高壓旋噴樁施工工藝設計改

1、 高壓旋噴樁施工工藝設計西明礦六八祖風井工程壓氣機房地基處理采用高壓旋噴樁施工方法。改變原有地層的結(jié)構和成分，同時澆注水泥漿或復合漿，形成凝結(jié)水，達到加固地基、防滲的目的。項目南側(cè)兩排旋噴樁采用插工字梁技術。鋼與水泥漿的結(jié)合，大大提高了普通旋噴樁技術的防滑、抗剪功能。1 工藝特點(1)施工設備簡單，施工簡單。(2)耐用性好，原料來源廣泛，價格低廉。(3)低噪音、無污染。2 適用范圍（1）受土層、土粒徑、土密度、硬化劑粘度、硬化劑硬化時間的影響較小，可廣泛用于粉砂、粉質(zhì)土、粘性土、粉質(zhì)粘土、（疏松粘土）、粉質(zhì)土（亞砂）、砂土、黃土、平原填土甚至人工填土中的礫石土。（2）可用于既有建筑和新建建筑的

2、基礎加固，也可作為基礎防滲；可作為施工中的臨時措施（如深基坑側(cè)壁擋土或擋水、防水簾等），也可作為永久性建筑物的地基加固和防滲處理。(3) 用于處理具有侵蝕性、地下水流量過大和來水量的泥炭土或地下水時，應通過試驗確定其適用性。3使用的主要設備主要設備如表2所示。表2 主要設備清單設備名稱模型規(guī)格使用的工具單管法雙管法三管法高壓泥漿泵SNS-H300水流Y-2液壓泵20MPa50MPa高壓泵3XB型 3W6B50MPa3XB型 3W7B20MPa鉆機工程地質(zhì)鉆 振動鉆泥漿泵BW-150型7MPa空氣壓縮機0.8MPa, 3m3/min泥漿攪拌罐200L/分鐘灌漿管高壓軟管1922mm工作壓力4工藝

3、原理及設計要求4.1加固原理高壓噴射注漿法是利用鉆機將帶噴嘴的注漿管鉆入土層的預定位置，利用高壓設備使?jié){液或水、（空氣）成高從噴嘴噴出 20-40MPa 的壓力射流。同時，以一定的速度逐漸提升鉆桿，將泥漿和土粒強行混合混合。漿液凝固后，在土中形成圓柱形固結(jié)體（即旋噴樁），達到加固作用。地基或防水防滲的目的。根據(jù)注漿方式的不同，注漿可分為單管法、雙管法和三管法。單管法：單層噴管，只噴水泥漿。雙管法：又稱漿液注氣法，是用雙注漿管同時橫向注入高壓水泥漿和空氣兩股介質(zhì)射流，破壞土壤。在高壓泥漿及其外環(huán)氣流的共同作用下，破壞土壤的能量顯著增加，最終在土壤中形成較大的固結(jié)體。三管法：是漿液、注水、注氣的方

4、法。它采用三重注漿管，分別輸送水、氣和漿液。氣缸被高壓發(fā)生器如高壓泵產(chǎn)生的高壓水流包圍。高壓水射流與空氣射流的同軸射流對土壤形成較大的間隙，然后用泥漿泵將水泥漿以低壓注入切割破碎的地基，噴嘴旋轉(zhuǎn)和升降機。運動時，水泥漿與土壤混合，在土壤中固化形成較大的固結(jié)體，其直徑可達2m。旋噴法的加固半徑與注入壓力P、提升速度S、加固土的抗剪強度、噴嘴直徑d和漿體稠度B等因素有關。加固范圍與注入壓力 P 和噴嘴直徑 d，與提升速度 S、土體的抗剪強度 和漿體稠度 B 成反比。 加筋強度與單元內(nèi)的水泥含量和土質(zhì)有關加強。單管、雙管、三管旋噴樁機注漿施工示意圖見圖1、圖2、圖3。高壓泥漿泵漿桶水箱攪拌機水泥倉旋

