高噴樁施工工藝及質(zhì)量控制要點

一、概述高壓旋噴樁是利用水泥漿攪拌系統(tǒng)、高壓注漿泵、鉆機(jī)等設(shè)備將水泥漿變成旋轉(zhuǎn)的高速射流，利用射流的強大動能將土體破碎、攪拌，使水泥漿均勻地與原位土體混合在一起，硬凝后形成的圓柱狀水泥土固結(jié)體。其主要應(yīng)用于既有建筑物的加固補強、軟土地基的加固處理等。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、施工原理及工藝流程結(jié)合本工程工程實際，在這里我們僅介紹三管法旋噴樁。三管法旋噴是一種水、氣噴射、漿液灌注攪拌混合噴射的方法。即用三層噴射管使高壓水和空氣同時橫向噴射，并切割地基土體，借空氣的上升力把被破碎的土由地表排除；于此同時，另一個噴嘴將水泥漿低壓力噴射注入到被切割、攪拌的地基中，使水泥與混凝土達(dá)到加固目的，其加固直徑可達(dá)800?2000mm。采用三管法旋噴，應(yīng)先送高壓水、再送水泥漿和壓縮空氣；噴射時先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿量后，再逐漸提升注漿管，注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm；當(dāng)達(dá)到設(shè)計樁頂高度或地面出現(xiàn)溢漿現(xiàn)象時，應(yīng)立即停止當(dāng)前樁的旋噴工作，并將旋噴管拔出并清洗管路。三重管法是將水泥漿與壓縮空氣同時噴射，除可延長噴射距離、增大切削能力外，也可促進(jìn)廢土的排除，減輕加固體單位體積的重量。旋噴樁施工工藝流程見圖2-01。三、施工工藝參數(shù)施工工藝參數(shù)見表3-1旋噴樁施工前，必須進(jìn)行試樁，以確定預(yù)定的漿液配比、噴射壓力、噴漿量等技術(shù)參數(shù)，根據(jù)實際情況對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。試樁數(shù)量不少于3根（不在同一地點），3根試樁位置分別為西北場地1根，東南場地二號風(fēng)亭圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)1根，C東南出入口圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)1根。

表3-1旋噴樁施工主要技術(shù)參數(shù)表項目技術(shù)參數(shù)壓縮空氣氣壓（MPa）0.5?0.7氣量（l/min）1500?3000水泥漿漿比重（kg/l）1.0漿量（l/min）60?70提升速度（cm/min）12?15旋轉(zhuǎn)速度（r/min）5?16噴嘴直徑（mm）1.8加漿比重（g/cm3）1.2四、旋噴樁施工方法施工準(zhǔn)備⑴場地平整正式進(jìn)場施工前，進(jìn)行管線調(diào)查后，清除施工場地地面以下3米以內(nèi)的障礙物，不能清除的做好保護(hù)措施，然后整平、夯實；同時合理布置施工機(jī)械、輸送管路和電力線路位置，確保施工場地的“三通一平”。⑵樁位放樣施工前用全站儀測定旋噴樁施工的控制點，埋石標(biāo)記，經(jīng)過復(fù)測驗線合格后，用鋼尺和測線實地布設(shè)樁位，并用竹簽釘緊，一樁一簽，保證樁孔中心移位偏差小于50mm。⑶修建排污和灰漿拌制系統(tǒng)旋噴樁施工過程中將會產(chǎn)生10?20%的返漿量，將廢漿液引入沉淀池中，沉淀后的清水根據(jù)場地條件可進(jìn)行無公害排放。沉淀的泥土則在開挖基坑時一并運走。沉淀和排污統(tǒng)一納入全場污水處理系統(tǒng)。灰漿拌制系統(tǒng)主要設(shè)置在水泥附近，便于作業(yè)，主要由灰漿拌制設(shè)備、灰漿儲存設(shè)備、灰漿輸送設(shè)備組成。鉆機(jī)就位鉆機(jī)就位后，對樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平、對中，調(diào)整樁機(jī)的垂直度，保證鉆桿應(yīng)與樁位一致，偏差應(yīng)在10mm以內(nèi)，鉆孔垂直度誤差小于0.3%；造孔前應(yīng)調(diào)試空壓機(jī)、泥漿泵，使設(shè)備運轉(zhuǎn)正常；校驗鉆桿長度，并用紅油漆在鉆塔旁標(biāo)注深度線，保證孔底標(biāo)高滿足設(shè)計深度。引孔鉆進(jìn)鉆機(jī)施工前，應(yīng)首先在地面進(jìn)行試噴，在鉆孔機(jī)械試運轉(zhuǎn)正常后,開始引孔鉆進(jìn)。鉆孔過程中要詳細(xì)記錄好鉆桿節(jié)數(shù)，保證鉆孔深度的準(zhǔn)確。拔出巖芯管、插入注漿管引孔至設(shè)計深度后，拔出巖芯管，并換上噴射注漿管插入預(yù)定深度。