03003高壓噴射注漿旋噴樁施工

1適用范圍高壓噴射注?漿法（旋噴樁法）適用于淤泥?、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和?碎石土等的?地基加固。旋噴樁法可?用于永久性?工程的地基?加固，使用于工程?興建之前，高層箱基的?地基加固，提高地基的?承載能力，也可使用于?工程落成之?后，使不少沉裂?嚴(yán)重?cái)M報(bào)廢?或在建建筑?物沉裂、傾斜要減重?拆層的，經(jīng)旋噴加固?后得到制止?沉裂及斜偏?。也可以用于?臨時(shí)工程，例如基坑開?挖中防止基?坑隆起、流砂，采用定噴用?作防滲帷幕?，增加邊坡穩(wěn)?定性，防止土體滑?動(dòng)。旋噴樁徑一?般為0.5～1.4m，最大樁徑為?2m，樁長(zhǎng)深達(dá)4?5m，其抗壓強(qiáng)度?高達(dá)5～10MPa?，滲透系數(shù)可?降低至10?-7～10-8cm／s，此外，對(duì)混凝土灌?注樁存在質(zhì)?量問題，例如裂縫、斷樁、縮頸、樁長(zhǎng)不足等?，可依據(jù)工程?檔案資料查?明原因，采用旋噴高?壓噴漿作出?補(bǔ)救處理。2引用標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)?計(jì)規(guī)范》（DGJ08?—11—1999）《地基與基礎(chǔ)?工程施工及?驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ20?2—83）《建筑地基處?理技術(shù)規(guī)范?》（JGJ79?-91）1998版?3施工準(zhǔn)備3.1材料3.1.1漿液材料及?配方漿液材料以?水泥為主要?材料，加入不同外?加劑后，可具有速凝?早強(qiáng)、抗凍等性能?。對(duì)于一般無?特殊要求的?工程普通型?用42.5級(jí)普通硅?酸鹽水泥，不加任何外?加劑的純水?泥漿，固結(jié)體28?天的抗壓強(qiáng)?度最大可達(dá)?1～2MPa。固結(jié)體的強(qiáng)?度和抗?jié)B性?能（MPa）表1配漿用水淡水海水海水加2%CaCl2?灰砂比1：41：41：4抗?jié)B壓力（養(yǎng)護(hù)50天?）0.5670.5170.583抗折強(qiáng)度（養(yǎng)護(hù)80天?）2.5252.5192.450抗壓強(qiáng)度（養(yǎng)護(hù)60天?）5.9587.6257.494漿液配方及?性能表2水灰比外加劑凝結(jié)時(shí)間結(jié)合率備注名稱占水泥重（%）h—min（%）1：1CaCl2?28—0080采用425?號(hào)普通37—0088硅酸鹽水泥?三乙醇胺0.037—101：10.007—45同上NaCl0.037—100.56—45020—001.2：1CaCl2?312—0076—85三乙醇胺0.0514—0075—85NaCl0.514—0075—803.1.2噴漿量可按?下列兩種方?法計(jì)算（取其大者作?為噴射漿量?）噴量法以單?位時(shí)間噴射?的漿量及噴?射持續(xù)時(shí)間?計(jì)算出漿量?Q=H/V×q（1+）式中Q——一根樁灌注?漿液用量（m3）；H——旋噴長(zhǎng)度（m）；V——旋噴提升速?度（m/min）q——泵的排漿量?（m3/min）；——漿液損失系?數(shù)，通常0.1～0.2。根據(jù)計(jì)算所?需的噴漿量?和設(shè)計(jì)的水?灰比，即可確定水?泥的使用數(shù)?量。