地表加固高壓旋噴樁施工工藝及發(fā)展方向教學(xué)課件

地表加固高壓旋噴樁施工工藝及發(fā)展方向6、黃金時代是在我們的前面，而不在我們的后面。7、心急吃不了熱湯圓。8、你可以很有個性，但某些時候請收斂。9、只為成功找方法，不為失敗找借口(蹩腳的工人總是說工具不好)。10、只要下定決心克服恐懼，便幾乎能克服任何恐懼。因為，請記住，除了在腦海中，恐懼無處藏身。--戴爾．卡耐基。地表加固高壓旋噴樁施工工藝及發(fā)展方向地表加固高壓旋噴樁施工工藝及發(fā)展方向6、黃金時代是在我們的前面，而不在我們的后面。7、心急吃不了熱湯圓。8、你可以很有個性，但某些時候請收斂。9、只為成功找方法，不為失敗找借口(蹩腳的工人總是說工具不好)。10、只要下定決心克服恐懼，便幾乎能克服任何恐懼。因為，請記住，除了在腦海中，恐懼無處藏身。--戴爾．卡耐基。廣深港客運專線**標(biāo)**工區(qū)地表加固高壓旋噴樁施工工藝及發(fā)展方向目錄一、高壓旋噴樁發(fā)展過程及適用范圍二、高壓旋噴樁施工原理及分類三、高壓旋噴樁施工工藝四、高壓旋噴樁發(fā)展方向旋噴樁加固利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定的深度，依靠水泥漿攪拌系統(tǒng)、高壓注漿泵等設(shè)備，以20

～40Mpa的壓力把水泥漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層。當(dāng)能量大、速度和脈動狀的射流，其動壓大于土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，土顆粒便從土層中剝落下來。一部分細(xì)顆粒隨漿液或水冒出地面，其余土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等力的作用下，與漿液攪拌混合，漿液凝固后，便在土層中形成一個固結(jié)體。

旋噴法施工時，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)并提升，固結(jié)體呈圓柱狀。主要用于加固土體質(zhì)量，提高土體的抗剪強(qiáng)度，改善土的變形性質(zhì)，減少建筑支檔土壓力，也可組成閉合的帷幕，用于阻擋地下水流和治理流沙，可靠性好。旋噴樁可以根據(jù)工程實際情況設(shè)計為單樁承載、多樁承載和復(fù)合地基幾種形式。二、高壓旋噴樁施工原理及分類分類：根據(jù)機(jī)具的不同分為，單管法，二重管法，三重管法。根據(jù)成樁形式分旋噴注漿、定噴注漿和擺噴注漿成樁直徑的區(qū)別：單管法的成樁直徑較小，一般為0.3～0.8m，雙管法在1.0m左右，三重管法一般在0.8m～2.0m左右，但成樁強(qiáng)度較低。成樁形式的區(qū)別：高壓噴射注漿法所形成的固結(jié)體形狀與噴射流移動方向有關(guān)，旋噴后成柱樁，擺噴后成壁狀，定噴后成塊狀。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：高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈沖形式?jīng)_擊破壞土體，使土體出現(xiàn)空穴，土體裂隙擴(kuò)張?；旌蠑嚢枳饔?。鉆桿在旋轉(zhuǎn)提升過程中，在射流后部形成空隙，在噴射壓力下，迫使土粒向著與噴嘴移動方向相反的方向（即阻力小的方向）移動位置，與漿液攪拌混合形成新的結(jié)構(gòu)。升揚置換作用（三重管法）。高速水射流切割土體的同時，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充。充填、滲透固結(jié)作用。高壓水泥漿迅速充填沖開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。壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中，在破碎部位邊緣還有剩余壓力，并對土層可產(chǎn)生一定壓密作用，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。

單管法：單層噴射管，僅噴射水泥漿。通過單根管路，利用高壓泥漿（20MPa～30MPa）噴射沖切破壞土體，成樁直徑一般40～50cm。其加固質(zhì)量好，施工速度快和成本低，但固結(jié)體較小。

