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0.6～1.0 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0.6～1.0 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1／4 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50～100cm，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。