體積法Q=/4·De2k1?h1（i+）+/4·D02k2?h2式中Q——需要用的漿?量（m3）；De——旋噴體直徑?（m）；D0——注漿管直徑?（m）；k1——填充率（0.75～0.9）；h1——旋噴長(zhǎng)度（m）；k2——未旋噴范圍?的填充率（0.5～0.75）；h2——未旋噴長(zhǎng)度?（m）；——損失系數(shù)（0.1～0.2）。3.1.3對(duì)地下水豐?富的工程需?要在水泥漿?中摻人速凝?早強(qiáng)劑，通常有氯化?鈣、水玻璃及三?乙醇胺等，用量為水泥?用量的2％～4％，早期強(qiáng)度能?提高1.6～2.4倍。3.1.4旋噴固結(jié)體?的平均抗壓?強(qiáng)度為20?MPa以上?高強(qiáng)型，一般注漿用?的水泥要求?不低于52?5號(hào)普通硅?酸鹽水泥，通常摻入高?效能擴(kuò)散劑?有NNO、NR3、NaNa2?、Na2Si?O3等。3.1.5對(duì)于有抗?jié)B?要求的旋噴?固體，不宜使用礦?渣水泥，如僅要求抗?滲而無抗凍?要求的可使?用火山灰質(zhì)?水泥，在水泥漿中?摻入2％～4％的水玻璃串?（Na2O·nSiO2），注漿用的水?玻璃模數(shù)要?求在2.4～3.4較為合適?，濃度要求3?0～45波美度?為宜。3.1.6對(duì)改善型，在水泥漿中?摻入膨潤(rùn)土?，使?jié){液懸浮?性增加，而減少水泥?顆粒沉淀量?，以至漿液的?析水率減小?，穩(wěn)定性強(qiáng)，其配方為：水：水泥：陶土：堿（水玻璃）＝1：1：3：0.0009（重量比）3.1.7在水泥漿液?中摻入其他?外加劑，如鋁酸鈉、三乙醇胺（NR3）、—萘磺酸鹽甲?醛縮合物（NF）、氧節(jié)——節(jié)樹脂磺酸?鹽（CRS）、亞甲基二萘?磺酸鈉（NNO）、沸石粉等，按不同要求?的流動(dòng)性和?穩(wěn)定度凝結(jié)?時(shí)間或提高?抗壓強(qiáng)度作?適當(dāng)選擇。3.2作業(yè)條件旋噴注漿加?固方案擬定?前需要進(jìn)行?實(shí)施性調(diào)查?及工作準(zhǔn)備?。3.2.1工程地質(zhì)資?料，各鉆孔柱狀?圖及地質(zhì)剖?面圖，有各土層的?物理力學(xué)特?性、化學(xué)成分，各種要求參?數(shù)齊全。3.2.2旋噴體作端?承樁時(shí)，應(yīng)注意持力?層頂面的起?伏變化情況?，用作摩擦樁?時(shí)注意土層?不均勻性，有無軟弱夾?層。3.2.3室內(nèi)配方，為了解噴射?注漿后樁體?可能具有的?強(qiáng)度和決定?漿液合理配?合比，必須取現(xiàn)場(chǎng)?各層土樣，在室內(nèi)按不?同的含水量?和配合比進(jìn)?行配方試驗(yàn)?，優(yōu)選出最合?理的漿液配?方（參閱表1、2）。3.2.4根據(jù)估計(jì)噴?射直徑來選?用噴射注漿?的種類和噴?射方式。3.2.5旋噴樁其樁?距L以旋噴?直徑2～3倍為宜，布樁形式按?工程需要而?定。4操作工藝旋噴樁是在?普通化學(xué)注?漿法（靜壓灌漿）的基礎(chǔ)上發(fā)?展起來的加?固土體的一?種新方法，是采用高壓?射水掘削巖?土的一項(xiàng)技?術(shù)。用高壓泵（一般為15?～25MPa?）把水泥系或?水玻璃系漿?液通過鉆桿?端頭的特殊?噴嘴，以高速噴入?土層，噴嘴在噴漿?液時(shí)，一面緩慢旋?轉(zhuǎn)（20r／min），一面徐徐提?升（一般為15?～30cm／min）高壓漿液的?水平射流，不斷切削土?層，并使強(qiáng)制切?削下來的土?與漿液進(jìn)行?攪拌混合，最后在噴射?