铁路地基处理单管高压旋喷桩施工技术总结.doc

单管法高压旋喷桩技术总结1 前言高压旋喷桩高压旋喷是高压喷射注浆法的一种。高压喷射注浆法是先利用工程钻机钻孔作为导孔，将带有特殊喷嘴的注浆管插入设计的土层深度，然后将水泥浆（或水）以高压流的形式从喷嘴内射出，冲击切削土体。土体在高压喷射流的强大动压等作用下，发生强度破坏，土颗粒从土层中剥落下来，与水泥浆搅拌形成混合浆液，同时钻杆以一定的速度徐徐提升，高压射流破坏了附近的土体结构，并强制与水泥浆液混和，在地基中硬化成直径均匀的圆柱体。可根据工程需要调整提升速度，变化喷射压力，或变换喷嘴的直径，从而改变流量，使固结体成为所需要的设计形状。固结体的形态和喷射流移动方向有关。结合XX铁路LYS-13标段项目经理部第四分部XXK852+823涵洞基底加固工程实例，对高压旋喷桩单管法施工工艺进行总结。 2 高压旋喷桩加固基底工艺流程图施工工艺流程如图1所示。3 施工工艺 3.1 软土地基处理准备工作3.1.1技术准备根据设计要求XXK852+823涵洞基底加固为高压旋喷桩施工，首先进行试桩试验，确定配合比。配方试验在室内进行，室内配方试验配制试样时，其配合比必须与实际施工的配合比相符。因此，根据实际采用的喷射参数计算单位时间中水泥浆用量及水的用量，并根据单位时间内被处理土量，计算出水泥土混合液中各种成分即水泥、外加剂、土粒和水的比例。用这样的方法在室内制作试件，其配合比相当于某一特定的喷射注浆施工条件，可以判断不同喷射条件下的加固强度，以及选用适当的参数，以满足预期的设计要求。配合比试验结束后，形成完整的试验报告，并递交监理工程师审核，经监理工程师认可后，方可用于施工。每工点施工前按照室内配合比进行成桩工艺性试验（不少于2根），以复核地质资料以及设备、工艺、是否适宜，开挖检查固结体尺寸及连续性，验证喷射注浆方法对地层的适应性和可靠性；取样制作标准试件进行各种力学物理性能试验，验证试验结果是否与理论配合比一致；进行载荷试验和透水试验等，验证试验结果是否满足设计要求，最终通过试喷结果合理选择喷射技术参数。并报监理单位确认后，进行施工。根据试桩结果，经监理单位认可的配比为桩径0.6m高压悬喷桩每米水泥用量为212kg，每米水泥浆用量424kg。3.1.2场地准备原地面清理、整平。挖好排浆沟，设置回浆池，浆液回收处理，防止污染环境。3.1.3机具设备准备喷射注浆前检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足施工需要。管路系统的密封圈必须良好。各通道和喷嘴内不得有杂物，并准备适量的常规配件。检查电源、线路，并做好照明准备工作。旋喷施工的主要机具：单管施工主要有钻机、高压泥浆泵、泥浆搅拌机及旋喷单管等；辅助设备有操纵控制系统、高压管路系统(包括高压软管、旋转活接头、钻机、喷嘴、材料储存输送系统及其它)。3.1.4人员准备配齐所有管理人员和施工人员，并对所有人员进行技术交底、安全交底。主要人员要钻机操作人员2名、高压泥浆泵操作人员1名、水泥浆制备操作人员2名。3.2 单管法高压旋喷桩施工工艺XXK852+823涵洞设计基底为高压旋喷桩加固，旋喷桩桩径为60cm，行列式布置，桩间距为1.2m。旋喷桩桩底进入泥岩夹砾岩层不小于0.5米。旋喷桩施工工艺框图如下图2：场地平整钻机就位钻孔、插旋喷管，至设计标高喷射作业开始边旋喷边提升旋喷结束（成桩）冲洗注浆管等机具设备钻机等机具设备移到新孔图2 旋喷桩施工工艺框图3.2.1钻孔作业在准备工作完成后，由钻机操作手负责钻机正确就位。就位后，开始施钻。在钻进过程中，由钻机操作手负责做好孔深、土层情况及各种异常情况等原始施工记录。并按技术交底要求钻至设计标高。质量控制: 钻机安放在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，纵横向偏差不得大于50mm。为保证钻孔达到规范要求的垂直度偏差1以内，钻机就位后，必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好桩机。3.2.2喷射作业在成孔后，校验孔位、孔深及垂直度，均满足设计和规范要求后，开始喷射作业。钻机操作手负责喷射时提升速度等操作控制；搅拌机操作手负责操作搅拌机搅拌浆液，搅拌时间、水泥用量等施工原始记录；输送设备操作手负责空气压缩机、高压泥浆泵的操作，并负责记录喷浆的压力。喷射注浆时要注意准备，开动注浆泵，待估算水泥浆的前峰已流出喷头后，才可开始提升注浆管。由下而上进行喷射作业。高压旋喷机在使用中，压力控制在20-40Mpa，浆液比重控制在1.3-1.49，调试浆液时比重宜控制在上限，旋转喷浆速度控制在20r/min，提升速度控制在0.2-0.25m/min，喷嘴直径为2.5mm，喷浆流量控制在80-120L/min。3.2.3设备清洗喷射作业完成后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。3.2.4移动机具：将钻机等机具设备移到新孔位上。4、施工工艺要点4.1变参数喷射由于天然地基的地质情况比较复杂，沿着深度变化大，有多种土层，其密实度、含水量、土粒组成和地下水状态等有很大差异。若采用单一的技术参数来喷射长桩，则会形成直径或长度极不均匀的固结体，导致旋喷桩直径不一，使承载力降低。