1、11、高压旋喷桩主要施工方法一.工程概况及地质情况本工程位于码头南端靠近前湾燃机电厂北护岸区域，工程加固区块位于北护岸抛石棱台上，长 73.2m，宽 13m。设计采用三重管法成桩法予以加固，目的在于防止码头基槽开挖使电厂北护岸失稳滑动。本次主要是进行试桩，通过试桩情况确定成桩直径或定向喷射时喷射距离、喷射的技术参数（提升速度、旋转速度） 、水泥浆配合比以及加固体的强度，并在施工工艺上总结经验指导大面积施工。由于旋喷桩均在护堤坡脚外，旋喷桩施工前，需采用小袋装砂铺设一个施工平台，平台标高 3.2m。主要设计参数：1、施工机械参数机械名称 喷嘴直径(mm) 泵平均压力（MPa） 流量（L/min）
2、高压泵 2.5 2025（待试验段结果确定）7075空压机 89 1.82.0 140150泥浆泵 13(环状 ) 0.40.55 风量4080（m3/h）2、设计参数高压旋喷桩设计桩点间距 1m，成桩直径不小于 1.2m，桩顶标高-2.5m，桩底标高-16.5m，平均桩长 14m，桩端入较好质粘土不小于 2m，水泥浆采用 425 号普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比 1(1.5):1，施工面标高 3.2m。桩位布置详见下图所示：2成桩 28 天后，钻取固结体岩芯，所取岩芯无侧限抗压强度不得低于 1.5MPa，抗剪强度 C 0.6MPa，35 。地质情况拟建场地范围内分布的地层为：人工填石（砂） 、
3、第四系全新统海积流泥、淤泥，第四系全新统粘土、砾砂，晚更新统淤泥质土、粉质粘土、粗砂，中更新统残积砂质粉质粘土，其下为加里东期不同风化程度的细粒花岗岩前湾电厂北护岸采用部分清淤换砂并插排水板固结淤泥，袋装砂堤体。靠近码头前沿区域（护岸西部）清淤较多，残余淤泥较少，护岸东头清淤较少，残余淤泥较多。该层淤泥为灰黑灰色，含少量有机质，不均匀混粉、细砂及贝壳，局部夹有1020cm 厚的粉砂薄层并见水平层理，偶见少量腐木。饱和。流塑状。手感细腻，光滑稍光滑，摇震反应无，干强度高，韧性高。分布深度顶标高-4m 左右，底标高-14m 左右。二.施工机械选定主要施工设备有：1 引孔钻机 XY-22 高喷台车3
4、 高压水泵 3W-6B1 4 空压机 0.7MPa 5 注浆泵 HB80/10-D6 搅拌机 NJ-100 1 台7 高压胶管 19-22 100 米三.主要施工方法 （一）施工工艺流程：本工程采用地质钻机钻孔，高喷台车喷射注浆形成墙体的施工工艺，其工艺过程如下：设置施工平台钻机就位钻机成孔至设计桩底高喷台车就位下喷管水泥浆制备 旋喷成桩注浆回灌高喷台车退出移机至下一个孔位。（二）施工要点1、施工准备：3施工平台设置。根据现场实际情况，拟采用堆放小袋砂包至 3.2m，工作平台面积以桩位外出不小于 3m 为准，桩机及配套设备安装、检修，钻机、台车就位。2、放线定位：测量放线，定出孔位和中心线，用
5、竹签在地上做好标记，孔位误差不大于20mm。经监理验收合格后，方允许进行下一步工序的施工。2、钻孔：钻孔一般采用 XY-2 型地质钻机进行。将钻机移至所定桩位，使钻机钻头对准孔位中心。为保证达到设计要求的垂直度，钻机就位后必须对钻机底盘进行调平，四角的水平误差应控制在 1mm 以内。调整水平度采用水准尺进行，并用水平尺检查钻杆的垂直度，其误差应控制在 0.5mm 以内，使钻杆与钻机底盘保持垂直。钻进方法采用硬质合金回转钻进、金刚石钻进、合金牙轮钻进等方法成孔。心墙粘土层段一般宜采用干钻取芯成孔，必要时可向孔内加入少量清水或泥浆；亦可采用泥浆钻进，冲洗液选用优质粘土泥浆或膨润土泥浆；当坝体心墙粘
