高壓旋噴樁施工工藝

1、一、高壓旋噴樁施工工藝 高壓旋噴樁施工技術(shù)是70年代日本首先提出，它是在靜壓灌漿的基礎(chǔ)上，引進(jìn)水力采煤技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的，是利用射流作用切割摻攪地層，改變?cè)貙拥慕Y(jié)構(gòu)和組成，同時(shí)灌入水泥漿或復(fù)合漿形成凝結(jié)體，借以達(dá)到加固地基和防滲的目的。1工藝特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)） (1)施工機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便。 (2)具有較好的耐久性，且料源廣闊，價(jià)格低廉。(3)噪聲小，無(wú)污染。質(zhì)量通病及處理(1)不冒漿或冒漿量少。通常原因是加固土層粒徑過(guò)大，孔隙較多，可采取以下措施:1)加大漿液濃度，可以從1.1加大到1.3左右繼續(xù)噴射。2)灌注粘土漿或加細(xì)砂、中砂，待孔隙填滿后再繼續(xù)正常噴射。3)在漿液中摻加骨料。4)加泥球封

2、閉后繼續(xù)正常噴射。5)灌注水泥砂漿后，再將孔內(nèi)水泥漿置換成粘土漿，待孔隙填滿后繼續(xù)正常噴射。(2)冒漿量過(guò)大。通常是有效噴射范圍與噴漿量不適應(yīng)有關(guān)，可采取以下措施:1)提高噴射壓力。2)適當(dāng)縮小噴嘴直徑。3)適當(dāng)加快提升速度。由于冒漿量中含有地層顆粒和漿液的混合體，目前對(duì)冒漿中的水泥的分離回收尚無(wú)適宜方法，在施工中多采用過(guò)濾、沉淀、回收調(diào)整濃度后再利用。(3)凹穴處理。1)在噴射灌漿完畢時(shí)，即連續(xù)或間斷地向噴射孔內(nèi)靜壓灌注漿液，直至孔內(nèi)混合液凝固不在下沉。2)在噴射灌漿完成后，向凝固體與其上部結(jié)構(gòu)之間的空隙進(jìn)行第二次靜壓灌漿，漿液的配比應(yīng)為不收縮且具有膨脹性的材料，如采用水泥:水:鋁粉的配比為

3、9.8 : 6.9: 0.3的漿液。2適用范圍 (1) 受土層、土的粒度、土的密度、硬化劑粘性、硬化劑硬化時(shí)間影響小，可廣泛應(yīng)用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉質(zhì)粘土、(亞粘土)、粉土(亞砂土)、砂土、黃土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多種土層。 (2) 可作為既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作為基礎(chǔ)防滲之用:可作為施工中的臨時(shí)措施(如深基坑側(cè)壁擋土或擋水、防水帷幕等)，也可作為永久建筑物的地基加固、防滲處理。 (3)當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性、地下水流速過(guò)大和已涌水的地基工程時(shí)，宜通過(guò)試驗(yàn)確定其適用性。3工藝原理及設(shè)計(jì)要求3,1加固原理 高壓噴射注漿法是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管

4、鉆進(jìn)土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水、(空氣)成為2040MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來(lái)，沖切、擾動(dòng)、破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)圓柱狀固結(jié)體(即旋噴樁)，以達(dá)到加固地基或止水防滲的目的。根據(jù)噴射方法的不同，噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法。單 管 法:單層噴射管，僅噴射水泥漿。 二重管法:又稱漿液氣體噴射法，是用二重注漿管同時(shí)將高壓水泥漿和空氣兩種介質(zhì)噴射流橫向噴射出，沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，最后在上中形成較大的固結(jié)體。 三重管法:是一種漿液、水、氣噴射法，使用