为确保质量，需根据钻孔时获得的孔位处地层情况，对不同深度或不同土层采用不同的技术参数，对硬土、深部土层和土粒大的卵砾石要延长喷射时间，适当放慢提升速度和旋摆速度或提高喷射压力和泵量。4.2重复喷射在不改变喷射技术参数的条件下，对同一孔位作重复喷射，既能增加土体破坏的有效长度，从而加大固结体的直径或长度和提高固结体强度。有关试验资料表明，在黏性土中复喷一次直径可增大38，在砂性土中可增大50。4.3冒浆处理在喷射注浆过程中，有一定数量的土颗粒与水、浆混合后，沿着注浆管管壁冒出地面。完全不冒浆、继续冒浆或冒浆量及其比重过大或过小时为异常现象。当出现异常情况时，首先检查提升速度、旋转速度、浆流量和压力等技术参数，及时采取措施调整。4.3.1压力骤然上升或压力过高流量偏低时，说明有堵嘴或管路被堵塞现象，应及时停喷，认真检查气浆软管，必要时拔出注浆管检查气浆通道及喷嘴。4.3.2流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管检查密封性能，更换过度磨损的喷嘴。4.3.3流量压力均偏低时，应及时停喷检查修理相应发生装置。4.3.4不冒浆、断续冒浆或冒浆量过小时，若系土质松软可适当加快注浆管提升速度，或降低高压泵压力对已喷范围适当进行二次注浆；若系附近有空洞、通道，则不提升注浆管，同时降低气压力流量，继续注浆直至冒浆为止，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆直到冒浆为止，或采用速凝浆液，使浆液在注浆管附近凝固。4.3.5冒浆过大时，一般是有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过所需浆量所致。4.3.6搭接处理在施工中会出现种种故障造成注浆间断，为防止注浆间断造成固结体内出现软弱夹层，影响固结体均匀性和整体性，必须进行搭接处理。搭接长度不小于10cm。4.3.7防止凹穴及时用水灰比为0.61.0 的水泥浆进行补灌。并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。旋喷施工在终喷后由于空气的排出以及水泥土浆液渗漏、析水和沉淀作用，水泥土混合浆液在凝固过程中存在不同程度的收缩，最终固结体顶部将出现一个凹穴。采取以下措施予以消除：1）采取超高喷射注浆方法，即喷射注浆的顶面，其超高量应大于收缩高度，可在施工中具体掌握。2）及时用水灰比为0.61.0 的水泥浆进行补灌。并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。5 检验控制项目与方法5.1高压喷射注浆所用的水泥和外掺剂品种、规格及质量应符合设计要求。检验数量：同一产地、品种、规格、批号的水泥和外掺剂，袋装水泥每200t 为一批、散装水泥500t 为一批，当袋装水泥及外掺剂不足200t 或散装水泥不足500t 时也按一批计。每批抽样检验1 组。检验方法：检查产品质量证明文件及抽样检验。5.2浆液应严格按设计配方和试验确定的配合比拌制，制备好的浆液应均匀，不得离析。检验数量：施工单位每根桩施工过程中抽样检验2 次。检验方法：用浆液比重计检测浆液密度。5.3高压旋喷桩的数量、布桩形式应符合设计。检验数量：全部检验。检验方法：观察、现场清点。5.4高压旋喷桩的长度应符合设计。检验数量：每根桩检验。检验方法：测量钻杆长度，并在施工中检查是否达到设计深度标志。检查施工纪录。5.5高压旋喷桩的完整性、均匀性、无侧限抗压强度应满足设计要求。检验数量：施工单位抽样检验桩总数的2，且不少于3 根。检验方法：旋喷桩施工完成后28d，在每根检测桩桩径方向14 处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，拍摄取出芯样的照片，取不同深度的三个试样作无侧限抗压强度试验。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。5.6高压旋喷桩处理后的复合地基承载力应满足设计要求。检验数量：总桩数的2，且每检验批不少于3 根。检验方法：平板载荷试验（如下图3所示）。图3 高压旋喷桩施工完成后的平板载荷试验5.7高压旋喷桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法高压旋喷桩施工施工允许偏差及检验方法如下表1序号检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法1桩体直径不小于设计值抽查1%，且不少于2根挖深50100cm，钢尺丈量2桩体间距100mm抽查1%，且不少于5根钢尺丈量3垂直度1%抽查2%，且不少于2根经纬仪或吊线测钻杆垂直度6 安全环保措施6.1现场设专职安全员，负贡施工前安全交底及施工现场安全施工。6.2电器系统设专人负责，配备电器保护装置，随时检查。6.3设备定期检修，施工机具设备必须由专职人员按操作规程操作。6.4施工人员进入现场必须戴安全帽。6.5施工前对施工人员进行专项交底。6.6施工中注意对环境的保护，开挖泥浆池，泥浆沟，注意泥浆的回收；水泥袋设专人负责回收，尽量减少施工对周围环境的破坏和干扰。7 结束语高压旋喷桩具有加固体强度高、加固质量均匀、加固体形状可控的特点，工艺简单、地基加固见效快、耐久性好、施工工期短等优点，已被广泛应用。本文对单管法高压旋喷桩施工工艺、控制要点、检测项目进行了总结，对以后同种工艺施工提供借鉴。