二重管法：又稱漿液氣體噴射法，是在單管法的基礎(chǔ)上又加以壓縮空氣，并使用雙通道的二重注漿管。在管的底部側(cè)面有一個雙重噴嘴，高壓漿液以20MPa左右的壓力從內(nèi)噴嘴中高速噴出，在射流的外圍加以0.8MPa左右的壓縮空氣噴出，同時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，最后在土中形成直徑明顯增加的柱狀固結(jié)體，達(dá)到0.8m～1.5m。

三重管法：是一種漿液、水、氣噴射法，使用分別輸水、氣、漿液三種介質(zhì)的三重注漿管，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，可以減少水射流和與周圍介質(zhì)的摩擦，避免水射流過早霧化，增強(qiáng)水射流的切割能力，也借空氣的上升力把被破碎的土由地表排除，形成較大的空隙，在地基中形成較大的負(fù)壓區(qū)，攜帶另一個噴嘴噴出的低壓力水泥漿充填空隙，注入到被切割、攪拌的地基中，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運動，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成較大的固結(jié)體，達(dá)到加固目的，其加固直徑可達(dá)800～2000mm。

旋噴樁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τ、噴嘴直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴嘴直徑d成正比，與提升速度S、土的抗剪強(qiáng)度τ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)。三、高壓旋噴樁施工工藝工藝設(shè)計要求:加固體直徑的確定旋噴樁直徑與現(xiàn)場土質(zhì)、土體強(qiáng)度和噴射壓力、流量、提升速度和漿液稠度等諸多因素有關(guān)，當(dāng)無試驗資料時可參考工程經(jīng)驗，如表1。當(dāng)?shù)貙映蓸峨y度大，難以噴射成樁時，需要根據(jù)地層情況通過現(xiàn)場做試驗樁確定旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)，達(dá)到要求的樁徑和成樁質(zhì)量。

布置形式樁的平面布置形式需根據(jù)加固的目的給予考慮，分離布置的單樁可用于基礎(chǔ)的承重，排樁、板墻可用作防水帷幕，整體加固則常用于防止基坑底部的涌土或提高土體的穩(wěn)定性，水平封閉樁可用于形成地基中的水平隔水層。圖5為一般樁的平面布置形式。噴注種類土的類別單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砂礫20＜N＜300.6±0.21.0±0.31.2±0.3表1旋噴樁直徑參考值（m）注：表中N為標(biāo)準(zhǔn)貫入實測錘擊數(shù)。圖5一般樁的平面布置形式圖漿量計算有兩種方法，即體積法和噴量法，取大者作為設(shè)計噴射漿量。體積法：噴量法：式中Q

——需要的噴漿量（m3）；

De——旋噴固結(jié)體直徑（m）；

D0——注漿管直徑（m）；

K1——填充率，0.75～0.9；h1——旋噴長度（m）；K2——未旋噴范圍土的填充率，0.5～0.75；h2——未旋噴長度（m）；β——損失系數(shù)，0.1～0.2；ν——提升速度（m/min）；H——噴射長度（m）；q——單位噴漿量（m3/min）。根據(jù)計算所需的噴漿量和設(shè)計的水灰比，即可確定水泥的使用數(shù)量。

漿量計算旋噴樁施工工藝:

工法選擇：工法選擇不當(dāng)，會使加固效果達(dá)不到設(shè)計要求，不僅會造成外部水土流失、坍塌等風(fēng)險，還將導(dǎo)致工程造價成倍增加。根據(jù)本工程加固地質(zhì)情況及施工條件限制，選用高壓旋噴樁對地層加固。加固范圍主要為粉質(zhì)粘土層、砂質(zhì)粘性土層、砂土層、全風(fēng)化變質(zhì)砂巖、強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖。旋噴工藝采用成樁直徑較大的三重管旋噴法，以減少孔數(shù)和旋噴工作量，保證旋噴樁加固質(zhì)量，降低成本。加固原則：盾構(gòu)隧道洞頂土體強(qiáng)度底，通過加固，改變土體強(qiáng)度，提高土體穩(wěn)定性；隧道經(jīng)過上軟下硬的復(fù)合地層，土質(zhì)不均，通過加固，改變軟弱土體強(qiáng)度，減小土體強(qiáng)度差異；確保盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中，上部土體失穩(wěn)，導(dǎo)致地表過大沉降和塌陷，減小土體強(qiáng)度差異和地層不整合程度，避免刀具和刀盤異常磨損。試樁目的

