高压水泥旋喷桩施工方案.docx

（一）高压水泥旋喷桩
高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合， 形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪音较低，但容 易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜 采用。适用范围如下：
（1）高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑 或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。
（2）当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物 根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性 黄土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压 喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。
（3）高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石 呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具 有侵蚀性，应慎重使用。
（4）高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处 理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与 隆起、地下大径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水 库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝 等工程。
（二）施工准备
1、施工前准备工作
（1）在设计文件提供的各种技术资料的基础上作补充工程地质 勘探，进一步了解各施工工点地基土的性质、埋藏条件。
(2) 准备充足的水泥加固料和水
水泥的品种、规格、出厂时间经试验室检验符合国家规范及设计 要求，并有质量合格证。严禁使用过期、受潮、结板、变质的加固料。 一般水泥为325号普通硅酸盐水泥。水要干净，酸碱度适中，pH值 在5〜10之间。
(3) 根据补充勘探资料，在选择的试验工点加固范围内的各代 表性地层用薄壁取土器采取必需数量的原状土送试验室，对取得的土 样在进行试验之前应妥善保存，使土样的物理和化学性能尽可能保持 不变。
(4) 室内配合比试验
根据设计要求的喷浆量或现场土样的情况，按不同含水量设计并 调整几种配合比，通过在室内将现场采取的土样进行风(烘)干、碾 碎，过2〜5mm筛的粉状土样，按设计喷浆量、水灰比搅拌、养护、 力学试验，确定施工喷浆量、水灰比。一般水灰比可取1.0〜1.5为 改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度，可适当掺入木质素磺硫 钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、陶土、碱等外掺剂。 若试验之前土样的含水量发生了变化，应调整为天然含水量。
(5 )试桩试验
根据室内试验确定的施工喷浆量、水灰比制备水泥浆液在试验工 点打设数根试桩，并根据试桩结果，调整加固料的喷浆量，确定搅拌 桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺
参数。
（6 ）推土机、挖掘机配合自卸汽车清除地表0.3m厚的种植土, 杂物，并将原地面按设计要求整平，填出路拱。根据施工现场实际情 况，施作临时排、截水设施，并在施工范围以外开挖废泥浆池以及施 工孔位至泥浆池间的排浆沟。
（7）按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作 出明显标识。
2、主要施工机具、设备
（1）高压喷射注浆法所用施工机具设备，有国产设备和进设 备。施工用主要设备机具有:地质成孔设备，制浆设备，供气、供水、 供浆设备，喷射注浆设备，控制测量检测设备。
（2）根据工程需要和场地地质条件选用施工机具设备。
3、施工现场（作业条件）要求
（1）平整场地，清除地面和地下可移动障碍，应采取防止施工 机械失稳的措施。
（2）建齐施工用的临时设施，如供水、供电、道路、临时房屋、 工作台以及材料库等。
（3）施工平台应做到平整坚实，风、水、电应设置专用管路和 线路。
（4）施工单位应制定环境保护措施，施工现场应设置废水、废 浆处理和回收系统。
（5）施工现场应布置开挖冒浆排放沟和集浆坑。
（6 ）施工前应测量场地范围内地上和地下管线及构筑物的位置。
（7）基线、水准基点，轴线桩位和设计孔位置等，应复核测量
并妥善保护。
（8）机械组装和试运转应符合安全操作规程规定。
（9）施工前应设置安全标志和安全保护措施。
4、技术准备
（1）施工前，建设、设计、监理等单位向施工单位进行技术交 底，并提供下列文件和资料：
1）工程设计报告和地基与基础的施工图件。
2）施工场地的工程地质水文地质资料。
3）施工场地地上范围的高压线、电话线、各类管线等资料。
4）施工场地地下管线及已建有的地下构筑物的有关资料。
5）必要的荷载试验及其他有关试验资料。
6）施工技术要求，包括质量标准和检查方法。
7）施工前已完成的有关试验报告。