5、噴固結(jié)體注漿管鉆機噴頭圖1 單管旋噴注漿示意圖漿桶水箱攪拌機水泥倉旋噴固結(jié)體注漿管鉆機噴頭圖2 二重管旋噴注漿示意圖空壓機高壓泥漿泵漿桶水箱攪拌機水泥倉旋噴固結(jié)體注漿管鉆機噴頭 圖3 三重管旋噴注漿示意圖空壓機高壓泥漿泵高壓清水泵4.2成樁機理高壓噴射注漿的成樁機理包括以下五個功能：(1)高壓射流切割破壞土壤。射流壓力以脈沖的形式?jīng)_擊和破壞土壤，導致土壤中的空隙和土壤中裂縫的擴大。(2)混合攪拌動作。在鉆桿旋轉(zhuǎn)和提升過程中，在射流后部形成間隙，在射流壓力下，土粒被迫沿與噴嘴移動方向相反的方向（即阻力?。?，與漿料攪拌混合形成新的結(jié)構。 .(3) 提升位移（三管法）。當高速水射流切割土壤時，由于壓

6、縮氣體的引入，部分被切割的土壤顆粒被排放到地面，而土壤顆粒排出后留下的間隙由水泥漿補充。(4)填充、滲透和固結(jié)。高壓水泥漿迅速填滿土顆粒的凹槽和空隙，分離水分進行固結(jié)，還可以滲入砂層達到一定厚度，形成固結(jié)體。(5)壓實。在土層切割破碎過程中，高壓射流對破碎部分的邊緣仍有殘余壓力，可以對土層產(chǎn)生一定的壓實作用，使邊緣部分的抗壓強度提高。旋噴樁的高度高于中心部分。圖 4 為旋噴樁固結(jié)體情況。滲透部分攪拌混合部分硬化劑主體部分圖4 旋噴樁體固結(jié)情況圖壓縮部分4.3工藝設計要求4.3.1固體直徑的測定噴射樁的直徑與土質(zhì)、土體強度和噴射壓力、流速、提升速度和漿液稠度等諸多因素有關，應通過現(xiàn)場試驗確定。當

7、沒有測試數(shù)據(jù)時，請參考表1進行選擇。4.3.2布局樁的平面布置應根據(jù)加固目的考慮。基礎承重可采用單獨布置的單樁，排樁和板墻可作防水幕布，常采用整體加固，防止基坑底部涌土或抬高土。體的穩(wěn)定性，水平封閉樁可用于在基礎中形成水平水屏障。圖 5 顯示了總則樁的布局。鐵路、公路路基的基礎總則采用分樁形式，以梅花形式加固基礎。樁間距總則為1.2比1 .5m。公路設計規(guī)范規(guī)定相鄰樁間凈距不應大于樁徑的4倍。表1 噴射樁直徑參考值（m）注射類型土壤類型單管法雙管法三管法粘土0N51.20.21.60.32.50.310N200.80.21.20.31.80.320N300.60.20.80.31.20.3沙0

8、N101.00.21.40.32.00.310N200.80.21.20.31.50.320N300.60.21.00.31.20.3碎石20N300.60.21.00.31.20.3注：表中N為標準貫入度測得的錘擊次數(shù)。圖5 總則樁的平面布置形式圖4.3.3設計承載力圖(1)根據(jù)樁身強度計算內(nèi)容承載力。P = aA式中P樁的內(nèi)容承載力（ kN ） ；a 樁材強度折減系數(shù)，a=0.40.5；7cm試7cm件室內(nèi)平均抗壓強度7cm（ kPa ） ；A樁的橫截面積。(2)根據(jù)土體強度計算樁體的內(nèi)容承載力。P = ufi li + A R式中P樁的內(nèi)容承載力（ kN ） ；u樁身截面周長，按樁徑計算

9、（ m ） ；f i 各土層的許用摩擦阻力（ kPa ） ；l i每層土層的厚度（ m ） ；A樁底支撐面積，按樁徑計算（ m ） ；R樁尖基礎內(nèi)容承載力（ kPa ） 。(3)復合地基的承載力。式中復合地基的內(nèi)容承載力（ kPa ） ；P 單樁承載力（ kPa ） ；R 樁間自然地基的承載力（ kPa ） ；A e樁共享的荷載面積；一個_- 樁的橫截面積；A 天然地基承載力折減系數(shù)，不考慮樁間土作用時為0。4.3.4漿料計算漿液體積的計算方法有兩種，即體積法和噴霧體積法，取較大的一種作為設計噴霧體積。卷法：噴涂方法：其中Q是所需的噴射混凝土體積( m 3 ) ;De渦流固結(jié)體直徑（ m ）

