高压旋喷桩施工工艺与质量控制

高压旋喷桩施工工艺与质量控制靳洪茜中交一公局海威公司【摘要】高压旋喷桩作为隐蔽工程，施工工艺复杂，技术性较强，施工质量控制难度很大，且对于不同的地质情况需要进行合理的参数设置，并对操作人员的素质要求较高。同时，虽然它的优点很多，但是它的工艺还不是很成熟，而且施工过程中容易污染环境，成本也相对较高。对此，我们要严格按照设置的技术参数和合理的工序加强对各项工作的管理及控制，以此来提高桩基的整体质量，从而提高工程的整体质量。本文结合工程实际具体介绍高压旋喷桩的施工工艺，并对其每一步的质量控制要点进行分析，旨在发现其中存在的不足和问题，以便能帮助施工企业更好的完成高压旋喷桩的施工，从而促进整个工程的全面质量提高。关键词：高压旋喷桩施工工艺质量控制高压旋喷桩是高压喷射注浆法地基处理中的一种化学加固方法，就是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度（0.5～8.0MPa）的圆柱固结体（即旋喷桩）。高压旋喷桩料源广阔，施工简便、噪声低、振动小，设备较简单、轻便、机械化程度高；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8～10倍的大直径固结体。高压旋喷桩可用于任何软弱土层，可控制加固范围；可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体；可用于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。1、工程概况本工程勘察最大深度70.00m，深部土层普遍存在厚度较大的砂性土层，密实、承载力较好，粘性土亦多为可塑～硬塑状态，可作为桥梁桩基较好的持力层。设计共有高压旋喷桩3894根，总长55362米，直径全部为60cm。桥头范围25米处采用桩长15米，间距1.6×1.39米梅花形布置，后25米范围采用桩长13米，间距2.0×1.73米梅花形布置。本工程高压旋喷桩处理段为四个段落，分别是津汉公路分离式立交28#桥头50米段、K9+962中桥0#桥头50米段、3#桥头50段、京宁高速分离式立交桥0#桥头50米段。2、施工准备2.1、施工现场做到“三通一平”，即水通，电通，便道通，场地平整．钻机进场之前首先进行场地布置，清除施工区域的杂物，要做到便道通畅，施工段落场地平整密实，处理好排水工作，确保在较干净的环境中进行施工；准备好施工用电和施工用水，施工用电使用沿线设置的变压器并配备发电机在施工现场，架设电缆接线到施工作业区；施工用水用当地河水和民用水通过水管引至施工现场。2.2、高压旋喷桩施工主要设备施工所用主要设备有高压泥浆泵、钻机、旋喷管及浆液搅拌器等。根据设计工作量、工期及现场的施工条件，本合同施工主要机具配备如下：MGZ-50旋喷钻机4

台，高压注浆泵4台，柴油发电机组（120KW）4台，泥浆搅拌机4台，潜水泵4台。施工前必须对油泵压力表进行标定，保证数值的准确，便于施工控制。2.3、测量放样根据施工图纸绘制桩位图，现场根据坐标准确进行边桩桩位的放样，采用明显的红色木桩进行标记，然后根据桩间距进行施工，误差不大于50mm。2.4、浆液配制与搅拌水泥浆液以普通32.5硅酸盐水泥进行配制，水灰比1：1，通过试验确定泥浆比重1.47，水泥设计用量180kg～220kg/m。根据设计配比、搅拌桶的大小、水灰比、泥浆比重来标定最大水位线刻度，然后加水，按比例放入水泥，采用水泥浆搅拌罐将泥浆充分搅拌，搅拌时间不得小于4分钟。水泥浆从搅拌罐放入储浆桶前要进行过滤且储浆桶的容量要保证供浆的需要并有一定的余量，不能因泥浆供应不足导致堵管断桩，也不能因泥浆过多产生沉淀引起浓度不足，故储浆桶容量一般为0.8~1.0m3。经充分搅拌，测定泥浆比重是否达到试配时比重1.47，如达不到，继续添加水泥直至达到试配水泥浆比重为止。