高压旋喷桩综合项目施工基本工艺改.doc

高压旋喷桩施工工艺西铭矿刘巴足风井工程压风机房地基处理采取高压旋喷桩施工方法，该技术是在静压灌浆基础上，引进水力采煤技术而发展起来，是利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，借以达成加固地基和防渗目标本工程南侧外围两排旋喷桩采取插入工字钢工艺，钢材和水泥浆相结合，大大提升了一般旋喷桩工艺抗滑、抗剪功效1工艺特点（1）施工机具设备简单，施工简便2）含有很好耐久性，且料源宽广，价格低廉3）噪声小，无污染2适用范围（1）受土层、土粒度、土密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间影响小，可广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、（亚粘土）、粉土（亚砂土）、砂土、黄土及人工填土中素填土甚至碎石土等多个土层2）可作为现有建筑和新建建筑地基加固之用，也可作为基础防渗之用；可作为施工中临时方法（如深基坑侧壁挡土或挡水、防水帷幕等），也可作为永久建筑物地基加固、防渗处理3）当用于处理泥炭土或地下水含有侵蚀性、地下水流速过大和已涌水地基工程时，宜经过试验确定其适用性3使用关键机具设备关键机具设备见表2表2 关键机具设备表设备名称型号规格所用机具单管法二重管法三重管法高压泥浆泵SNS-H300水流Y-2型液压泵20MPa～50MPa√√　高压水泵3XB型 3W6B50MPa　　√3XB型 3W7B20MPa钻机工程地质钻振动钻　√√√泥浆泵BW-150型7MPa　　√空气压缩机　0.8MPa，3m3/min　√√泥浆搅拌罐　200L/min√√√注浆管　　√√√高压胶管　Φ19～22mm工作压力√√√4工艺原理及设计要求4.1加固原理高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴注浆管钻进土层预定位置后，以高压设备使浆液或水、（空气）成为20～40MPa高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐步提升，将浆液和土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达成加固地基或止水防渗目标。

依据喷射方法不一样，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法单管法：单层喷射管，仅喷射水泥浆二重管法：又称浆液气体喷射法，是用二重注浆管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体在高压浆液和它外圈围绕气流共同作用下，破坏土体能量显著增大，最终在土中形成较大固结体三重管法：是一个浆液、水、气喷射法，使用分别输送水、气、浆液三种介质三重注浆管，在以高压泵等高压发生装置产生高压水流周围围绕一股圆筒状气流，进行高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大空隙，再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入到被切割、破碎地基中，喷嘴作旋转和提升运动，使水泥浆和土混合，在土中凝固，形成较大固结体，其加固体直径可达2m喷射注浆法加固半径和很多原因相关，其中包含喷射压力P、提升速度S、被加固土抗剪强度τ、喷咀直径d和浆液稠度B加固范围和喷射压力P、喷咀直径d成正比，和提升速度S、土抗剪强度τ和浆液稠度B成反比加固体强度和单位加固体中水泥掺入量和土质相关单管、二重管、三重管旋喷桩机注浆施工示意参见图1、图2、图3高压泥浆泵浆桶水箱搅拌机水泥仓旋喷固结体注浆管钻机喷头图1 单管旋喷注浆示意图浆桶水箱搅拌机水泥仓旋喷固结体注浆管钻机喷头图2 二重管旋喷注浆示意图空压机高压泥浆泵浆桶水箱搅拌机水泥仓旋喷固结体注浆管钻机喷头 图3 三重管旋喷注浆示意图空压机高压泥浆泵高压清水泵4.2成桩机理高压喷射注浆成桩机理包含以下五种作用：（1）高压喷射流切割破坏土体作用。

喷射流动压以脉冲形式冲击破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张2）混合搅拌作用钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着和喷咀移动方向相反方向（即阻力小方向）移动位置，和浆液搅拌混合形成新结构3）升扬置换作用（三重管法）高速水射流切割土体同时，因为通入压缩气体而把一部分切下土粒排出地上，土粒排出后所留空隙由水泥浆液补充4）充填、渗透固结作用高压水泥浆快速充填冲开沟槽和土粒空隙，析水固结，还可渗透砂层一定厚度而形成固结体5）压密作用高压喷射流在切割破碎土层过程中，在破碎部位边缘还有剩下压力，并对土层可产生一定压密作用，使旋喷桩体边缘部分抗压强度高于中心部分旋喷桩固结体情况图4所表示渗透部分搅拌混合部分硬化剂主体部分图4 旋喷桩体固结情况图压缩部分4.3工艺设计要求4.3.1 加固体直径确实定旋喷桩直径和现场土质、土体强度和喷射压力、流量、提升速度和浆液稠度等很多原因相关，应经过现场试验确定当无试验资料时可参考表1选择4.3.2 部署形式桩平面部署形式需依据加固目标给考虑，分离部署单桩可用于基础承重，排桩、板墙可用作防水帷幕，整体加固则常见于预防基坑底部涌土或提升土体稳定性，水平封闭桩可用于形成地基中水平隔水层。