8）施工中使用的标准和有关文件。
9）施工场地四通一平和测量基准点资料。
（2）施工单位在开工前应做好下列工作：
1）编制施工组织设计；2）建立质量保证体系；3）制定安全操 作规程;；4）制定劳动保护和文明施工措施；5）组织施工人员进行 技术交底和培训；6）组织学习国家安全生产的法律、法规；7）施工 记录所用各种表格应符合规范要求。
（三）施工方法及注意事项
1、施工工艺
（1 ）钻机定位
移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机， 放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%〜1.5%。就位后，首 先进行低压（0.5MPa ）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否 正常。
（2）制备水泥浆
桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水 加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10〜20分钟， 而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm ），过滤 后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm ）, 第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
（3）钻孔（三重管法）
当采用地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高（预钻 孔孔径为15cm ）。
（4）插管（单重管法、二重管法）
当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而 为一。当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或振动贯入。 其过程为：启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻 杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高，观察工作电流 不应大于额定值。三重管法钻机钻孔后，拔出钻杆，再插入旋喷管。
在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可用较小压力(0.5〜1.0MPa) 边下管边射水。
(5) 提升喷浆管、搅拌
喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵 压力增到施工设计值(20〜40MPa )，坐底喷浆30s后，边喷浆，边 旋转，同时严格按照设计和
试桩确定的提升速度提升钻杆。若为二重管法或三重管法施工, 在达到设计深度后，接通高压水管、空压管，开动高压清水泵、泥浆 泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量和风量，分别 达到预定数值时开始提升，继续旋喷和提升，直至达到预期的加固高 度后停止。
(6 )桩头部分处理
当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升 旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。
(7)若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌：按上述 4〜6步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥 浆泵(清水泵、空压机)，停止水泥浆(水、风)的输送，将旋喷浆 管旋转提升出地面，关闭钻机。
(8 )清洗
向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的 水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。
(9)移位
移动桩机进行下一根桩的施工。
（10）补浆
喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度 的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补 灌。
（11）回灌喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直 到浆面不再下沉为止，保证高喷防渗墙固结后墙顶标高，回灌浆液一 般采用邻孔高喷冒浆静压充填。
（12）记录施工中钻孔、高喷灌浆的各道工序应详细、及时、准 确记录，所有记录需按要求使用统一表格。
3、推荐的主要施工技术参数
采用三管旋喷桩施工工艺，旋喷桩直径8mm,桩间距550mm, 咬合250mm,帷幕桩长21m，水泥采矿渣硅酸盐水泥，掺入 JB-F高效防腐阻锈剂，掺入量为胶凝材料的3%-5%。
（1）单重管法
浆液压力20〜40MPa，浆液比重1.30〜1.49,旋喷速度20rmin，提升速度0.2〜0.25m/min，喷嘴直径2〜3mm，浆液流量80〜1L/min （视桩径流量可加大）。
（2）二重管法
浆液压力20〜40MPa，压缩空气压力0.7〜0.8MPa。
（3）三重管法
浆液压力0.2〜0.8MPa，浆液比重1.60〜1.8。压缩空气压力0.5〜