搅拌时间少于4分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆要经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。图1泥浆搅拌机3、施工工艺3.1、工艺试桩每个工点施工前须先打不少于3根的工艺试桩（位置选择在桥头密集段的边坡范围），通过试桩确定正式施工过程中的相关参数，包括泥浆比重的控制，注浆压力控制，旋转和提升速度的确定，从而保证每延米水泥的用量。3.2、钻机就位搅拌机具运至现场后进行安装调试，待转速、压力及计量设备正常后就位。钻机安装在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，偏差不得大于5厘米。同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后，必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好钻机，调整钻杆的垂直度偏差小于1%。3.3、钻孔钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度，钻孔方法采用单管法旋转钻机。每台钻机在开钻前，技术人员对钻杆总长度进行尺量，根据桩长、设计桩顶标高、原地面标高计算下钻节数，并在最后一节钻杆上标定出下钻结束位置。在钻杆下钻时采用小于10Mpa的水泥浆压力，一方面防止堵喷嘴，另一方面对土体进行第一次喷射，使土体成为混合液，减小喷浆时土体的阻力，以利于浆液充分搅拌，钻到设计的深度，在到达孔底后应持续喷射40秒。成孔后，应校检孔位、孔深及垂直度，看是否符合设计要求。3.4、旋喷安装钻杆，启动泥浆泵将水泥浆从搅拌桶放至储浆桶内，通过高压泵加压送至钻杆，泥浆从喷嘴流出后开始钻进。钻进过程中采用小压力稳定持续下钻，将注浆管下到预定深度后，调整回流阀门，使旋喷罐内的压强达到规定值。水泥浆到达喷嘴后，检验喷射方向、摆动角度，一切合格后，调整工作台和油泵阀门，使旋转速度和提升速度达到规定范围开始匀速提杆、旋喷。旋喷时由下往上成桩，因为桩顶以下1米范围将承受较大的荷载，加强此处桩体的质量对发挥桩体的承载力起关键作用，所以在桩头以下1米范围复喷。提钻时采用最慢的1档提钻上升，并复喷一次，以增加桩体的密实度。图2高压旋喷桩施工（旧式）图3高压旋喷桩施工（新式）3.5、钻机停钻当旋喷成桩达到设计高度后停止旋喷，提出钻杆。施工过程中，必须时刻注意检查浆液初凝时间、水泥浆流量及压力、提升速度、旋摆角度、喷射方法等参数是否符合设计要求。如遇故障应及时排除，并随时作好记录，喷浆至设计顶面标高后应继续保持注浆，待泥浆从孔内返出时停止，确保固结体顶部质量。图4高压旋喷桩成桩喷射作业完成后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排除，防止残存水泥浆将管路堵塞。钻机移位，开始下一根桩的施工。4、质量控制与检验4.1、质量控制中需要注意的事项很多，其中：4.1.1、检查仪器设备，确定工作情况良好能够满足施工需要，压力泵上的压力表准确。4.1.2、定期做好水泥的检测工作，保证水泥质量符合要求，过期水泥不得使用。所用水泥浆水灰比不得随意更换，更换水泥牌子时要重新试验，确定泥浆比重，确定相关参数后方可使用。水泥存放要进行覆盖，水泥离开地面，下面铺设方木架等物品垫高，防止受潮。4.1.3、制浆方面，开钻前先查询此次水泥是否已报检合格，现场有无泥浆比重计等。先在制浆筒内壁上用钢筋焊制水的刻度线，放水的过程中开动搅拌，水泥提前预备在水泥台上等水满后加入。搅拌均匀后取试样检测泥浆比重，如达不到要求的泥浆比重要求必须重新拌制，检验合格后方可放至储浆筒内。制备好的水泥浆不能发生离析现象，停止时间不能超过2小时，若停置时间过长，不得使用。