力的有效射?程范圍內(nèi)形?成一個(gè)由圓?狀混合物連?續(xù)堆積成圓?形凝柱體。4.1旋噴是高壓?射漿（旋噴、定噴、擺噴）中的一種，在土中可能?形成圓柱狀?、盤狀、壁狀和扇狀?等單一形狀?或兩種形狀?綜合固結(jié)體?（水泥—土體），旋噴注漿旋?工工藝流程?如下圖。高壓噴射注?漿作業(yè)插管高壓噴射注?漿作業(yè)插管鉆孔鉆機(jī)就位調(diào)整鉆架角?鉆機(jī)就位調(diào)整鉆架角?度拔管噴射結(jié)束試管器械清洗拔管噴射結(jié)束試管器械清洗打打管泥漿的排池?處理作業(yè)泥漿的排池?處理作業(yè)旋噴注漿施?工工藝流程?圖4.2一般都是先?把液漿管下?（打）到預(yù)定加固?范圍最深點(diǎn)?，然后自下而?上進(jìn)行高壓?噴射注漿（加凝固劑）切割土體，將開孔和灌?注樁體同時(shí)?進(jìn)行，一次成樁，其工作步驟?為：4.2.1鉆機(jī)就位：鉆機(jī)需平置?于牢固堅(jiān)實(shí)?的地方，鉆桿（注漿管）對(duì)準(zhǔn)孔位中?心，偏差不超過?10mm，打斜管時(shí)需?按設(shè)計(jì)調(diào)整?鉆架角度。4.2.2鉆孔下管或?打管：鉆孔的目的?是將注漿管?順利置入預(yù)?定位置，可先鉆孔后?下管，亦可直接打?管，在下（打）管過程中，需防止管外?泥砂或管內(nèi)?水泥漿小塊?堵塞噴嘴。4.2.3試管：當(dāng)注漿管置?入土層預(yù)定?深度后應(yīng)用?清水試壓，若注漿設(shè)備?和高壓管路?安全正常，則可攪拌制?作水泥漿開?始高壓注漿?作業(yè)。4.2.4高壓注漿作?業(yè)：漿液的材料?、種類和配合?比，要視加固對(duì)?象而定，在一般情況?下，水泥漿的水?灰比為1：1～0.5，若用以改善?灌注樁樁身?質(zhì)量，則應(yīng)減小水?灰比或采用?化學(xué)漿。高壓射漿自?下而上連續(xù)?進(jìn)行，注意檢查漿?液初凝時(shí)問?、注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)和提升?速度等參數(shù)?，應(yīng)符合設(shè)計(jì)?要求。噴射壓力高?即射流能量?大，加固長(zhǎng)度大?，效果好，若提升速度?和旋轉(zhuǎn)速度?適當(dāng)降低則?加固長(zhǎng)度，隨之增加，在射漿過程?中參數(shù)可隨?土質(zhì)改變，若參數(shù)不當(dāng)?，則容易使?jié){?量增大。4.2.5噴漿結(jié)束與?撥管：噴漿由下而?上至設(shè)計(jì)高?度后，撥出噴漿管?，噴漿即告結(jié)?束，把漿液填入?注漿孔中，多余的清除?掉，但需防止?jié){?液凝固時(shí)產(chǎn)?生收縮的影?響，撥管要及時(shí)?，切不可久留?孔中，否則漿液凝?固后不能撥?出。4.2.6漿液沖洗：當(dāng)噴漿結(jié)束?后，立即清洗高?壓泵、輸漿管路、注漿管及噴?頭。4.3旋噴法形式?有單管法、二重管法、三重管法、多重管法、干噴法，各具特色，可根據(jù)工程?要求和土質(zhì)?任意選用。4.3.1單管法：?jiǎn)为?dú)噴射高?壓水泥漿的?單管法，使用42mm或?50mm的?地質(zhì)鉆桿為?注漿管、噴射流為漿?液，以20MP?a壓力從噴?嘴中噴出，直接沖擊切?割土體，樁徑一般為?0.3～0.8m。深度達(dá)20?m。4.3.2二重管法：高壓水泥漿?液和壓縮空?氣同軸噴射?的二重管法?，使用了雙通?道的二重管?，分別輸送漿?液和空氣二?種介質(zhì)，噴射流為漿?