第一區(qū)間剩余盾構(gòu)段有6個加固段，分段里程為：DK108+310～DK108+425，115m；DK108+440～DK108+470，30m；DK108+485～DK108+495，10m；DK108+520～DK108+540，20m；DK108+790～DK109+015，225m；DK109+085～DK109+250，165m。在大面積施工前需要做試樁試驗，來確定合理的施工工藝及提桿速度和泵漿壓力大小才能滿足旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)，由此確定高壓旋噴樁的施工工藝及施工技術(shù)參數(shù)，以確保大面積施工時高壓旋噴樁的施工質(zhì)量。第一段加固試樁：試樁數(shù)量不少于3根（不在同一地點）。試樁里程DK108+300～DK108+310，9根樁，分為3組，2組試驗樁徑Φ800，樁間距600mm，1組試驗樁徑Φ600，樁間距500mm。結(jié)合本工程實際，僅介紹三管法旋噴樁施工工藝。測量放線定位引孔鉆機(jī)就位搬遷鉆進(jìn)成孔清孔移鉆插入高噴管高噴作業(yè)回灌漿液配置泵送啟動高壓泵送水啟動高壓機(jī)送風(fēng)開孔檢查換漿清渣試噴檢查觀察高噴參數(shù)孔內(nèi)保持滿漿三管法旋噴樁工藝流程三管旋噴施工工序場地三通一平樁位測設(shè)鉆機(jī)就位鉆孔漿液配置下噴射管噴射作業(yè)沖洗管路廢漿處理移動機(jī)具將鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上。回灌施工記錄場地三通一平施工前對場地平整，供水、供電、行車道路進(jìn)行規(guī)劃。挖好排漿溝，設(shè)置回漿池，漿液回收處理，防止污染環(huán)境。樁位測設(shè)

根據(jù)設(shè)計圖紙，進(jìn)行布孔，測量放線，準(zhǔn)確定出樁位。鉆機(jī)就位鉆機(jī)應(yīng)垂直于地面且擺放平穩(wěn)，放線樁位與設(shè)計樁位的偏差不得大于50mm。要求鉆機(jī)安放保持水平，鉆桿保持垂直，其傾斜度不得大于1.5%。鉆孔

把鉆機(jī)移至鉆孔位置后，對準(zhǔn)孔位用水平尺掌握機(jī)臺水平，立軸垂直、墊牢機(jī)架、鉆機(jī)的垂直度滿足精度要求，經(jīng)技術(shù)人員驗測合格后方可開鉆。如發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)傾斜，則停機(jī)找平后再開鉆。鉆進(jìn)成孔，孔徑為Φ150mm，嚴(yán)格按已定樁位進(jìn)行成孔，平面位置偏差不得大于50mm，采用原土造漿護(hù)壁。鉆進(jìn)過程中，遇到異常情況及時查明原因，采取相應(yīng)措施，對地層變化、顆粒大小、硬度等要詳細(xì)記錄，鉆孔結(jié)束后，由技術(shù)人員進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格后方可移位進(jìn)行下一個孔的鉆進(jìn)。5.漿液配制攪拌本工程旋噴樁漿液采用水灰比為1:1～1:1.5的水泥漿。水泥要過篩，且為了防止水泥漿離析，應(yīng)在灰漿機(jī)中不停攪動。在實際施工時，可使用比重計隨時測量漿液比重，水灰比1:1的水泥漿液比重為1.49，并做好比重測試記錄。首先將水加入桶中，再將水泥倒入，開動攪拌機(jī)攪拌10～20分鐘，而后擰開攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網(wǎng)（孔徑為0.8mm），過濾后流入漿液池，然后通過泥漿泵抽進(jìn)第二道過濾網(wǎng)（孔徑為0.8mm），第二次過濾后流入漿液桶中，待壓漿時備用。下噴射管將噴射臺車移至成孔處，在插入旋噴管前先檢查高壓水與空氣噴射情況，各部位密封圈是否封閉，先在地面進(jìn)行漿、氣試噴，檢查各項工藝參數(shù)符合設(shè)計要求后將噴射管下至設(shè)計深度，經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)檢人員檢查認(rèn)可后方可進(jìn)行高噴注漿施工。如因塌孔插入困難時，可用低壓水（0.1～2MPa）沖孔，邊下管邊射水，但須把高壓水噴嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。噴射過程中如遇特殊情況，如漿壓過高或噴嘴堵塞等，應(yīng)將噴射管提出地面進(jìn)行處理，處理好后再進(jìn)行施工。