4.1.4、桩的尺寸位置控制方面，机械就位前要检查桩位是否被移动，就位后调节垂直度固定钻机梳理泥浆管；钻杆在施工前应按设计桩长计算出实际需要的钻杆数量（此时高压旋喷桩桩顶高程应根据构造物底高程进行计算确定，同时应考虑凿除50㎝桩头的影响），并按从下到上的施工顺序编号，接头处应提前用生料带缠好防止漏水；浆管分段安装时，前后段搭接长度不小于10cm，钻孔时要予以严格控制，确保钻杆达到设计桩底标高，保证桩长。4.1.5、下钻喷射时带5Mpa左右的压力下钻，按2m/min匀速控制，以防堵管；观察钻机与压力泵之间的距离，如果过长，提钻时应适当加大输出压力。4.1.6、提升和旋转速度是影响桩体质量的重要因素，提升和旋转的快慢直接决定着桩体的强度、均匀性和完整性，因此必须控制好提升及旋转速度，不得超出规定值，过程中要保证速度均匀、稳定，注意垂直度的控制。4.1.7、注浆压力是影响桩体质量的另一重要因素，与旋转和提升速度相辅相成，桩底适当加大压力，保证成桩质量、桩体强度、均匀性及完整性，压力值控制在20-25Mpa。4.1.8、施工过程中，配备专职旁站人员全天旁站，检查监督，记录施工情况。另外，高压旋喷桩是隐蔽工程，施工原始记录是工程质量保证的重要组成部分，也是保证现场按要求施工的关键依据。施工过程中要求原始记录真实、准确、规范、完整、清晰，故施工记录必须设专人负责，并随时和标定的工艺参数进行对照，监控成桩质量，如发现异常情况及时研究解决。4.1.9、喷射注浆过程中，要避免断浆现象，输浆管不能发生堵塞。喷射作业完成后，由于喷射浆液的离析作用，固结体顶部均有不同程度的凹陷，应及时采用水灰比为0.5的水泥浆进行补灌。4.1.10、旋喷废浆应予以充分利用，施工过程中可在相邻桩之间开挖一定深度的浆液存贮沟（沟宽0.6～0.8米，深0.8～1.0米），待浆液凝固后形成具有一定强度的桩间横系梁，以增强各桩间共同作用，提高地基承载力。施工中控制冒浆量小于注浆量的20％，超过20％或完全不冒浆应查明原因，采取措施。质量控制标准如表：序号控制参数控制标准值备注1桩机安装垂直度度偏差＜1%查施工记录2桩位偏差±50mm查施工记录3注浆压力≥20Mpa查施工记录4水灰比1：1质量控制标准如如表查施工记录5水泥用量≥180kg/mm查施工记录序号控制参数控制标准值备注6桩径≥600mm开挖抽查2％7桩长不小于设计值查施工记录8旋转速度10~20r//min

9喷提升速度10~25ccm/miin

10桩身强度10~25ccm/miin抽芯检查4.2、质量检验4.2.1、试验桩位置静载试验桩与抽芯检验的具体位置应布置均匀，不可集中于一处。具体桩位应在检测之前由监理工程师根据施工现场情况确定，严禁施工单位自行确定试验桩位置。4.2.2、轻便触探成桩7天内开挖桩体对桩体进行检测，采用轻便触探仪探测桩体，检测频率为工程桩数的2%。4.2.3、单桩承载力成桩28天后开挖桩体对桩体进行单桩承载力检测。单位工程桩数小于1000根时，每个工点至少做3根单桩承载力试验；大于1000根时，取单位工程桩数的3‰确定静载试验桩数；不满足要求时应将测试结果及时反馈给设计部门。4.2.4、钻芯抽芯检验的总桩数不得少于工程桩数的3‰，芯样为整桩芯样（从桩顶至桩底）。芯样经过28天养生后进行抗压强度的检测，单位工程桩数小于1000根时至少做3根。桩芯无侧限抗压强度（28d）应满足如下要求：K7+565～K9+500，桩顶～2/3桩长范围：≥1.6MPa，2/3桩长～桩尖范围：≥1.4MPa；K9+500～K11+162.295，桩顶～2/3桩长范围：≥1.7MPa，2/3桩长～桩尖范围：≥1.5MPa。5、结束语通过对高压旋喷桩施工工艺及质量控制方面的介绍，我们可以认识到其技术性较强的特点，对于不同的地质情况需要进行合理的参数设置，并且对操作人员的素质要求较高。同时，虽然它的优点很多，但是它的工艺还不是很成熟，而且施工过程中容易污染环境，成本也相对较高。对此，我们要严格按照设置的技术参数和合理的工序加强对各项工作的管理及控制，并调动各种积极因素参与到现场管理工作当中，争取做到边管理边学习边反馈，进一步提高我们的管理水平，从而提高工