旋喷桩施工工艺及质量控制要点

/旋喷桩施工工艺及质量限制要点一、概述高压旋喷桩是利用水泥浆搅拌系统、高压注浆泵、钻机等设备将水泥浆变成旋转的高速射流，利用射流的强大动能将土体裂开、搅拌，使水泥浆匀整地和原位土体混合在一起，硬凝后形成的圆柱状水泥土固结体。其主要应用于既有建筑物的加固补强、软土地基的加固处理等。旋喷桩可以依据工程实际状况设计为单桩承载、多桩承载和复合地基几种形式。二、施工原理及工艺流程结合本工程工程实际，在这里我们仅介绍三管法旋喷桩。三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，并切割地基土体，借空气的上升力把被裂开的土由地表解除；于此同时，另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中，使水泥和混凝土达到加固目的，其加固直径可达800～2000mm。接受三管法旋喷，应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气；喷射时先应达到预定的喷射压力、喷浆量后，再慢慢提升注浆管，注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm；当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时，应立刻停止当前桩的旋喷工作，并将旋喷管拔出并清洗管路。三重管法是将水泥浆和压缩空气同时喷射，除可延长喷射距离、增大切削实力外，也可促进废土的解除，减轻加固体单位体积的重量。旋喷桩施工工艺流程见图2-01。三、施工工艺参数施工工艺参数见表3-1旋喷桩施工前，必需进行试桩，以确定预定的浆液配比、喷射压力、喷浆量等技术参数，依据实际状况对参数进行调整。试桩数量不少于3根（不在同一地点），3根试桩位置分别为西北场地1根，东南场地二号风亭围护结构内1根，C东南出入口围护结构内1根。引孔钻机就位钻进成孔换浆清渣清孔回灌搬迁移钻开孔检查启动空压机送风启动高压泵送水试喷检查插入高喷管引孔钻机就位钻进成孔换浆清渣清孔回灌搬迁移钻开孔检查启动空压机送风启动高压泵送水试喷检查插入高喷管浆液配制泵送高喷作业视察高喷参数孔内保持满浆测放桩位图2-01旋喷桩施工工艺流程图表3-1旋喷桩施工主要技术参数表项目技术参数压缩空气气压（MPa）0.5～0.7气量（l/min）1500～3000水泥浆浆比重（kg/l）1.0浆量（l/min）60～70提升速度（cm/min）12～15旋转速度（r/min）5～16喷嘴直径（mm）1.8加浆比重（g/cm3）1.2四、旋喷桩施工方法1.施工准备⑴场地平整正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下3米以内的障碍物，不能清除的做好爱惜措施，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。⑵桩位放样施工前用全站仪测定旋喷桩施工的限制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。⑶修建排污和灰浆拌制系统旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水依据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。灰浆拌制系统主要设置在水泥旁边，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。2.钻机就位钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应和桩位一样，偏差应在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；造孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。3.引孔钻进钻机施工前，应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,起先引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的精确。4.拔出岩芯管、插入注浆管引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包袱，以防泥土进入管内。5.旋喷提升当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再慢慢提升旋喷管，以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立刻检修解除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可依据不同的土层，刚好调整钻杆旋喷参数。6.钻机移位旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。五、质量标准及检查措施5.1旋喷桩施工技术标准旋喷桩的施工技术要求见表5-1。表5-1旋喷桩施工技术检查表序号项目名称技术标准检查方法1钻孔垂直度允许偏差≯3.0%实测或经纬仪测钻杆2钻孔位置允许偏差50mm尺量3钻孔深度允许偏差±200mm尺量4桩体直径允许偏差≤50mm开挖后尺量5桩身中心允许偏差≤0.2D开挖桩顶下500mm处用尺量，D为设计桩径6水泥浆液初凝时间不超过20小时7水泥土强度qu(28)≥1.2MPa。试验检验8水灰比1.0～1.5试验检验5.2施工检查内容⑴施工前检查在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；②浆液协作比是否合适工程实际土质条件；③机械设备是否正常，在施工前应对地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。⑤施工前还应对地下障碍状况作一普查，以保证钻进及喷射达到设计要求。⑵施工中检查施工中重点检查内容有：①钻杆的垂直度及钻头定位；②水泥浆液协作比及材料称量；③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；⑤孔位处的冒浆状况；⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；⑦施工记录是否完备，施工记录应在每提升１m或土层变更交界处记录一次压力流量数据。⑶施工后检查施工后主要对加固土体进行检查，包括：①固结土体的整体性及匀整性；②固结土体的有效直径；③固结土体的强度；④固结土体的抗渗性；⑤固结土体的溶蚀和耐久性能。5.3成桩质量检查⑴质量检验时间、内容施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域内取芯试验等。