10、；D 0 注漿管直徑（ m ） ；K 1 填充率，0.750.9；h 1旋流射流長度（ m ） ；K 2 未噴施范圍內(nèi)土壤的填充率，0.50.75；h 2旋噴長度（ m ） ； 損耗系數(shù)，0.10.2；起升速度（ m/min ） ；H噴霧長度（ m ） ；q單位噴射混凝土量（ m 3 /m ） 。水泥用量可根據(jù)所需噴射混凝土量和設計水灰比確定。4.3.5強度要求根據(jù)旋噴樁的設計要求，成樁后28 d采用抽芯試樣進行無側(cè)限抗壓強度試驗。復合地基的承載力不應低于設計要求。5工藝流程圖6為高壓噴射樁施工工藝流程圖。泥漿排放處理鉆機就位調(diào)整鉆架角度鉆 孔插 管試 噴高壓噴射注漿作業(yè)噴射結(jié)束拔 管樁機移位

11、機具清理準備工作制 漿一級過濾二級過濾高壓泵對漿液加壓啟動高壓清水泵、空壓機供水、風圖6 施工工藝流程圖6個操作點6.1施工前準備（1）根據(jù)設計文件提供的各項技術資料，進行補充工程地質(zhì)勘查，進一步了解各施工場地地基土的性質(zhì)和埋藏情況。(2)準備充足的水泥鋼筋和水。水泥的品種、規(guī)格、交貨期均經(jīng)實驗室檢驗符合國家標準和設計要求，并具有質(zhì)量證明書。嚴禁使用過期、受潮、硬化或變質(zhì)的加固材料。總則水泥為425號普通硅酸鹽水泥。水應該是干凈的，pH 值適中，pH 值在 5 到 10 之間。（3）根據(jù)補充勘查資料，用薄壁取土器從選定試驗場地加固范圍內(nèi)的代表性地層中取出必要數(shù)量的原狀土送至實驗室。獲得的土壤樣

12、品在測試前應妥善保存。盡可能保持土壤樣品的物理和化學性質(zhì)不變。(4) 室內(nèi)混合比測試。根據(jù)設計所需的噴漿量或現(xiàn)場土樣的情況，根據(jù)不同的含水量設計調(diào)整幾種混合比?，F(xiàn)場取土樣在室內(nèi)風干粉碎，過2-5mm篩。對于粉狀土樣，根據(jù)設計噴漿量、水灰比攪拌、養(yǎng)護、力學試驗等，確定施工噴漿量和水灰比?？倓t水灰比可以為1.01.5。為提高水泥土的性能、抗沉降性能和強度，可適當摻入木素磺酸鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、粘土、堿等外加劑。如果試驗前土壤樣品的含水量發(fā)生變化，應調(diào)整至自然含水量。(5)試驗樁試驗。根據(jù)室內(nèi)試驗確定的施工噴漿量和水灰比配制水泥漿。在測試地點打幾個測試樁。根據(jù)試驗樁結(jié)果，調(diào)整

13、增強材料的噴射混凝土量，確定攪拌樁攪拌機和攪拌軸的提升速度。轉(zhuǎn)速、注射壓力、停止面等施工工藝參數(shù)。（6）推土機、挖掘機配合自卸車清除0.3m地表較厚的種植土和雜物，按設計要求平整原地面，并填平路拱。根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，建設臨時排水截污設施，施工范圍外開挖廢泥池及施工孔與泥池之間的排水溝。(7)按設計要求完成施工放樣，用木樁定樁位，用白石灰作明顯標記。6.2施工工藝(1)鉆機定位。將旋噴打樁機移至指定樁位，將鉆頭對準孔位中心，同時將鉆機調(diào)平，放置平穩(wěn)，水平放置，鉆桿垂直度不偏差超過 1% 到 1.5%。就位后，先進行低壓（0.5MPa）水射流試驗，檢查噴嘴是否順暢，壓力是否正常。(2)水泥漿的

14、制備。打樁機移位后，開始按設計確定的配合比攪拌水泥漿。先在桶中加水，然后倒入水泥和外加劑，啟動攪拌機攪拌10-20分鐘，然后擰下攪拌桶底部的閥門，放入第一道篩網(wǎng)（有孔徑0.8mm），過濾后流入泥漿池，再0.8mm通過泥漿泵泵入第二道濾網(wǎng)（孔徑），二次過濾后流入泥漿槽，準備灌漿時使用。(3)鉆孔(三管法)。用地質(zhì)鉆機鉆孔時，鉆頭將在預定樁位（預鉆孔直徑為100 15cm）處鉆至設計標高。(4)插管(單管法、雙管法)。旋噴管用于鉆井作業(yè)時，可將鉆井和插管兩種工藝合二為一。當?shù)谝患墲B透到土壤中時，可以通過噴射管本身的噴射或振動來穿透。其過程為：啟動鉆機，同時開啟高壓泥漿泵，以低壓輸送水泥漿，使鉆桿沿