0.8MPa ,高压水压力30〜50MPa。
4、施工注意事项
(1 )钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘与孔位对正， 倾角与设计误差一般不得大于0.53
(2) 喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，设备的压力和排 量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好。各通道和喷嘴内 不得有杂物。
(3) 喷射注浆时要注意准备，开动注浆泵，待估算水泥浆的前 锋已经流出喷头后，才开始提升注浆管。自下而上喷射注浆。
(4) 喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度 的收缩，使固体体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6~1的水 泥浆进行补灌，并要预防其他钻孔排除的泥土或杂物进入。
(5 )为了加大固结体尺寸，或深层硬土为避免固结体尺寸减小， 可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施，也可采 用复喷工艺。
(6 )冒浆的处理，在旋喷处理中，往往有一定数量的土粒，随 着一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。通过对冒浆的观察，可以及时 了解土层状况、旋喷的大致效果和旋喷参数的合理性等。根据实验， 冒浆内有土粒、水及浆液)量小于注浆量的20%为正常。超过20%或 完全不冒浆时，应查明原因并采取相应的措施。若是地层中有较大空 隙引起的不冒浆，则可以在浆液中掺入适量的速凝剂，缩短固结时间， 使浆液在一定土层范围内凝固。
5、施工中若干问题的处理
（1）喷射中途发生机械故障时，应停止提升和喷射以防柱体中
断，同时立即排除故障。如泵压增高也不出浆，则是喷嘴堵塞;泵压 达不到要求值则可能是高压部分密封性不好，连接处或旋转处漏浆、 漏水。
（2）当发现浆液喷射不足影响固结质量，可进行重复喷射。原 位重复喷射时，冲击破坏的浆土混合液体，所受阻力较小，因此有增 加固结体直径的效果，增大的数值主要随土质密度而异。
（3）当发现浆液初凝时间超过20h正常初凝时间应为15h左右）， 应及时停止使用该水泥。在喷射过程中有一定数量的土粒，随部分浆 液小于注浆量的20%）沿注浆管管壁冒出地面属正常现象。如果出现 超过20%或完全不冒浆等异常情况，应查明原因并采取相应措施。
（4）按地质剖面图及地下水等质料，在不同深度，针对不同地 层土质情况，选用合适的喷射参数;对深层、硬土，应增加压力和流 量或适当降低旋转和提升速度。
（5）由于浆液析水、收缩，固结体顶部有可能出现凹穴，一般 深0.3m〜1.0m，采取在原旋喷孔位进行两次注浆的方法进行处理， 第二次所注浆液应具有一定的膨胀性。
（四）质量控制措施
1、材料质量控制
（1）注浆所用的固化剂和外掺剂品种、规格及性能应符合设计。
（2）水泥在使用前需作质量鉴定，搅拌水泥浆所用的水，应符
合《混凝土拌合用水标准》。
（3）为了解喷射注浆固结体的性质和浆液的合理配方，必须取 现场各层土样，在室内按不同含水量和配合比进行试验，优选出最合 理的浆液配方。在正式施工前现场进行喷射试验，查明喷射固结体的 直径和强度，验证设计的可靠性和安全性。
2、施工工艺控制
（1）在正式施工前应进行成桩工艺试验。
（2）施工中钻机安放平稳，钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于 1.5%，钻机位置与设计位置偏差不得大于50mm。注浆管分段提升的 搭接长度不得小于1mm。
（3）在注浆过程中出现压力骤然上升或下降。大量冒浆等异常 情况时，应及时停止提升和注浆，以防断桩。
（4）严格对固结体的质量进行检验包括检验固结体的整体性和 均匀性、固结体的有效直径、固结体的垂直度、固结体的强度特性包 括轴向压力、水平压力、抗冻性和抗渗性，固结体的溶蚀和耐久性。
（5）喷射注浆时要注意设备开动顺序。以三重管为例，应先空 载起动空压机，待运转正常后，再空载起动高压浆，然后同时向孔内 送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值。风水畅通后，旋转注浆 管，并开动注浆泵，先向孔内送清水，待泵量泵压正常后即可将注浆 泵的吸水管移至储浆桶开始注浆。待估算水泥浆的前峰已流出喷头后， 才可开始提升注浆管，自下而上喷射注浆。
（6）喷射注浆中需拆卸注浆管时，应先停止提升和回转，同时
停止送浆，然后逐渐减少风量和水量，最后停机。拆卸完毕继续喷射 注浆时，开机顺序也要遵守上条规定。
（7）喷射注浆达到设计深度后，即可停风、停水，继续用注浆 泵注浆，待水泥浆在孔返出后，即可停止注浆，然后将注浆泵的吸 水管移到清水箱，抽吸定量清水将泥浆泵和注浆管路中的水泥浆顶出， 然后停泵。
（8）对喷射深层长桩，应按地质剖面及地下水等资料，在不同 深度，针对不同地层土质情况，选用合适的喷射参数，才能获得均匀 密实的长桩。
（9）喷射注浆作业后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程 度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，应及时用水灰比为0.6的水泥浆 补灌。
（10）在冒浆过程中，往往有一定数量的土粒，随着一部分浆液 沿着注浆管壁冒出地面。冒浆量小于注浆量20%为正常，超过20%或 完全不冒浆时，应查明原因，采取相应措施。