7.噴射作業(yè)噴嘴直徑、提升速度、旋噴速度、噴射壓力、排量等旋噴參數(shù)根據(jù)試樁結(jié)果來確定。開始時，先送高壓水，再送水泥漿和壓縮空氣。一般情況下，壓縮空氣可晚送30s，然后再進(jìn)行邊旋轉(zhuǎn)、邊提升、邊噴射作業(yè)。噴射時，應(yīng)先達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿量后再逐漸提升注漿管。中間發(fā)生故障時，應(yīng)停止提升和旋噴，以防柱體中斷，同時立即進(jìn)行檢查排除故障；如發(fā)現(xiàn)有漿液噴射不足，影響樁體的直徑時，應(yīng)進(jìn)行復(fù)核。因故停工時，必須做好接樁措施，一般接樁長度＞0.5m。在旋噴過程中，冒漿量應(yīng)控制在10%～25%之間。噴到樁高后應(yīng)迅速拔出注漿管，用清水沖洗管路，防止凝固堵塞。相鄰兩樁之間的施工間隔時間應(yīng)不小于48h，間距應(yīng)不大于4～6m。針對不同地質(zhì)土層的特征，要采取相對的措施來完成注漿。特別對硬土及粘土部位，深部土層要適當(dāng)放慢提升速度和旋轉(zhuǎn)速度或提高旋噴壓力等。

復(fù)噴在不改變旋噴技術(shù)參數(shù)的條件下，對同一土層作重復(fù)注漿（噴到頂再下鉆重噴該部位），第一遍用高壓清水和氣切割土體，不噴水泥漿，第二遍復(fù)噴時全部噴漿，能增加土體破壞有效長度，從而加大固結(jié)體的直徑或長度并提高固結(jié)體強(qiáng)度，復(fù)噴的次數(shù)愈多固結(jié)體直徑加長的效果愈好。8.沖洗管路噴射施工完畢后，應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿?？砂阉酀{換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除。廢漿處理噴射注漿施工中，將產(chǎn)生不少廢棄漿液。為確保場地整潔和順利施工，在施工前擬在場地內(nèi)設(shè)置泥漿池，泥漿在施工中抽排匯入泥漿池中，待泥漿固結(jié)后再外運處理。移機(jī)到下一循環(huán)移動樁機(jī)進(jìn)行下一根樁的施工。回灌噴射結(jié)束后，隨即在噴射孔內(nèi)進(jìn)行靜壓充填灌漿，直到漿面不再下沉為止，回灌漿液一般采用鄰孔高噴冒漿靜壓充填。記錄

施工中鉆孔、高噴的各道工序應(yīng)詳細(xì)、及時、準(zhǔn)確記錄，所有記錄需按要求使用統(tǒng)一表格。三管高壓旋噴樁參數(shù)項目調(diào)整參數(shù)以前參數(shù)壓縮空氣氣壓（MPa）0.8～1.00.6~0.86m3氣量（m3/min）1.5～2.01.5~2.0水壓力（MPa）32～4035～45流量（L/min）100～120100～120噴嘴個數(shù)及直徑1.5～1.6mm1.8～2.0mm水泥漿壓力（MPa）10～1510～15流量（L/min）80～10080～100水灰比1：11：1提升速度（cm/min）5～88～10旋轉(zhuǎn)速度（r/min）