15、導架振動，射流沉入孔內(nèi)；直至樁底設計標高，觀察工作電流不應大于額定值。三管鉆機鉆完后，拔出鉆桿，插入旋轉(zhuǎn)噴嘴。插管過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可在下管時用小壓力（0.5-1.0MPa）噴水。(5) 提起噴射混凝土管并攪拌。噴射混凝土管下沉至設計深度后，停止鉆孔并保持旋轉(zhuǎn)，高壓泥漿泵壓力增加到施工設計值（20-40MPa）。以設計和試驗樁確定的起升速度起吊鉆桿。雙管法或三管法施工，達到設計深度后，連接高壓水管和氣壓管，啟動高壓清水泵、泥漿泵、空壓機和鉆機進行旋轉(zhuǎn)，利用儀表控制壓力、流量和風量，當風量達到預定值時開始提升，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)提升，直至達到預期的加固高度后停止。(6)樁頭部分的處理。當旋轉(zhuǎn)噴

16、頭提升至接近樁頂時，應從樁頂下方開始1.0m，緩慢提升旋轉(zhuǎn)射流數(shù)秒，然后緩慢向上提升，0.5m直至樁頂停在樁頂處。灌漿面。（7）如為礫石地層，為保證樁徑，可重復噴灑攪拌：按上述步驟46重復噴灑攪拌，直至將噴灑管抬高至停止位置地面、高壓泥漿泵（清水泵、空壓機），停止輸送水泥漿（水、風），旋轉(zhuǎn)噴漿管將其提升出地面，關閉鉆機。(8) 清潔。將適量的水倒入漿槽中，打開高壓泵，將所有管道中剩余的水泥漿清洗干凈，直至基本干凈。并清理附著在噴管頭上的泥土。(9) 轉(zhuǎn)變。移動打樁機進行下一個樁的施工。(10)補漿。噴射注漿作業(yè)完成后，由于漿體的分水作用，總則有不同程度的收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)空洞，水灰比為1.

17、0的水泥漿應及時填寫。(11) 插入工字梁。旋噴樁噴涂完成后，插入鋼筋。用起重機吊起5t振動錘，用連接件將鋼筋固定在錘下，打開振動錘將鋼筋插入樁底。6.3主要施工技術參數(shù)(1)單管法。漿料壓力20-40MPa，漿料比重1.30-1.49，旋轉(zhuǎn)噴射速度20rmin，提升速度0.2-0 .25m/min，噴嘴直徑2-3mm，漿料流動流量為80-100L/min（根據(jù)樁徑可加大流量）。(2) 雙管。方法漿液壓力2040MPa，壓縮空氣壓力0.70.8MPa。(3) 三重管。該法料漿壓力0.2-0.8MPa，料漿比重1.60-1.80，壓縮空氣壓力0.5-0.8MPa，高壓水壓力30-50MPa。7使

18、用的主要設備主要設備如表2所示。表2 主要設備清單設備名稱模型規(guī)格使用的工具單管法雙管法三管法高壓泥漿泵SNS-H300水流Y-2液壓泵20MPa50MPa高壓泵3XB型 3W6B50MPa3XB型 3W7B20MPa鉆機工程地質(zhì)鉆 振動鉆泥漿泵BW-150型7MPa空氣壓縮機0.8MPa, 3m3/min泥漿攪拌罐200L/分鐘灌漿管高壓軟管1922mm工作壓力8勞動力組織單機作業(yè)各班次的組織和分工見表3。表 3 單機作業(yè)各班次的組織與分工序列號職稱人數(shù)責任1監(jiān)視器1施工進度、質(zhì)量、安全全程把控2鉆機司機1操作鉆機、卸載鉆桿、維護和排除故障3抽水機1泥漿泵、清水泵的操作與維護4空氣壓縮機驅(qū)動