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，要邊射水邊插管，水壓不得超過1Mpa,以免壓力過高，將孔壁射穿，高壓水噴嘴要用塑料布包裹，以防泥土進(jìn)入管內(nèi)。旋噴提升當(dāng)噴射注漿管插入設(shè)計深度后，接通泥漿泵，然后由下向上旋噴，同時將泥漿清理排出。噴射時，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿后再逐漸提升旋噴管，以防扭斷旋噴管。為保證樁底端的質(zhì)量，噴嘴下沉到設(shè)計深度時，在原位置旋轉(zhuǎn)10秒鐘左右，待孔口冒漿正常后再旋噴提升。鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，鉆機(jī)發(fā)生故障，應(yīng)停止提升鉆桿和旋轉(zhuǎn)，以防斷樁，并立即檢修排除故障，為提高樁底端質(zhì)量，在樁底部1.0m范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)增加鉆桿噴漿旋噴時間。在旋噴提升過程中，可根據(jù)不同的土層，及時調(diào)整鉆桿旋噴參數(shù)。鉆機(jī)移位旋噴提升到設(shè)計樁頂標(biāo)高時停止旋噴，提升鉆頭出孔口，清洗注漿泵及輸送管道，然后將鉆機(jī)移位。五、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢查措施旋噴樁施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)旋噴樁的施工技術(shù)要求見表5-1。表5-1旋噴樁施工技術(shù)檢查表序號項目名稱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查方法1鉆孔垂直度允許偏差才3.0%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樁體直徑允許偏差W50mm開挖后尺量5樁身中心允許偏差W0.2D開挖樁頂卜500mm處用尺量，D為設(shè)計樁徑6水泥漿液初凝時間不超過20小時7水泥土強度qu(28) 三1.2MPa。試驗檢驗8水灰比1.0?1.5試驗檢驗施工檢查內(nèi)容⑴施工前檢查在施工前對原材料、機(jī)械設(shè)備及噴射工藝等進(jìn)行檢查，主要有以下幾方面：原材料（包括水泥、摻合料及速凝劑、懸浮劑等外加劑）的質(zhì)量合格證及復(fù)驗報告，拌和用水的鑒定結(jié)果；漿液配合比是否合適工程實際土質(zhì)條件；機(jī)械設(shè)備是否正常，在施工前應(yīng)對地質(zhì)鉆機(jī)、高壓泥漿泵、水泵等作試機(jī)運行，同時確保鉆桿（特別是多重鉆桿）、鉆頭及導(dǎo)流器暢通無阻；檢查噴射工藝是否適合地質(zhì)條件，在施工前也應(yīng)作工藝試噴，試噴樁孔數(shù)量不得少于2孔，必要時調(diào)整噴射工藝參數(shù)。施工前還應(yīng)對地下障礙情況作一普查，以保證鉆進(jìn)及噴射達(dá)到設(shè)計要求。⑵施工中檢查施工中重點檢查內(nèi)容有：鉆桿的垂直度及鉆頭定位；水泥漿液配合比及材料稱量；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、沉鉆速度、提鉆速度及旋轉(zhuǎn)速度等；噴射注漿時噴漿（噴水、噴氣）的壓力、注漿速度及注漿量；孔位處的冒漿狀況；噴嘴下沉標(biāo)高及注漿管分段提升時的搭接長度；施工記錄是否完備，施工記錄應(yīng)在每提升1m或土層變化交界處記錄一次壓力流量數(shù)據(jù)。⑶施工后檢查施工后主要對加固土體進(jìn)行檢查，包括：固結(jié)土體的整體性及均勻性；固結(jié)土體的有效直徑；固結(jié)土體的強度；固結(jié)土體的抗?jié)B性；固結(jié)土體的溶蝕和耐久性能。成樁質(zhì)量檢查⑴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%?5%,對不足20孔的工程，至少應(yīng)檢驗2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：荷載較大的部位、樁中心線上、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，及其抗?jié)B能力。六、注意事項在旋噴樁施工區(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。鉆機(jī)或旋噴機(jī)就位時機(jī)座要平穩(wěn)，立軸或轉(zhuǎn)盤要與孔位對正，傾角與設(shè)計誤差一般不得大于0.5°。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。