6、土适合于自然造浆时，可用清水做为冲洗液，但泵量应根据需要严格控制。各种造孔方式均以不破坏坝体心墙粘土结构为原则。砂砾石层采用硬质合金回转钻进、合金牙轮钻进，泥浆护壁，基岩段造孔采用硬质合金回转钻进或金刚石钻进方法。钻进时，必须详细记录孔位、孔深、地层变化等情况，钻进暂停或终孔待喷时，孔口应加盖保护。3、喷射作业：钻机移开后，将高喷台车就位，在地面上试验喷射方向，调整喷射的水压、气压，下入喷射管至设计深度。在下管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水边下管，水压一般不超过 1MPa。当喷射管下到设计高程后，由下至上进行高压喷射作业，灌浆应全孔连续作业，每次拆卸喷射管后，应进行复喷，其长度不小于0.
7、2m。操作人员及值班人员必须随时注意浆液的初凝时间、注浆量、水、水压、气压、提升速度及冒浆量等参数，并做好施工记录，同时保证孔内浆液上下畅通，注意观察冒浆情况，对冒浆情况进行严格控制，排泥槽内的废浆直接流到油桶内，根据油桶内的废将量的体积与灌浆量的体积进行对比，控制冒浆量在灌浆量的20以内，以此判断地层变化情况，选定合理的技术参数，确保桩体的质量。喷射作业完成后，应将注浆泵的吸水管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、4注浆管和软管内的浆液全部排除，防止残存的水泥浆将管路堵塞。4、回灌：注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现下沉现象，故应在完成旋喷后，
8、停滞一定时间，根据浆液回落情况，利用孔口回浆或混合浆液及时进行回灌，直至不下沉为止。5、空孔回填：回灌完成后应及将钻杆取出，然后立即在钻孔中回填中粗砂至施工面，回填后可采用冲水使之密实。四.质量控制1、施工前的质量控制：施工前质量控制是将工程做好的基础。首先，对进场的原材料进行控制，检查进场的原材料的质量，做好原材料的检验和试验，确保不合格的原材料不被使用到工程中。其次，各施工人员熟悉技术规范，进行技术交底工作，对施工图纸和技术规范进行详细的讲解，按施工方案的要求，对施工顺序、施工工艺标准进行讲述，使参建人员都了解施工情况，同时明确每个人员的职责，确保施工的正常进行。再次，对进场的机械设备进行
9、能力确认，使用符合工程情况的机械设备，做好机械设备的检查、保养工作，确保施工中机械设备的正常运行。2、施工中的质量控制：施工中的质量控制是干好工程的关键。首先，对施工放线、钻机稳固、钻杆的垂直度、钻机底盘的平整度进行检查控制，对拌制的浆液的质量及掺和比例按设计要求进行控制。其次，钻机进行引孔作业时，开孔时，必须使钻头对准桩位，其误差不大于 3cm，应轻压慢转，经常校准钻杆的垂直度，误差控制在 0.5mm 以内，利用比重仪检查护壁泥浆的比重，护壁泥浆的比重控制在 1.1 左右，同时注意观察孔口的返浆情况，对护壁泥浆的比重进行调整，确保成孔的质量。钻机引孔完成后，利用测斜仪测量钻孔的孔斜率，控制在
10、 0.6以内，不合格孔必须进行返工后方可进行下一工序施工。再次，旋喷作业前，应先对台车、泵组及管线进行全面检查，在确保设备完好的情况下，在地面上进行试喷检查各施工参数使之满足要求，方可下管旋喷。在各泵和输送管路上必须安装压力表对施工使用压力进行监控。在旋喷过程中，严格按照预定的技术参数进行操作，控制回浆量在注浆量的 20以内，注浆比重控制在 1.7 以上，5回浆比重控制在 1.2 以上。施工中必须如实记录高喷注浆的各项参数，浆液的用量、异常情况和处理情况等。注浆应全孔连续进行，每次拆管应进行复喷，长度不小于0.2m。因事故中断后，回复施工时，应检查已喷射过的浆液情况及原孔的成孔情况，无特殊情况