液及空氣，以20MP?a的高壓漿?液噴射流外?環(huán)繞一圈0?.7MPa的?空氣噴射流?，在它們共同?作用下破壞?土體。樁徑介于單?重管與三重?管之間，一般為0.8～1m，深度達(dá)20?m。4.3.3三重管法：高壓水、壓縮空氣和?水泥漿同軸?噴射的三重?管法，施工時(shí)預(yù)先?用鉆機(jī)（或振動(dòng)樁機(jī)?）鉆成直徑為?150～219cm?的孔，然后將三重?旋噴管（TY—301型）插入孔內(nèi)旋?噴，使用三根管?子重合在一?起，互不相通的?三重管，分別輸送水?、空氣和漿液?三種介質(zhì)，噴射流為水?和空氣，即20MP?a的水噴射?流，外環(huán)繞一圈?0.7MPa的?空氣，漿液填充噴?射流造成的?空隙，樁徑一般為?1一2m，深度達(dá)30?m。4.4清水開孔、二次成樁旋?噴新工藝清水開孔噴?注漿是將開?孔與成樁工?藝分開進(jìn)行?，開孔使用高?壓清水由上?至下，即鉆機(jī)立好?以后，噴嘴即噴出?壓力為20?MPa以上?高壓清水，用高壓水沖?切土，旋轉(zhuǎn)鉆桿，并按每分鐘?20cm速?度往下鉆，使噴射流成?扁平的螺旋?形沖切鉆桿?周圍土體，形成圓柱形?的空孔，鉆桿不斷往?下鉆，由高壓水沖?切出的泥漿?不斷上冒，鉆孔不斷加?深，鉆孔下至預(yù)?定設(shè)計(jì)深度?，鉆孔邊即告?完成。待鉆桿下至?預(yù)定深度后?，將噴射高壓?水換成噴射?高凝固漿液?（水泥漿或水?泥化學(xué)漿）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并徐徐提升?鉆桿，借噴射旋轉(zhuǎn)?提升的協(xié)調(diào)?作用，將凝固漿液?和原鉆孔中?的沉渣以及?新的沖切土?體旋轉(zhuǎn)成一?體，從而固化成?樁，鉆桿提升到?哪里，樁體就在哪?里形成。5質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5.1保證項(xiàng)目5.1.1旋噴樁使用?的水泥品種?、標(biāo)號(hào)、水泥漿的水?灰比和外加?劑的品種、摻量必須符?合設(shè)計(jì)要求?。檢驗(yàn)方法：檢查出廠證?明、合格證、試驗(yàn)報(bào)告。5.1.2現(xiàn)場(chǎng)載荷試?驗(yàn)：確定單樁承?載力。5.1.3開挖檢查：旋噴樁體凝?固七天后，經(jīng)開挖作直?觀檢查，現(xiàn)場(chǎng)取樣、加工成標(biāo)準(zhǔn)?試塊立方體?，檢驗(yàn)單軸抗?壓強(qiáng)度。5.2基本項(xiàng)目5.2.1旋噴樁深度?、直徑、整體性、樁體強(qiáng)度等?及其物理力?學(xué)性能必須?符合設(shè)計(jì)要?求。檢驗(yàn)方法：鉆孔取樣檢?驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫?入度試驗(yàn)、平板荷載試?驗(yàn)、開挖檢查和?檢查施工日?志。5.2.2冒漿體試塊?試驗(yàn)，取施工過程?中冒漿體試?驗(yàn)其物理性?能，作為判斷強(qiáng)?度參數(shù)，所取冒漿應(yīng)?選取噴射后?期的，即水泥與土?混合狀態(tài)較?接近地下實(shí)?際混合狀態(tài)?的冒漿。5.2.3檢查樁體均?勻性，鉆孔取芯，并可檢驗(yàn)抗?壓強(qiáng)度。5.2.4鉆孔注水試?驗(yàn)，檢查滲透性?。5.2.5標(biāo)貫試驗(yàn)，成樁兩周后?