9～109~10表2三管旋噴參數(shù)參考序號項目名稱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查方法1鉆孔垂直度允許偏差≤1.5%實測或經(jīng)緯儀測鉆桿2鉆孔位置允許偏差≤±50mm尺量3鉆孔深度允許偏差±200mm尺量4水壓、氣壓、漿壓按設(shè)定參數(shù)指標(biāo)查看壓力表5樁體直徑允許偏差≤50mm沿樁頭開挖1.5～2.0m處用尺量6水泥漿液初凝時間不超過20小時觀察7水泥土強(qiáng)度Qu(28)≥2.5MPa

沿樁間咬合處取芯試驗檢驗8水灰比1：1～1：1.5試驗檢驗選擇表3旋噴樁施工技術(shù)要求表施工后檢查施工后主要對加固土體進(jìn)行檢查，包括：①固結(jié)土體的整體性及均勻性；②固結(jié)土體的有效直徑；③固結(jié)土體的強(qiáng)度；④固結(jié)土體的抗?jié)B性；成樁質(zhì)量檢查質(zhì)量檢驗時間、內(nèi)容施工對噴射施工質(zhì)量的檢驗，應(yīng)在高壓噴射注漿結(jié)束后1周，檢查內(nèi)容主要為加固區(qū)域內(nèi)取芯實驗等。質(zhì)量檢驗數(shù)量、部位檢驗點的數(shù)量為施工注漿孔數(shù)的2%，對不足20孔的工程，至少應(yīng)檢驗3個點，不合格者應(yīng)進(jìn)行補噴。檢驗點應(yīng)布置在下列部位：樁間咬合處、施工中出現(xiàn)異常情況的部位。檢驗方法旋噴樁的檢驗可采用鉆孔取芯方法進(jìn)行。鉆孔取芯：在已施工好的固結(jié)體中鉆取巖芯，并將其做成標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗，檢查內(nèi)部樁體的均勻程度無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。注意事項1.在旋噴樁施工區(qū)最外圍的一排樁采用1,5,9…間隔跳打的方法進(jìn)行施工，圍內(nèi)部采用不跳樁按次序施工。2.鉆機(jī)或旋噴機(jī)就位時機(jī)座要平穩(wěn)。3.噴射注漿前要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)。設(shè)備的壓力和排量必須滿足設(shè)計要求，管路系統(tǒng)的密封圈必須良好各通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物。4.噴射注漿作業(yè)后，由于漿液析水作用，一般均有不同程度收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，所以應(yīng)及時用回漿進(jìn)行補灌。5.在噴射注漿過程中，應(yīng)觀察冒漿的情況，以及時了解土層情況，噴射注漿的大致效果和噴射參數(shù)是否合理。采用單管或一重管噴射注漿時，冒漿量小于注漿量20%為正常現(xiàn)象，超過20%或完全不冒漿時，應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)的措施。若系地層中有較大空隙引起的不冒漿，可在漿液中摻加適量速凝劑或增大注漿量，如冒漿過大，可減少注漿量或加快提升和回轉(zhuǎn)速度，也可縮小噴嘴直徑，提高噴射壓力。6.在開鉆前根據(jù)管線圖摸清管線位置及走向，遇有不明管線應(yīng)及時向上級匯報。壓力上不去產(chǎn)生原因⑴安全閥和管路安接頭處密封圈不嚴(yán)而有泄漏現(xiàn)象。⑵泵閥損壞，油管破裂漏油。⑶安全閥的安全壓力過低，或吸漿管內(nèi)留有空氣或密封圈泄漏。預(yù)防措施及處理方法應(yīng)停機(jī)檢查，經(jīng)檢查后壓力自然上升，并以清水進(jìn)行調(diào)壓試驗，以達(dá)到所要求的壓力為止。壓力驟然上升產(chǎn)生原因⑴噴嘴堵塞。⑵高壓管路清洗不凈，