11、，进行长度不小于 0.5m 的复喷，特殊情况应与监理联系后进行处理，并做好记录。高压旋喷注浆过程中，当出现压力突降和骤增、孔口回浆浓度过低或不回浆等异常情况时，应查明原因，及时处理。对施工质量进行检查和验收，认真履行“三检制”即施工班组自检、项目部质检员专检、监理工程师核检。对每一道检验，不合格时，均应进行返工。工程全部完成后，由业主、监理、监督进行联合检查验收。施工中，对每一完成的工作都应留下书面记录，记录要真实，并及时进行收集、整理，做到有据可查。3、施工中水泥浆配比的控制注浆液配合比的控制：为证桩体的直径及强度满足设计要求，施工前应根据地质报告，按土层的不同确定相应的水灰比。施工过程中认
12、真记录好各种土层并及时调整水泥浆的配合比，定期用比重计检测水泥浆液密度，确保浆液质量。在粉质粘土或粘土层中注浆水泥浆的配合比宜控制在 1.5:1 以保证水泥浆有足够的流动性；在淤泥质土及人工填土层及配比应相应提高，宜控制在 1.2:11:1 之间以达到置换不利土层的作用，提高桩体质强度。水泥浆利用机械搅拌水泥浆液，搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于 2 分钟，水泥采用进料机均匀进料，浆液使用前过筛。配制好的水泥浆用滤网过滤，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，当浆液存放时间超过有效时间时，降低标
13、号或按废浆处理。施工需要掺加添加剂时，须经过现场试验，并报监理工程师审核批准。6五.质量检测待成桩 28 天后，钻取固结体岩芯，垂直于护岸轴线方向两个井格为一个区块，每个区块随机选取 10桩进行抽芯检测，每根桩 2 个钻孔。分别位于旋喷桩连续墙轴线方向上的钻孔位于距离圆心 0.5m 处，垂直于轴线方向钻孔距离圆心 0.6m 处。要求钻孔钻至设计桩底标高下 1m。检查岩芯的完整性，以考察旋喷桩的整体性及桩径是否通长满足设计要求，并每 1m 取一土样。如发现桩径不符合设计要求，施工方需在连续墙轴线方向上距离该桩圆心位置 0.6m 位置补打一根桩，在同一区块如果出现 3 根及以上不合格桩，则视为该区
14、全部不合格，该区段需要全部按照设计进行钻孔喷射成桩。1、钻孔抽芯：（1）采用高速油压钻机（额定最高转速不低于 790r/min） ，配以 101 双管单动金刚石钻具，钻机最大转速为 1050 转/分。采用油压高转速钻机及单动双管钻具，一般要求采用外径不小于 101mm 的金刚石钻头（重要工程按要求可用 130mm 口径） 。应配备相应的孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器、及可捞取松软渣样的钻具。钻杆直径宜为 50mm。此外，宜选用泵压 1.0-2.0MPa、排水量为 50-160L/min 的水泵。（2）芯样试件的加工采用自动切石机、手动切割机和磨平机。（3）芯样试件抗压强度试验采用微机控制全自
15、动压力试验机。（4）抽芯工艺及技术要求：1） 按要求安装钻机，本工程应在施工平台上进行操作。2） 钻进过程中随时注意进尺速度、操作感觉、孔内声音及钻具突然落下的起止深度，并及时记录现场桩身混凝土的情况及桩端岩土情况。3） 回次进尺控制。当桩身质量正常情况下，回次进尺不得超过岩芯管净空长度，一般每回次不超过 1.5m；当桩体混凝土质量和完整性均较差，或钻至重点检测部位时，为避免芯样机械破碎和磨耗，应适当控制回次进尺，一般每回次不超过 0.8m，并采取相应的措施保证芯样采取率和芯样完整性。当钻至距桩底 0.5m 时，应终止本回次钻进，并在下一回次钻进中将桩底砼及桩底持力层（厚约 0.5m）同时钻取