進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)觸探擊?數(shù)N10用?對(duì)比法來判?斷樁身強(qiáng)度?。5.3允許偏差旋噴樁的質(zhì)?量允許偏差?和檢驗(yàn)方法?應(yīng)符合下表?規(guī)定。檢查數(shù)量：按樁數(shù)抽查?5％。旋噴樁的允?許偏差項(xiàng)目允許偏差檢驗(yàn)方法樁體中心位?置50拉線及尺量?檢查鉆孔垂直度?1.5H/100用測(cè)斜儀或?吊線和尺量?檢查注：本標(biāo)準(zhǔn)參照?國(guó)際建筑安?裝工程質(zhì)量?檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)?準(zhǔn)。6施工注意事?項(xiàng)6.1避免工程質(zhì)?量通病6.1.1鉆機(jī)就位后?應(yīng)進(jìn)行水平?、垂直校正，鉆桿應(yīng)與樁?位吻合，偏差控制在?10mm內(nèi)?。6.1.2旋噴樁施工?前必須確定?旋噴參數(shù)（旋噴速度、提升速度、噴嘴直徑），參閱下表旋噴施工主?要技術(shù)參數(shù)?項(xiàng)目單管法二重管法三重管法噴嘴直徑（mm）2～32～32～3參噴嘴個(gè)數(shù)（個(gè)）21～21～2數(shù)旋噴速度（r/min）20105～15提升速度（m/min）20～25105～15高壓壓力（MPa）20～4020～4020～40機(jī)泵流量（L/min）60～120（漿液）60～120（漿液）60～120（水）具空壓壓力（MPa）—77性機(jī)流量（L/min）—1～31～3能泥漿壓力（MPa）——20～50泵流量（L/min）——100～150漿液配合比水：水泥：陶土：堿=1.5：1：0.03：0.0009旋噴深層長(zhǎng)?樁，倘若單一固?定旋噴參數(shù)?形成直徑不?均，上部較粗，下部較細(xì)的?固結(jié)體，嚴(yán)重影響旋?噴固結(jié)體的?質(zhì)量和抗?jié)B?作用，則應(yīng)根據(jù)不?同深度、不同土質(zhì)情?況變化，選擇合適的?旋噴參數(shù)（見以下兩表?），才能獲得均?勻密實(shí)的長(zhǎng)?樁。旋噴注漿加?固土體的直?徑（m）土質(zhì)單管法二重管法三重管法多重管法0<N<101.20.21.60.32.20.3粘性土10<N200.80.21.20.31.80.320<N300.60.20.80.31.20.30<N<101.00.21.40.32.00.32～4砂性土10<N200.80.21.20.31.60.320<N300.60.21.00.31.20.3砂礫20<N300.60.21.00.31.20.3注：1定噴加固土?的長(zhǎng)度約為?旋噴長(zhǎng)度的?1倍。2N為標(biāo)貫值?。高壓噴射注?漿固結(jié)體性?質(zhì)固結(jié)體性質(zhì)?單管法二重管法三重管法單樁垂直極?限荷載（N）500～6001000～12002000單樁水平極?限荷載（N）30～40最大抗壓強(qiáng)?度（MPa）砂類土10?～20，粘性土5～10，黃土5～10，砂礫8～20平均抗拉強(qiáng)?度/平均抗壓強(qiáng)?度1/5～1/10彈性模量（MPa）K×103干密度（g/cm3）砂類土1.6～2.0粘性土1.4～1.5黃土1.3～1.5滲透系數(shù)（cm/s）砂類土10?－5～10－6粘性土10?-6～10-7砂礫10-6～10-7c（MPa）砂類土0.4～0.5粘性土0.7～1.0（角度）砂類土30?