录，对照施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩，视具体情况采取补救措施。⑦抽选一定数量的桩进行浅部开挖，检查桩体的成桩质量，量测桩径、桩距等指标，并钻蕊取样进行强度试验。2）质量检测方法质量检验在高压旋喷注浆结束四周后进行，检查对象选择地质条件较复杂的地区及喷射时有异常现象的固结体