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)及時用水灰比為0.6的水泥漿進(jìn)行補灌，并要預(yù)防其它鉆孔排出的泥土或雜物進(jìn)入。為了加人固結(jié)體尺寸，或?qū)ι顚佑采希瑸榱吮苊夤探Y(jié)體尺寸減小，可以采用提高噴射壓力、泵量或降低回轉(zhuǎn)與提升速度等措施，也可以采用復(fù)噴工藝：第一次噴射(初噴)時，不注水泥漿液，初噴完畢后，將注漿管邊送水邊下降至初噴開始的孔深，再抽送水泥漿，自下而上進(jìn)行第一次噴射(復(fù)噴)。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。對冒漿應(yīng)妥善處理，及時清除沉淀的泥渣。在砂層中用單管或二重管注漿旋噴時，可以利用冒漿進(jìn)行補灌已施工過的樁孔。但在粘土層、淤泥層旋噴時，因冒漿中摻入粘上或清水，故不宜利用冒漿回灌在軟弱地層旋噴時，固結(jié)體強度低?？梢栽谛龂姾笥蒙皾{泵注入M15砂漿來提高固結(jié)體的強度。在濕陷性地層進(jìn)行高壓噴射注漿成孔時，如用清水或普通泥漿作沖洗液，會加劇沉降，此時宜用空氣洗孔。在砂層尤其是干砂層中旋噴時，噴頭的外徑不宜大于注漿管，否則易夾鉆。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。七、常見問題的原因分析及處理方法根據(jù)旋噴樁施工工藝特點及場區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)情況，為保證旋噴樁施工質(zhì)量，針對施工中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并提出預(yù)防措施及處理方法。7.1.固結(jié)體強度不均勻、縮頸7.1.1產(chǎn)生原因⑴噴射方法與機(jī)具沒有根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。⑵噴漿設(shè)備出現(xiàn)故障中斷施工。⑶拔管速度、旋轉(zhuǎn)速度及注漿量適配不當(dāng)，造成樁身直徑大小不均勻，漿液有多有少。⑷噴射的漿液與切削的土粒強制攪拌不均勻，不充分。⑸穿過較硬的粘性土，產(chǎn)生頸縮。7.1.2預(yù)防措施及處理方法⑴根據(jù)設(shè)計要求和地質(zhì)條件，選用不同的噴漿方法和機(jī)具。⑵噴漿前，先進(jìn)行壓漿壓氣試驗，一切正常后方可配漿，準(zhǔn)備噴射，保證連續(xù)進(jìn)行.配漿時必須用篩過濾。⑶根據(jù)固結(jié)體的形狀及樁身勻質(zhì)性，調(diào)整噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度、提升速度、噴射壓力和噴漿量。⑷對易出現(xiàn)縮頸部位及底部不易檢查處進(jìn)行定位旋轉(zhuǎn)噴射（不提升）或復(fù)噴的擴(kuò)大樁徑辦法。⑸控制漿液的水灰比及稠度。⑹嚴(yán)格要求噴嘴的加工精度、位置、形狀、直徑等，保證噴漿效果。壓力上不去7.2.1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。⑵塞油泵調(diào)壓過低。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7.3.1產(chǎn)生原因⑴噴嘴堵塞。⑵高壓管路清洗不凈，漿液沉淀或其他雜物堵塞管路。⑶泵體或出漿管路有堵塞。預(yù)防措施及處理方法⑴應(yīng)停機(jī)檢查，首先卸壓，如噴嘴堵塞將鉆桿提升，用銅疏通。⑵其他情況堵塞應(yīng)松開接頭進(jìn)行疏動，待堵塞消失后再進(jìn)行旋噴。鉆孔沉管困難偏斜、冒漿7.4.1產(chǎn)生原因⑴遇有地下埋設(shè)物，地面不平不實，鉆桿傾斜度超標(biāo)。⑵注漿量與實際需要量相差較多。⑶地層中有較大空隙不冒漿或冒漿量過大則是因為有效噴射范圍與注漿量不相適應(yīng)，注漿量大大超過旋噴固結(jié)所需的漿液所致。7.4.2預(yù)防措施及處理方法⑴放樁位點時應(yīng)釬探，遇有地下埋設(shè)物應(yīng)清除或移動樁鉆孔點。⑵噴射注漿前應(yīng)先平整場地，鉆桿應(yīng)垂直傾斜度探制在0.3%以內(nèi)。⑶利用側(cè)口式噴頭，減小出漿口孔徑并提高噴射能力，使?jié){液量與實際需要量相當(dāng)，減少冒漿。⑷控制水泥漿液配合比。⑸針對冒漿的現(xiàn)象則采取在漿液中參加適量的速凝劑，縮短固結(jié)時間，使?jié){液在一定土層范圍內(nèi)凝固，還可在空隙地段增大注漿量，填滿空隙后再繼續(xù)旋噴。⑹針對冒漿量過大的現(xiàn)象則采取提高噴射壓力、適當(dāng)縮小噴嘴孔徑、加快提升和