5、分別輸送水、氣、漿液三種介質(zhì)的:重注漿管, 在以高壓泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生高壓水流的周圍環(huán)繞一股圓筒狀氣流，進(jìn)行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再由泥漿泵將水泥漿以較低壓力注入到被切割、破碎的地基中，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成較大的固結(jié)體，其加固體直徑可達(dá)2m。噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關(guān)，其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強(qiáng)度T、噴咀直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴咀直徑d成正比，與提升速度S、土的抗剪強(qiáng)度和漿液稠度B成反比。加固體強(qiáng)度與單位加固體中的水泥摻入量和土質(zhì)有關(guān)。單管、二重管、三重管旋噴樁機(jī)注漿施工示意

6、參見(jiàn)圖1、圖2、圖3。3.2成樁機(jī)理高壓噴射注漿的成樁機(jī)理包括以下五種作用:(1)高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動(dòng)壓以脈沖形式?jīng)_擊破壞土體，使土體出現(xiàn)空穴，土體裂隙擴(kuò)張。 (2)混合攪拌作用。鉆桿在旋轉(zhuǎn)提升過(guò)程中，在射流后部形成空隙，在噴射壓力下，迫使土粒向著與噴咀移動(dòng)方向相反的方向(即阻力小的方向)移動(dòng)位置，與漿液攪拌混合形成新的結(jié)構(gòu)。 (3)升揚(yáng)置換作用(三重管法)。高速水射流切割土體的同時(shí)，由于通入壓縮氣體而把一部分切下的土粒排出地上，土粒排出后所留空隙由水泥漿液補(bǔ)充。 (4)充填、滲透固結(jié)作用。高壓水泥漿迅速充填沖開(kāi)的溝槽和土粒的空隙，析水固結(jié)，還可滲入砂層一定厚度而形成固結(jié)體。(

7、5)壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過(guò)程中，在破碎部位邊緣還有剩余壓力，并對(duì)土層可產(chǎn)生-定壓密作用，使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強(qiáng)度高于中心部分。旋噴樁固結(jié)體情況圖4所示。3.3強(qiáng)度要求 旋噴樁設(shè)計(jì)要求，成樁28天后抽芯取樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，抽檢數(shù)為2%，并不小于2根，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于設(shè)計(jì)要求;地基加固后，復(fù)合地基承載力不得小于設(shè)計(jì)要求。4工藝流程5操作要點(diǎn)5.1施工前準(zhǔn)備工作 (1)在設(shè)計(jì)文件提供的各種技術(shù)資料的基礎(chǔ)上作補(bǔ)充工程地質(zhì)勘探，進(jìn)一一步了解各施工工點(diǎn)地基土的性質(zhì)、埋藏條件。 (2)準(zhǔn)備充足的水泥加固料和水。水泥的品種、規(guī)格、出廠時(shí)間經(jīng)試驗(yàn)室檢驗(yàn)符合國(guó)家規(guī)范及設(shè)計(jì)要求,并

8、有質(zhì)量合格證。嚴(yán)禁使用過(guò)期、受潮、結(jié)板、變質(zhì)的加固料。一般水泥為425號(hào)普通硅酸鹽水泥。水要干凈，酸堿度適中，pH 值在510之間。 (3)根據(jù)補(bǔ)充勘探資料，在選擇的試驗(yàn)I點(diǎn)加固范圍內(nèi)的各代表性地層用薄壁取土器采取必需數(shù)量的原狀土送試驗(yàn)室，對(duì)取得的土樣在進(jìn)行試驗(yàn)之前應(yīng)妥善保存，使土樣的物理和化學(xué)性能盡可能保持不變。 (4)室內(nèi)配合比試驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的噴漿量或現(xiàn)場(chǎng)土樣的情況，按不同含水量設(shè)計(jì)并調(diào)整幾種配合比，通過(guò)在室內(nèi)將現(xiàn)場(chǎng)采取的土樣進(jìn)行風(fēng)(烘)干、碾碎，過(guò)2 5mm篩的粉狀土樣，按設(shè)計(jì)噴漿量、水灰比攪拌、養(yǎng)護(hù)、力學(xué)試驗(yàn)，確定施工噴漿量、水灰比。一般水灰比可取1.01.5。為改善水泥土的性能、

