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旋喷桩技术研究及施工工艺等相关资料
一、旋喷桩概述
旋喷桩20世纪60年代后期创始于日本。它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20～40Mpa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。这种方法日本称作旋喷桩。旋喷桩技术是由化学注浆结合高压射流切割技术发展起来，成为加固软弱土体的一种地基处理技术。我国已将其列入现行的《地基与基础施工规范》。 
旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。施工中一般分为两个工作流程，即先钻后喷，再下钻喷射，然后提升搅拌，保证每米桩浆液的含量和质量。
旋喷桩的主要特征如下：
1．旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑或软塑粘性土、素填土、粉土、砂土、人工填土和碎石土等地基，而当土层中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较多的有机质以及地下水流速过大时，则需慎重使用或根据现场试验结果来确定其适用性。
2．由于固结体的质量明显提高，它既可用于工程新建之前，又可用于竣工后既有建筑物的托换工程，可不损坏建筑物的上部结构，有时甚至可不影响使用功能，运营照旧。
3．施工时只需在土层中根据工程需要钻某一规格的钻孔，便可在土中喷射成直径为0.4～2.5m的水泥土固结体，因而，施工时能贴近既有建筑物，成型灵活，施工简便。
4．浆液以水泥为主体，料源广阔。在地下水流速快、含有腐蚀性、土的含水量大或固结体强度要求高的情况下，则可在水泥中掺入适量的外加剂，以达到速凝、高强、抗冻、耐蚀和浆液不沉淀等效果。
5. 在施工方法上，可分别采用单管法、双重管法、三重管法；在喷射形式上又可分为旋喷、定喷和摆喷三种，加固深度一般大于5.0m。其具有成桩速度快、效率高、施工无振动、无噪音等特点；但施工中水泥浆流失（浪费）较多，会造成一定范围的施工环境污染。旋喷桩（加固体）可用于既有建筑和新建建筑地基加固，深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。而在基坑围护工程中多以定喷或摆喷形式单独作为防渗幕墙使用，或与抗伏排桩配合（做桩间定向摆喷）作为防渗挡墙使用。
二、水泥用量计算
水泥土搅拌法处理软土的固化剂宜选用强度等级为32.5级以上的普通硅酸盐水泥。水泥的掺量除块状加固时宜为被加固土质量的7％-12％外，其余宜为12％-20％。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45-0.55。
水泥用量=桩长*桩的设计截面积*土的密度*掺量系数（一般取15%-20%）

旋喷桩桩径与水泥量可根据地质条件估算，但最好还是根据现场试验结果确定。现场试验准确，但太费时，一般考虑各地地质条件/工法及施工目的等因素结合经验确定。
现在旋喷桩的要求低了，前几年我们做时，三重管（直径1.2m考虑）要500KG/M，双重管要2250KG/M左右。近来，很多单位参照SMW的水泥参量，定为20%（即水泥重量/加固土体重量=20%），楼主根据这个公式计算吧。我公司上年底做的一个高压旋喷桩工程，桩径600，用PO32.5普通硅酸盐水泥，每延米桩长水泥用量200Kg。
双管双高压施工参照单管旋喷水泥用量，普通双管水泥用量比较大，每米大概要用到300kg。
水灰比一般在0.6至1之间，本工艺不能以工式计算,应根据旋喷桩的作用及地质情况而定.（最好是先做试桩）。高压旋喷桩的设计是以实际地层做以最有保证设计而定.由压力,所需桩的强度及桩的作用而设计，其所需的压力决定桩径,提升速度转速与水泥浓度决定了桩的强度及水泥用量。因为旋喷桩是属于由高压喷射水泥浆与原土混合而换填原土层所以损失系数没必要计算。所以一般情况是由设计方提供水泥用量由水泥用量确定提速。根据实际施工经验如下：止水桩；压力25-30MP，提升速度0.18-0.22m/min，浓度0.8，喷嘴直径2.0-2.2mm其水泥用量为150-200kg/m。加固桩根据水泥量适当调节提升速度
三、旋喷桩技术研究
1．施工设备。主要由钻机和高压发生设备两大部分组成，由于喷射方式不同，单管、二重管和三重管旋喷作业所使用的机具类型和数量不同。
旋喷桩工艺要求所用钻机除有一般钻机的功能外，还要求具有带动注浆管以10～20r/min慢速提升功能。如所用钻机不具备上述两种功能，则需要改制或配备具有上述两种功能的旋喷机与钻机配合使用。专门为喷射注浆施工而设计的振动钻机有70改进型和76型两种。它们适用于标贯值小于40的淤泥土层、粘性土层、砂类土层和砂砾层。
高压发生设备主要有高压泵、泥浆泵、空压机、注浆管、高压胶管、液体流量计、风量计等。
2．注浆材料。旋喷桩用的材料分为主材与外加剂。主材为水泥，常使用的水泥有普通硅酸盐水泥、高早强水泥、低热水泥和抗硫酸盐水泥等。对于无特殊要求的工程，一般选用32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。在使用之前，一般都要进行专门的检测。
3. 旋喷桩水泥用量控制：单管法200-250kg/m；双管法350-450kg/m；三管法700-800kg/m。
四、应用研究与地基设计
（一）项目概况
某高层住宅楼项目位于市内，周围建筑物林立。拟建住宅楼主楼为地下一层，地上十八层。本工程基础采用钢筋混凝土筏板基础，地基采用旋喷桩处理后的复合地基。场地地貌单元属于黄河冲积平原，场地地形基本平坦。场地内地层除地表有0.5～1.1m厚的杂填土外，从上至下共有三套地层，第6～10层为低压缩性土，其余各层为中等压缩性土。
场地内地下水属潜水类型，地下水稳定水位在地表以下约6.1m，地下水对钢筋砼不具有侵蚀性。场地土为中软场地土，场地内不存在可液化地层。
（二）旋喷桩复合地基设计
1．设计参数。
（1）桩端持力层的选择。根据岩土工程勘察报告，考虑按侧摩阻力和端阻力计算的单桩承载力略大于按水泥土强度计算的单桩承载力的要求，确定以分布稳定、低压缩性、密实状态的第10层粉土作为桩端持力层。
（2）桩径、桩长及桩身强度。处理范围的土层主要是粉土和粉质粘土。据此，当采用单管旋喷施工工艺时，桩径一般采用D=600mm。根据地下底板埋深和桩端持力层的要求，选择有效桩长L=11.50m，桩间距为1.4m，布桩方式为正方形，平均桩径为600mm，面积置换率为14.42%。
2．注浆材料的选择及配比。本次旋喷桩主要是以强化地基为目的，选用的注浆材料为水泥。根据该项目的地质条件，选择注浆材料主要从工艺及设备上考虑，水泥本身质量要求颗粒细，稳定性好，强度高即可，不需往水泥中加入其它掺合料。即选择普通硅酸盐强度等级为32.5级的水泥即可。
水泥浆液的水灰比越小，旋喷桩处理地基的强度越高。在生产中因注浆设备的原因，水灰比大小时，喷射有困难，易堵塞喷嘴及加快高压泵柱塞的老化。故常选用0.8～1.5左右。本工程由于地质层条件相对较好，取水灰比为0.9。
五、旋喷桩施工工艺及流程
（一）、施工机具
施工机具主要由钻机和高压发生设备两大部分组成。由于喷射种类不同，所使用的机器设备和数量均不同，如下表：
设备名称 型号 功率 数量 单位
旋喷钻杆 XY-4 10kW 1 台
高压柱塞泵 3D2-S2-85/45 75kW 1 台
空压机 6m3 37kW 1 台
浆液搅拌机 立式 4kW 1 台
灌浆泵 SGB6-10 22kW 1 台