19、器1空壓機的操作和維護（單管方式不需要）5電工1負責鉆機、電源、電路、現(xiàn)場照明和電氣故障排除6鉗工1機械設備綜合維修7普通工人2傾倒水泥、操作混泥罐、倒灰過濾8普通工人2協(xié)助鉆機工作（卸接鉆桿、沖洗等）9技術人員1掌握施工技術、質(zhì)量，填寫工程日志和記錄全部的119質(zhì)量要求和質(zhì)量控制點9.1旋噴樁施工質(zhì)量要求旋噴樁的施工質(zhì)量要求應符合表4的要求。表4 旋噴樁施工質(zhì)量標準序列號項目內(nèi)容偏差檢查數(shù)量檢查方法及說明1合并體位（垂直和水平方向）50mm抽樣 2%，但不少于 2用經(jīng)緯儀檢查（或用鋼尺測量）2整合垂直度1.5%用經(jīng)緯儀檢查噴射混凝土管3固結(jié)體有效直徑50mm開挖0.51m深后測量4樁的無側(cè)限

20、抗壓強度不低于設計要求無側(cè)限抗壓強度試驗鉆芯取樣5復合地基承載力不低于設計要求抽樣2，但不少于1板載測試6滲透系數(shù)不低于設計要求數(shù)量按設計要求加強體或周圍井鉆孔注入（加壓）水試驗注：樁體無側(cè)限抗壓強度試驗、復合地基平板荷載試驗和滲透系數(shù)試驗的鉆芯取樣應在成樁后28天進行。9.2質(zhì)量控制點（1）正式開工前，應認真做好樁試工作，確定合理的施工技術參數(shù)和漿料配比。(2)在旋注過程中，漿液量小于注漿量的20%是正常的。若超過20%或根本不產(chǎn)生漿料，應查明原因，調(diào)整旋噴參數(shù)或改變噴嘴直徑。(3)鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不間斷。拆卸和延長鉆桿或繼續(xù)旋轉(zhuǎn)噴水時，鉆桿的搭接長度應保持在10-20厘米，以免發(fā)生

21、斷樁。(4)在旋噴過程中，如因機械故障使旋噴中斷，應重新鉆孔至樁底設計標高，然后再噴。(5) 制漿時，應嚴格按設計控制水灰比，不得隨意改變。在旋流過程中，應防止污泥沉降，降低濃度。不要使用潮濕或過期的水泥。漿料攪拌后送入吸料桶時，應用篩網(wǎng)過濾，篩網(wǎng)應小于噴嘴直徑的1/2。（6）旋噴過程中，遇到大石或大石時，可適當移動樁（根據(jù)受力情況，必要時可加樁），避免變形樁或斷樁。(7)旋轉(zhuǎn)噴涂過程中，應按表4的要求制作施工記錄。表4 旋噴記錄表項目名稱鉆孔工具高壓泵型號空壓機型號泵型號注漿管直徑噴嘴孔徑噴嘴數(shù)量速度設計設計轉(zhuǎn)速設計灌漿量漿料比水泥標簽注漿孔編號漩渦深度(男)實際有效長度(男)漩渦時間（小時

22、和分鐘）旋轉(zhuǎn)速度(轉(zhuǎn)/秒)推動速度（小姐）漩渦壓力(兆帕)灌漿量(立方米)漿料體積和殘余液體狀態(tài)供水壓力 (MPa)氣源壓力 (MPa)漩渦日期開始結(jié)束現(xiàn)場負責人： 記錄員：9.3常見質(zhì)量問題的處理(1)無漿或少量漿。通常原因是加筋土層粒徑過大，孔隙較多。可以采取以下措施：1）提高漿液濃度，可從1.1增加到1.3，繼續(xù)噴灑。2）倒入粘土漿或加入細砂和中砂，待孔隙填滿后繼續(xù)正常注入。3) 向漿料中加入骨料。4）泥球關閉后，繼續(xù)正常噴灑。5）澆筑水泥砂漿后，用粘土漿代替孔內(nèi)水泥漿，待孔隙填滿后繼續(xù)正常噴涂。(2)紙漿量太大。通常，有效噴射范圍與噴射混凝土量的不合適有關?？梢圆扇∫韵麓胧?）增加注射壓力。2）適當減小噴嘴直徑。3）適當加快提升速度。由于逸出泥漿中含有地層顆粒和泥漿的混合物，目前還沒有合適的方法來分離和回收逸出泥漿中的水泥。在施工中，常采用過濾、沉降、回收等方式調(diào)節(jié)濃度，然后再使用。(3)空洞的處理。1）噴射注漿完成后，利用靜壓連續(xù)或間歇地將漿液注入噴射孔，直至孔內(nèi)混合液凝固不下沉。2）噴射注漿完成后，對凝