1、1高压旋喷桩施工组织方案、 概况高压旋喷桩(高压喷射注浆法),是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水成为 20 M p a左右的高压流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体。 当能量大,速度快和呈脉冲状的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,并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。浆液凝固后,便在土中形成一个固结体。 固结体的形状和 喷射流移动方向有关。一般分 为旋转喷射(简称旋喷)和定向喷射(简称定喷)两种注浆形式。旋喷时,喷嘴一面喷射一面旋
2、转和提升,固结体呈圆拄状,主要用于加固地基, 提高地基的抗剪强度、改变土的变形性质, 使其在上部结构荷载直接作用下,不产生破坏或过大的变形;也可以组成闭合的帷幕,用于截阻地下水流和治理流沙。定喷时, 喷嘴一面喷射一面提升, 喷射的方向不变, 固结体形如壁状, 通常用于基础防渗、改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程,现阶段在桥头软基加固方面逐渐得到普及。作为地基加固,通常采用旋喷注浆形式,使加固体在土中成为均匀的圆柱体或异形圆柱体。当前,高压旋喷注浆法的基本种类有:单管法、二重管法、三重管法和多重管法等四种方法。它们各有特点,可根据工程要求和土2质选用。、 单管法单管旋喷注浆法是利用钻机等设备,
3、 把安装在注浆管(单管)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,使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合,经过 一定时间凝固,便在土中形成圆柱状的固结体。、 二重管法使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管钻进到土层的预定深度后,通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴, 同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出 20Mpa 左右压力的浆液,从内喷 嘴中高速喷出。并用0.7Mpa 左右压力把压缩空气,从外喷嘴中喷 出。在高压浆液流和它外圈
4、环绕气流的共同作用下,破坏土体的能量显著增大,喷嘴一面喷射一面旋转和提升,最后在土中形成圆柱状固结体。固结体的直径明显增加。二、 主要特征高压喷射注浆法的主要特征如下: 适用的范围较广旋喷注浆法以高压喷射流直接破坏并加固土体,固结体的质量明显提高。它既可用于工程新建之前,也可用于工程修建之中,特别是3用于工程落成之后,显示出不损坏建筑物的上部结构和不影响运营使用的长处。 施工简便旋喷施工时,只需在土层中钻一个孔径为 50 或 300mm 的小孔,便可在土中喷射成直径为 0.4 4.0 的固结 体, 因而能贴近已有建筑物基础建设新建筑物, 此外能灵活地成型,它既可在 钻孔的全长成柱型固结体,也可
5、仅作其中一段,如在钻孔的中间任何部位。 结体形状可以控制为满足工程需要,在旋喷的过程中,可调整旋喷速度和提升速度、增减喷射压力或更换喷嘴孔径改变流量,使固结体成为设计所需要的形状。 可垂直喷射亦可倾斜和水平喷射一般情况下,采用在地面进行垂直喷射注浆,而在隧道、矿山井和巷工程、地下铁等建设中,亦可采用倾斜和水平喷射注浆。 有较好的耐久性在一般的软弱地基中加固,能预期得到稳定的加固效果并有较好的耐久性能,可用于永久性建筑。 料源广阔价格低廉喷射的浆液是以水泥为主,化学材料为辅。除了在要求速凝超早4强时使用化学材料以外,一般的地下工程均使用材料广阔价格低廉的 425 号普通硅酸盐水泥。若处于地下水流
6、速快或含有腐蚀性元素、土的含水率大或固结强度要求高的场合下, 则可根据工程需要,在水泥中掺入适量的外加剂, 以达到速凝、高 强、抗冻、耐蚀和浆液不沉淀等效果。此外,还可以在水泥中加入一定数量的粉煤灰,这不但利用了废材, 又降低了注浆材料的成本。 浆液集中,流失较少喷浆时,除一小部分浆液由于采用的喷射参数不适等原因,沿着管壁冒出地面外,大部分浆液均集聚在喷射流的破坏范围内,很少出现在土中流窜到很远地方的现象。 设备简单,管理方便高压喷射注浆全套设备结构紧凑、体积小、机动性强,占地少。能在狭窄和低矮的现场施工。施工管理简便,在喷射过程中,通过对喷射的压力、吸浆量和冒浆情况的测量, 即可 间接地了解
7、旋喷的效果和存在的 问题,以便及时调整旋喷参数或改变工艺, 保证固结质量。 安全生产高压设备上有安全阀门或自动停机装置,当压力超过规定时,阀门便自动开启泄浆降压或自动停机,不会因堵孔升压造成爆破事故。此外高压胶管(19 毫米的三层钢丝裹绕高压胶管安全使用压力达40Mpa, 爆破 压力为 120Mpa), 是不易损坏的。 只要按规定进行维5护管理,可以说是安全的。 无公害施工时机具的振动很小,噪音也很低,不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音、公害,更不存在污染水域、毒化饮用水源的问题。三、适用范围适用土质条件高压旋喷注浆加固地基技术,主要适用于软弱土层,如第四纪的冲(洪)积层、残积层及人工填