图5为通常桩平面部署形式铁路、公路路基基底通常采取梅花形加固地基分离桩形式桩间距通常采取1.2～1.5m公路设计规范要求，相邻桩净距不应大于4倍桩径表1 旋喷桩直径参考值（m） 喷注种类土类别单管法二重管法三重管法粘性土0＜N＜51.2±0.21.6±0.32.5±0.310＜N＜200.8±0.21.2±0.31.8±0.320＜N＜300.6±0.20.8±0.31.2±0.3砂土0＜N＜101.0±0.21.4±0.32.0±0.310＜N＜200.8±0.21.2±0.31.5±0.320＜N＜300.6±0.21.0±0.31.2±0.3砂砾20＜N＜300.6±0.21.0±0.31.2±0.3注：表中N为标准贯入实测锤击数图5 通常桩平面部署形式图4.3.3设计承载力图（1）按桩身强度计算许可承载力 ［P］= a［σ］A式中 ［P］——桩许可承载力（kN）；a ——桩体材料强度折减系数，a=0.4～0.5；［σ］——桩体材料7cm×7cm×7cm试件室内平均抗压强度（kPa）；A ——桩横断面积2）按土体强度计算桩身许可承载力［P］= ｕΣfi li + A［R］式中 ［P］——桩许可承载力（kN）；ｕ——桩身截面周长，按桩直径计算（m）；fi——各土层许可摩阻力（kPa）；li ——各土层厚度（m）；A——桩底支承面积，按桩直径计算（m）；［R］——桩尖处地基许可承载力（kPa）。

3）复合地基承载力 式中 ——复合地基许可承载力（kPa）；［P］ ——单桩承载力（kPa）；［R］ ——桩间土天然地基承载力（kPa）；Ae ——一根桩分担荷载面积； Ap ——一根桩断面积；A ——天然地基承载力折减系数，当不考虑桩间土作用时为04.3.4浆量计算浆量计算有两种方法，即体积法和喷量法，取大者作为设计喷射浆量体积法：喷量法：式中 Q ——需要喷浆量（m3）； De——旋喷固结体直径（m）； D0——注浆管直径（m）； K1——填充率，0.75～0.9；h1——旋喷长度（m）；K2——未旋喷范围土填充率，0.5～0.75；h2——未旋喷长度（m）；β——损失系数，0.1～0.2；ν——提升速度（m/min）；H——喷射长度（m）；q——单位喷浆量（m3/m）依据计算所需喷浆量和设计水灰比，即可确定水泥使用数量4.3.5强度要求旋喷桩设计要求，成桩28天后抽芯取样进行无侧限抗压强度试验，抽检数为2%，并大于2根，其无侧限抗压强度不得小于设计要求；地基加固后，复合地基承载力不得小于设计要求5工艺步骤高压旋喷桩施工工艺步骤图见图6泥浆排放处理钻机就位调整钻架角度钻 孔插 管试 喷高压喷射注浆作业喷射结束拔 管桩机移位机具清理准备工作制 浆一级过滤二级过滤高压泵对浆液加压开启高压清水泵、空压机供水、风图6 施工工艺步骤图6操作关键点6.1施工前准备工作（1）在设计文件提供多种技术资料基础上作补充工程地质勘探，深入了解各施工工点地基土性质、埋藏条件。

2）准备充足水泥加固料和水水泥品种、规格、出厂时间经试验室检验符合国家规范及设计要求,并有质量合格证严禁使用过期、受潮、结板、变质加固料通常水泥为425号一般硅酸盐水泥水要洁净，酸碱度适中，pH值在5～10之间3）依据补充勘探资料，在选择试验工点加固范围内各代表性地层用薄壁取土器采取必需数量原状土送试验室，对取得土样在进行试验之前应妥善保留，使土样物理和化学性能尽可能保持不变4）室内配合比试验依据设计要求喷浆量或现场土样情况，按不一样含水量设计并调整多个配合比，经过在室内将现场采取土样进行风（烘）干、碾碎，过2～5mm筛粉状土样，按设计喷浆量、水灰比搅拌、养护、力学试验，确定施工喷浆量、水灰比通常水灰比可取1.0～1.5为改善水泥土性能、防沉淀性能和提升强度，可合适掺入木质素磺硫钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、陶土、碱等外掺剂若试验之前土样含水量发生了改变，应调整为天然含水量5）试桩试验依据室内试验确定施工喷浆量、水灰比制备水泥浆液在试验工点打设数根试桩，并依据试桩结果，调整加固料喷浆量，确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺参数6）推土机、挖掘机配合自卸汽车清除地表0.3m厚种植土，杂物，并将原地面按设计要求整平，填出路拱。

依据施工现场实际情况，施作临时排、截水设施，并在施工范围以外开挖废泥浆池和施工孔位至泥浆池间排浆沟7）按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作出显著标识6.2施工工艺（1）钻机定位移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆垂直度偏差小于1%～1.5%就位后，首优异行低压（0.5MPa）射水试验，用以检验喷嘴是否通畅，压力是否正常2）制备水泥浆桩机移位时，即开始按设计确定配合比拌制水泥浆首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，以后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后经过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用3）钻孔（三重管法）当采取地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高（预钻孔孔径为15cm）4）插管（单重管法、二重管法）当采取旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而为一当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身喷射或振。