16、出来。取芯时，应确定芯样卡位后再提钻，不要盲目提钻，尽量避免芯样脱落或残留。芯样脱落后应7及时捞取后再钻进。4） 根据施工记录或动测资料推测的桩身某深度范围可能存在断桩、空洞等缺陷以及检验桩底沉渣厚度时，在钻进接近该深度时，应改用适当的钻探方法和工艺，降低钻压控制转速和减少循环水量，限制回次进尺，必要时可采用无水钻进。并随时观察钻进速度和回水颜色等变化，以便准确判断其缺陷位置和程度。5） 芯样取出后，应及时用清水洗净，稍凉干后在每回次芯样上标注回次编号、芯样号、长度及钻进深度。要按顺序整齐摆放，以备保存、编录和拍照。芯样应妥善保管，无关人员不得乱动或拿走芯样。6） 芯样描述砼芯样描述的主要内容
17、应包括：钻进深度、芯样颜色、连续性、完整性，胶结情况、表面光滑情况、断口吻合程度、芯样节长、混凝土骨料大小，级配和骨料分布状况，气孔、蜂窝、麻面、沟槽、离析、破碎、夹泥、松散等的情况，芯样断口及碎块特征也应详细描述（以便判断是由于成桩质量原因造成，还是由于钻探原因造成的损坏） ，取样编号及取样深度。7） 对芯样进行抗压强度试验和强度计算。2、无侧限抗压试验及三轴剪切试验：（1）无侧限抗压试验无侧限抗压强度是指试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限应力。无侧限抗压试验的强度值常作为土体（特别是软粘土）的天然强度值，也是确定土体灵敏度指标（土的灵敏度是指原状土的无侧限抗压强度与重塑后的无侧限抗
18、压强度之比值）的主要方法。试验目的：用来确定地基土的天然强度及其参数和灵敏度。试验设备：应变控制式无侧眼压力仪，也称应变控制式允许膨胀压缩仪，量力环，百分表（位移 1030 mm，分度值 0.01 mm），3 为上加压板，4 为全样，5 为下加压板，6 为螺杆，7 为加压框架，8 为手柄。此外，还需要切土器，重塑简，托盘天平，停表等设备。试验方法：试验时，将圆柱形试样放在无侧限压力仪中，在不加任何侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为止，剪切破坏时试样所能承受的最大轴8向压力称为无侧限抗压强度。根据试验结果，只能作一个极限应力圆( 1=q、3=0)，因此对于一般粘性土就难以作出破坏
19、包线。而对于饱和粘性土，可以利用构造比较简单的无侧限压力仪代替三轴仪，取 j =0，则由无侧限抗压强度试验所得的极限应力圆的水平切线就是破坏包线，抗剪强度 f 可用下式得到：式中 Cu-土的不排水抗剪强度，kPa；Qu-土的无侧限抗压强度，kPa。（2）三轴剪切试验试验目的：三轴剪切试验是综合性试验，通过对试验的设计，能获得在不同的排水条件下岩芯的应力与应变的关系和强度参数。试验原理：一般认为，岩芯的破坏条件用莫尔库仑（Mohr-Coulomb ）破坏准则：岩芯在各向主应力作用下，作用在某一应力面上的剪应力 与法向应力 之比达到某一比值，岩芯将沿该面发生剪切破坏。莫尔库仑破坏准则的表达式为：
20、sin2co23131C。 1大主应力， 3小主应力， C土的粘聚力， 土的内摩擦角。三轴剪切试验就是根据莫尔库仑破坏准则测定土的强度参数粘聚力 c 和内摩擦角 。试验方法：根据加载类型的不同，三轴剪切试验又可分为三种试验方法：不固结不排水剪(UU)；固结不排水剪(CU) ；固结排水剪(CU)。本工程应采用不固结不排水剪(UU) 方法。仪器设备：1应变控制式三轴仪：由压力室、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统、轴向变形和体积变化量测系统组成。2附属设备：包括 1)击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜。2)切土盘、切土器和原状土分样器。3)承膜筒