8、土等。这些正是建筑物地基常出现病害需要进行处理的地层。我国的实践证明,砂类土、粘性土、黄土和淤泥都能进行喷射加固,效果较 好。解决了小颗粒土不易注浆加固的难题。但对于砾石直径过大、砾 石含量过多及有大量纤维的腐植土,喷射质量稍差,有时甚至还不如静压注浆的效果。6适 用 旋 喷 的 工 程 种 类 一 览 表(1)增加地基强度: 提高地基承载力整治局部地表下沉桩基础应力扩散(2)挡土围堰及底下工程: 保护临近构筑物地下工程建设市政排水管道工程防止基坑底部隆起(3)增大土的摩擦力: 防止小型坍方滑坡锚固基础(4)减小振动防止液化: 减小设备基础振动防止砂土液化(5)降低土的含水量: 整治路基翻浆冒
9、泥7防止地基冻胀(6)防渗帷幕: 水库坝基防渗矿山井巷帷幕防止管道漏气地下连续墙的补缺防止涌砂冒水(7)防止洪水冲刷: 防止桥渡、河堤及水工建筑物基础的冲刷、 施工施工前,应先做好下列准备工作:(1)、收集并熟悉有关施工图、工程地质报告、土工实验报告和地下管线、构造物等资料;(2)、编制施工组织设计或施工大纲;8(3)、原材料、半成品、成品的检验;(4)、施工机械设备的调试;(5)、必要的成桩试验。()施工程序钻孔、贯入喷射注浆管至钻孔底设计标高后喷射注浆,当压力流量达到规定值后,随即旋转和提升,进行自下而上喷射。其施工流程如图所示。钻孔打管插管试喷高压喷射注浆喷射结束拔管器械清洗泥浆的排泄处
10、理调整钻架角度钻机就位9()高压旋喷桩施工流程示意图高压旋喷桩施工程序,如图所示。(1)钻机就位喷射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,使钻孔 头对准孔中心。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,使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。喷射注浆管的允许倾斜度不得大于 1.5%。(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)(二)高压旋喷桩施工程序图(a)振动 打桩 机就位; (b)桩管打入土中; (c)(d)(e)自下而上进行 喷浆; (f) 自动提升喷射注浆管; (g) 拔出喷射注浆管与套管,下部形成喷射桩加固体10(2)钻孔钻孔的目的是为将喷
11、射注浆管插入预定的地层中。钻孔的方法很多,主要视地层中地质情况、加固深度、机具设备条件而定。通常单管喷浆多使用 76 型旋转振动钻机,钻进深度可达 30m 以上,试用于标准贯入度小于 40 的砂土和粘性土层,当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。一般在二重管和三重管喷浆法施工中,采用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于 50mm。(3)插管插管是将喷射注浆管插入地层预定的深度,使用 76 型振动钻机钻孔时,插管与钻孔两道工序合二为一,即钻孔完毕,插管作业同时完成。使用地质钻机钻孔完毕,必须拔出岩芯管,并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中,为防止泥沙堵塞喷嘴,可边射水、边插管
12、,水压力一般不超过 1Mpa。如压力过高,则易将孔壁射塌。(4)喷射注浆当喷射注浆插入预定深度后,由下而上进行喷射注浆。值班技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提11升速度等参数是否符合设计要求,并且随时做好记录,绘制过程曲线。当浆液初凝时间超过 20h 时,应停止使用该水泥(正常水灰比11),初凝 时间为 15h 左右)。(5)冲洗施工完毕,应把注浆管等机具冲洗干净,管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水,在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。(6)移动工具把钻机等机具设备移到新孔位上。高压旋喷桩技术参数水灰比:1:1;压力:15Mpa;提升
13、速度:2025cm/min;旋喷速度:2025r/min;(宜取提升速度的 0.81.0 倍)流量:80120L/min;喷嘴直径:23mm;水泥用量:210/m。(二)喷射施工工艺土的种类和密实度、地下水、土颗粒的化学性电器性等因素,虽对喷射注浆不再象静压注浆那样有质的影响,但却在一定程度上有量的12关系。为在众多的影响因素条件下,取得较理想的喷射效果,施工过程中应根据出现的问题采取必要的措施进行处理。1、喷射深层长桩对喷射深层长桩,应按地质剖面图及地下水等资料,在不同深度,针对不同地质土质情况,选用合适的喷射参数,才能获得均匀密实的长桩。对深 层硬土,可采用增加压力和流量或适当降低旋转和提