(2)质量检验数量、部位检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点，不合格者应进行补喷。检验点应布置在下列部位：荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异样状况的部位。(3)检验方法旋喷桩的检验可接受钻孔取芯方法进行。钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的匀整程度，及其抗渗实力。六、留意事项1.在旋喷桩施工区最外围的一排桩接受1,5,9…，间隔跳打的方法进行施工，围内部接受不跳桩按次序施工。2.钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要和孔位对正，倾角和设计误差一般不得大于0.5°。3.喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必需满足设计要求，管路系统的密封圈必需良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。4.喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应刚好用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌，并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。5.为了加人固结体尺寸，或对深层硬上，为了避开固结体尺寸减小，可以接受提高喷射压力、泵量或降低回转和提升速度等措施，也可以接受复喷工艺：第一次喷射(初喷)时，不注水泥浆液，初喷完毕后，将注浆管边送水边下降至初喷起先的孔深，再抽送水泥浆，自下而上进行第一次喷射(复喷)。6.在喷射注浆过程中，应视察冒浆的状况，以刚好了解土层状况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。接受单管或一重管喷射注浆时，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明缘由并实行相应的措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量，如冒浆过大，可削减注浆量或加快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。7.对冒浆应妥当处理，刚好清除沉淀的泥渣。在砂层中用单管或二重管注浆旋喷时，可以利用冒浆进行补灌已施工过的桩孔。但在粘土层、淤泥层旋喷时，因冒浆中掺入粘上或清水，故不宜利用冒浆回灌8.在软弱地层旋喷时，固结体强度低。可以在旋喷后用砂浆泵注入M15砂浆来提高固结体的强度。9.在湿陷性地层进行高压喷射注浆成孔时，如用清水或一般泥浆作冲洗液，会加剧沉降，此时宜用空气洗孔。10.在砂层尤其是干砂层中旋喷时，喷头的外径不宜大于注浆管，否则易夹钻。11.在开钻前依据管线图摸清管线位置及走向，遇有不明管线应刚好向上级汇报。七、常见问题的缘由分析及处理方法依据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质状况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法。7.1.固结体强度不匀整、缩颈7.1.1产生缘由⑴喷射方法和机具没有依据地质条件进行选择。⑵喷浆设备出现故障中断施工。⑶拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不匀整，浆液有多有少。⑷喷射的浆液和切削的土粒强制搅拌不匀整，不充分。⑸穿过较硬的粘性土，产生颈缩。7.1.2预防措施及处理方法⑴依据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。⑵喷浆前,先进行压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行.配浆时必需用筛过滤。⑶依据固结体的形态及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。⑷对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径方法。⑸限制浆液的水灰比及稠度。⑹严格要求喷嘴的加工精度、位置、形态、直径等，保证喷浆效果。7.2压力上不去7.2.1产生缘由⑴平安阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。⑵泵阀损坏，油管裂开漏油。⑶平安阀的平安压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。塞油泵调压过低。7.2.2预防措施及处理方法应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。7.3压力隧然上升7.3.1产生缘由⑴喷嘴堵塞。⑵高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。⑶泵体或出浆管路有堵塞。7.3.2预防措施及处理方法⑴应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。⑵其他状况堵塞应松开接头进行疏动，待堵塞消逝后再进行旋喷。7.4钻孔沉管困难偏斜、冒浆7.4.1产生缘由⑴遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超标。⑵注浆量和实际须要量相差较多。⑶地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围和注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。7.4.2预防措施及处理方法⑴放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。⑵喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%以内。⑶利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射实力，使浆液量和实际须要量相当，削减冒浆。⑷限制水泥浆液协作比。⑸针对冒浆的现象则实行在浆液中参加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在确定土层范围内凝固，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再接着旋喷。⑹针对冒浆量过大的现象则实行提高喷射压