9、防沉淀性能和提高強(qiáng)度，可適當(dāng)摻入木質(zhì)素磺硫鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、陶土、堿等外摻劑。若試驗(yàn)之前上樣的含水量發(fā)生了變化，應(yīng)調(diào)整為天然含水量。 (5)試樁試驗(yàn)。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)確定的施工噴漿量、水灰比制備水泥漿液在試驗(yàn)工點(diǎn)打設(shè)數(shù)根試樁，并根據(jù)試樁結(jié)果，調(diào)整加固料的噴漿量，確定攪拌樁攪拌機(jī)提升速度、攪拌軸回轉(zhuǎn)速度、噴入壓力、停漿面等施工工藝參數(shù)。(6) 推土機(jī)、挖掘機(jī)配合自卸汽車清除地表0.3m厚的種植土，雜物，并將原地面按設(shè)計(jì)要求整平，填出路拱。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，施作臨時(shí)排、截水設(shè)施，并在施工范圍以外開(kāi)挖廢泥漿池以及施工孔位至泥漿池間的排漿溝。 (7)按設(shè)計(jì)要求完成施工放樣，用

10、木樁定出樁位，用白石灰作出明顯標(biāo)識(shí)。5.2施工工藝 (1)鉆機(jī)定位。移動(dòng)旋噴樁機(jī)到指定樁位，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)整平鉆機(jī)，放置平穩(wěn)、水平，鉆桿的垂直度偏差不大于1%1.5%。就位后，首先進(jìn)行低壓(0.5MPa)射水試驗(yàn)，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。 (2)制備水泥漿。樁機(jī)移位時(shí)，即開(kāi)始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中，再將水泥和外摻劑倒入，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)攪拌1020分鐘，而后擰開(kāi)攪拌桶底部閥門(mén)，放入第一道篩網(wǎng) (孔徑為0.8nm). 過(guò)濾后流入漿液池，然后通過(guò)泥漿泵抽進(jìn)第二道過(guò)濾網(wǎng)(孔徑為0.8mm),第二次過(guò)濾后流入漿液桶中，待壓漿時(shí)備用。(3)鉆孔(三重管法)。當(dāng)采用

11、地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，鉆頭在預(yù)定樁位鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高(預(yù)鉆孔孔徑為15cm)。(4)插管(單重管法、二重管法)。當(dāng)采用旋噴注漿管進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，鉆孔和插管二道工序可合而為一。當(dāng)?shù)谝浑A段貫入土中時(shí)，可借助噴射管本身的噴射或振動(dòng)貫入。其過(guò)程為:啟動(dòng)鉆機(jī)，同時(shí)開(kāi)啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液，使鉆桿沿導(dǎo)向架振動(dòng)、射流成孔下沉;直到樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，觀察工作電流不應(yīng)大于額定值。三重管法鉆機(jī)鉆孔后，拔出鉆桿，再插入旋噴管。在插管過(guò)程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可用較小壓力(0.5 1.0MPa)邊下管邊射水。 (5)提升噴漿管、攪拌。噴漿管下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)不停，高壓泥漿泵壓力增到施工設(shè)計(jì)值(20 40MPa)，坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和試樁確定的提升速度提升鉆桿。若為二重管法或三重管法施工，在達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，接通高壓水管、空壓管，開(kāi)動(dòng)高壓清水泵、泥漿泵、空壓機(jī)和鉆機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并用儀表控制壓力、流量和風(fēng)量，分別達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)開(kāi)始提升，繼續(xù)旋噴和提升，直至達(dá)到預(yù)期的加固高度后停止。 (6)樁頭部分處理。當(dāng)旋噴管提升接近樁頂時(shí)，應(yīng)從樁頂以下1.0m 開(kāi)始，慢速提升旋噴，旋噴數(shù)秒，再向上慢速提升0.5m,直至樁頂停漿面。(7)若遇礫石地層，為保證樁徑，可重復(fù)噴漿、攪拌:按上述46步驟重復(fù)噴漿、攪拌，直至噴漿管提升至停漿面，關(guān)閉高壓泥漿泵(清水泵、