14、升速度等方法。2、冒浆处理在喷浆过程中,往往有一定的数量的土粒,随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面。冒浆(内有土粒、水及浆液)量小于注浆量 20%为正常,超 过 20%或完全不冒浆时,应查明原因,采取相 应措施。、1、 量过大的主要原因是有效喷射范围与注浆量不相适应,注浆量大大超过喷浆固结所需的浆量所至。减少冒浆量采取的措施为:提高喷射压力;适当缩小喷嘴孔径;加快旋转和提升速度。对于冒出地面的浆液,若能迅速的进行过滤、沉淀除去杂质和调整浓度后,可予以回收利用。但回收的浆液中难免没有砂粒,只有在三重管喷射注浆法可以冒浆再注浆。、2、 冒浆若系地层中有较大空隙可采取的措施为:在注浆液中掺入适量的
15、速凝剂,缩短固凝时间,使浆液在一定土层范围内凝固;在空隙地段增大注浆量,填满空隙后在继续正常喷浆。、3、 通常沿着桩位的方向开挖基槽,使排出的泥浆存于槽内,以免污染环境。13三、施工设备及施工人员组织1、桩机设备锚杆钻机: MGJ-50 灰浆泵: XPB _90KW 搅拌机: 2.2KW 电焊机: 15KW 四、质量控制1、高压喷射注浆单管法的压力宜大于 20Mpa 提升速度可取2028/min。2、高压喷射注浆的主要材料为 32.5 普通硅酸盐水泥。3、水泥浆液的水灰比应按工程要求确定,可取 1:1。2、喷浆量 Q:喷浆量 Q:(L/根)可按下式计算:Q=(H/V)q(1+)式中 H桩长(m
16、);V注浆管提升速度(m/min);q泵的排浆量(L/min );浆液损失系数,一般取 0.10.2。4、当实际孔位、孔深和每个钻孔内障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况时,应详细记录。145、需要扩大加固范围或提高强度的工程,可采取复喷措施,即先喷一遍清水在喷一遍或两遍水泥浆。6、注浆管及喷嘴内不得有任何杂物,注浆管接头的密封必须良好。7、钻孔的倾斜度不得大于 1.5%。8、喷射时,要做好压力、流量、冒 浆量的量测工作,并按要求逐项记录。钻杆的旋转和提升必须连续不中断。拆卸钻杆继续旋喷时,要注意保持钻杆有 10 厘米的搭接长度,不得使喷射的固结体脱节。9、深层旋喷时,应先喷浆后
17、旋转和提升,以免注浆管扭断。10、 搅拌水泥时,水灰比要按设计规定,不得随意更改,在旋喷过程中应防止水泥浆沉淀,使浓度降低。11、 施工中旋喷桩的废浆应与充分利用,施工过程中可采用 在桩位处开挖一定深度和宽度的浆液存储沟,待浆液凝固后形成具有一定强度的桩间横系梁,以增加地基承载能力。12、 施工完毕,立即拔出注浆管彻底清洗注浆管和注浆泵,管内不得有残余水泥浆。高压旋喷桩施工常见问题、产生原因、预防措施及处理方法。15常见问题 产 生 原 因 预防措施及处理方法固结体强度不均、缩颈喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择喷浆设备出现故障(管路堵塞、串、漏、卡钻)中断施工拨管速度、旋转速度及注 浆量
18、没有配合 时,造成桩身直径大小不匀,浆液有多有少喷射的浆液与切削的土粒强制拌和不充分、不均匀,直接影响加固效果穿过较硬的粘性土, 产生缩颈根据设计要求和地质条件,选用不同的 喷浆方法和机具喷浆前,先 进行压 水压浆压气试验 ,一切正常后方可配浆,准 备喷射,保 证连续进 行。配浆时必须用筛过滤根据固结体的形状及桩身匀质性,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)或复喷的扩大桩径办法控制浆液的水灰比及稠度严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等,保证喷浆效果压力上不去安全阀和管路接头处密封圈不严而有泄漏现象泵阀损坏,油管破裂漏油安
19、全阀的安全压力过低,或吸 浆管内留有空气或密封圈泄漏栓塞油泵调压过低应停机检查,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 压力为止压力骤然上升喷嘴堵塞高压管路清洗不净,浆液沉淀或其他 杂物堵塞管路泵体或出浆管路有堵塞应停机检查,首先卸 压,如 喷嘴堵塞,将钻杆提升,用铜针疏通;其他情况堵塞应松开接头进行疏动,待堵塞消失后再进行旋 喷钻孔沉管困难、偏斜、冒浆遇有地下埋设物,地面不平不 实,钻杆倾斜度超过 1.5%注浆量与实际需要量相差较多放桩位点时应钎探,遇有地下埋 设 物应清除或移桩位点喷射注浆前应先平整场地,钻杆应 垂直, 倾斜度控制在 1.5%以内利用侧口式喷头,减小出 浆口孔径并提高喷射能力,使浆液量与 实际需要量相当,减少冒浆控制水泥浆液配合比(一般为 0.61.0)固结体顶部下凹旋喷桩在水泥浆液与土搅拌混合后,由于浆液的析水特性,会产生一定的收缩 作用,因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土 质浆液的析水性、固结 体的直径和长度等因素的不同而异在旋喷桩施工完毕,将固结体顶部 凿去部分,在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液,或在旋 喷注浆完成后,在固体的顶部 0.51.0m 范围内再钻进 0.51.0m,在原位提杆再注浆复喷一次加强16