～40粘性土20?～30N（擊數(shù)）砂類土30?～50粘性土20?～30彈性波速P波砂類土2～3粘性土1.5～20（km/s）S波砂類土1.0～1.5粘性土0.8～1.0化學(xué)穩(wěn)定性?能較好6.1.3旋噴樁管達(dá)?到預(yù)定深度?后，應(yīng)進(jìn)行高壓?射水試驗(yàn)，合格后方可?噴射漿液，待達(dá)到預(yù)定?壓力排量后?，再逐漸提升?旋噴管，深層旋噴時(shí)?應(yīng)先噴漿后?旋噴和提升?，防止注漿管?扭斷。6.1.4旋噴冒漿處?理6.1.4.1冒漿：旋噴時(shí)高壓?噴射流在地?基中切削破?壞土體，其加固范圍?就是噴射距?離加上滲透?部分長(zhǎng)度為?半徑的圓柱?體。一部分細(xì)小?的土粒被噴?射漿液所置?換，隨著液流被?帶到地面上?（俗稱冒漿），其余與漿液?攪拌混合。6.1.4.2在旋噴過程?中往往有一?定數(shù)量土粒?隨著一部分?漿液沿著注?漿管壁冒出?地面，通過對(duì)冒漿?觀察，冒漿量小于?注漿量20?％為正?，F(xiàn)象?，超過20％或完全不冒?漿者，應(yīng)查明原因?，采取相應(yīng)的?措施。6.1.4.3地層中有較?大的空隙而?引起不冒漿?，則可在漿液?中摻加適量?的速凝劑，縮短固結(jié)時(shí)?間，使?jié){液在一?定范圍內(nèi)凝?固，另外，還可在空隙?地段增大注?漿量，填滿空隙，再繼續(xù)正常?旋噴。6.1.4.4冒漿量過大?是有效噴射?范圍與注漿?量不適應(yīng)所?致，可采取提高?噴射壓力，適當(dāng)縮小噴?嘴孔徑，加快提升和?旋噴速度等?措施，減小冒漿量?。6.1.4.5冒出地面漿?液應(yīng)經(jīng)過濾?、沉淀和調(diào)整?濃度后才能?回收利用，但回收難免?沒有砂粒，故僅有二重?管旋噴注漿?法可以利用?回收的冒漿?再注漿。6.1.5在插管旋噴?過程中，要注意防止?噴嘴被堵，水、氣、漿、壓力和流量?必須符合設(shè)?計(jì)值，否則要撥管?清洗，再重新進(jìn)行?插管和旋噴?。使用雙噴嘴?時(shí)，若一個(gè)噴嘴?被堵，則用復(fù)噴方?法繼續(xù)施工?。插管過程中?，為防止泥砂?堵塞，可邊射水邊?插管，水壓力控制?在1MPa?，高壓水噴嘴?要用塑料布?包裹，以免泥土堵?塞。6.1.6選用水泥應(yīng)?經(jīng)試驗(yàn)及過?篩，其細(xì)度應(yīng)在?標(biāo)準(zhǔn)篩（孔徑0.08mm）的篩余量不?大于15％，漿液攪拌后?不得超過4?小時(shí)，當(dāng)超過時(shí)應(yīng)?經(jīng)專門試驗(yàn)?，證明其性能?符合要求方?可使用。6.1.7鉆桿的旋轉(zhuǎn)?和提升必須?連續(xù)不中斷?，拆卸鉆桿要?保持鉆桿有?0.1m以上搭?接長(zhǎng)度，以免使旋噴?固結(jié)體脫節(jié)?，中途機(jī)械發(fā)?生故障，應(yīng)停止提升?、鉆桿和旋噴?，以防樁體中?斷，并應(yīng)立即檢?查，排除故障，為提高旋噴?樁承載能力?，在樁底部1?m范圍內(nèi)應(yīng)?采取較長(zhǎng)持?續(xù)時(shí)間的措?施。6.1.8當(dāng)采取水泥?漿進(jìn)行旋噴?時(shí)，在漿液與土?攪拌混合的?凝固過程中?，由于漿液析?水作用，一般均有不?同程度收縮?，造成固結(jié)時(shí)?出現(xiàn)凹陷（凹陷通常在?樁頂0.3～1m之間），深度隨土質(zhì)?、漿液析出、固體直徑等?因素而異，當(dāng)樁頭凹陷?量大對(duì)土加