21、及对开圆模。910Aa3天平：称量 200g，最小分度值 0. 0lg；称量 1000g，最小分度值 0. 1g。4橡皮膜：应具有弹性的乳胶膜，对直径 39. 1 和 61. 8mm 的试样；厚度以 0. 10. 2mm 为宜，对直径 101mm 的试样，厚度以 0. 20. 3 为宜。试验步骤：1 试样的安装步骤：I 在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜用承膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。 将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心，并均匀地拧紧底座连接螺母。向压力室内注满纯水，待压力室顶部排气孔有水溢出时，拧紧排气孔，
22、并将活塞对准测力计和试样顶部。 将离合器调至粗位，转动粗调手轮；当试样帽与活塞及测力计接近时，将离合器调至细位，改用细调手轮，使试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指示计，将测力计和变形指示计调至零位。 关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力。2 剪切试样应按下列步骤进行：I 剪切应变速率宜为每分钟应变 0. 5%1. 0%。 启动电动机，合上离合器，开始剪切。试样每产生 0. 3%0. 4%的轴向应变(或 0. 2mm 变形值) ，测记一次测力计读数和轴向变形值。当轴向应变大于 3时，试样每产生 0. 5%0. 8% 的轴向应变(或 0.5mm 变形值)，测记一次。 当测力计读数出现峰值时，剪切
23、应继续进行到轴向应变为 15%20%。 试验结束，关电动机，关周围压力阀，脱开离合器，将离合器调至粗位，转动粗调手轮，将压力室降下，打开排气孔，排除压力室内的水，拆卸压力室罩，拆除试样，描述试样破坏形状，称试样质量，并测定含水率。3 轴向应变应按下式计算： 01h。式中， 1轴向应变(%)； 1h剪切过程中试样的高度变化(mm)； 0h试样初始高 度(mm)。4 试样面积的校正应按下式 计算。式中， aA试样的校正断面积(2cm)； 0A试样的初始断面积 ( 2cm)。5 主应力差应按下式计算： 31sCR。式中， 31主应力差(kPa)； 1大总10主应力(kPa)； 3小总主应力(kPa)
24、；C 测力计率定系数(N0. 01mm 或 NmV)；R 测力计读数(0. 01mm)；10 单位换算系数。主应力差与轴向应变关系曲线不固结不排水剪强度包线6 以主应力差为纵坐标，轴向应变为横坐标；绘制主应力差与轴向应变关系曲线。取曲线上主应力差的峰值作为破坏点，无峰值时，取 15%轴向应变时的主应力差值作为破坏点。7 以剪应力为纵坐标，轴向应力为横坐标，在横坐标轴以破坏时的 231ff为圆心，以 231ff为半径，在 应力平面上绘制破损应力圆，并绘制不同周围压力下破损应力圆的包线，求出不排水强度参数。六、试验资料汇总试桩完成后应汇总下列资料：1、 试桩全过程记录；2、 桩机整体运行情况；3、 施工平台安全评价；4、 出现异常情况的详细记录；5、 检测试验报告；6、 其它资料。11