排污泵 立式 7.5kW 1 台
配套设备 若干
（二）、施工工艺
1.场地三通一平：施工前应保证场地的三通一平，确保用电安全。
2.桩位测设：桩位应严格按照图纸设计测设，偏差不得大于50mm.
3.试桩及确定工艺参数：为保证施工质量应严格遵守试桩要求，在展开大批量制桩前进行试桩，以校验施工工艺参数是否合理，现根据工程经验提出试桩用工艺参数如下：注浆管：提升速度12～18cm；旋转速度10～20r/min；水：压力20～25Mpa；流量85L/min；浆液压力：≥20Mpa；流量＞60Lmin；空气：压力0.5～0.9Mpa；流量0.7m3/min；水灰比：1：1。
4.钻机就位：钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.5%.
5.钻孔：单管旋喷常使用76型旋转振动钻机，钻进深度可达30m以上，适用于标准贯入度小于40的砂土和粘性土层，当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm.
6.插管：插管是将喷管插入地层预定的深度。使用76型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1 MPa，若压力过高，则易将孔壁射塌。
7.喷射作业：当喷管插入预定深度后，由上而下进行喷射作业，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。当浆液初凝时间超过20h应及时停止使用该水泥浆液（正常水灰比1： 1，初凝时间为15h左右）
8.冲洗：喷射施工完毕后，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。
9.移动机具将钻机等机具设备移到新孔位上。
10.工艺流程图
旋喷桩施工流程如下图所示。
钻机移位
拔管

喷射结束
喷射注浆
原地面处理
测量放样
钻机就位

钻进至设计深度
插入注浆管至设计深度

泥浆排泄处理理

（三）、旋喷桩成桩控制要点
1.桩位偏差＜5cm，钻孔垂自度＜1%H.
2.钻杆要进行量测，并作记录，经常检查孔深，保证孔深达到设计要求。
3.严格按设计配合比例率拌制水泥浆液，拌制好的水泥浆液超过2小时不能使用。
4.施工中，严格控制空压机、高压水泵、送浆泵的压力和提升喷浆速度。
5.提升过程中，拆卸钻杆后，继续旋喷施工时，保持钻杆有不小于10cm的搭接长度。
6.经常检查高压系统、管道系统、使压力、流量能够达到规范要求以保证桩径达到设计要求。

旋喷桩操作照片1

旋喷桩操作照片2

旋喷桩水泥用量怎么计算
知道水灰比，桩径800mm，想问一下每延米桩的水泥用量。
旋喷桩桩径与水泥量可根据地质条件估算
但最好还是根据现场试验结果确定。现场试验准确，但太费时，一般考虑各地地质条件/工法及施工目的等因素结合经验确定，楼主工地在何地？
现在旋喷桩的要求低了，前几年我们做时，三重管（直径1.2m考虑）要500KG/M，双重管要2250KG/M左右。近来，很多单位参照SMW的水泥参量，定为20%（即水泥重量/加固土体重量=20%），楼主根据这个公式计算吧。我公司上年底做的一个高压旋喷桩工程桩径600，用PO32.5普通硅酸盐水泥，每延米桩长水泥用量200Kg。
双管双高压施工参照单管旋喷水泥用量，普通双管水泥用量比较大，每米大概要用到300kg，看啥地层和施工参数
水灰比一般在0.6至1之间，本工艺不能以工式计算,应根据旋喷桩的作用及地质情况而定.（最好是先做试桩）。高压旋喷桩的设计是以实际地层做以最有保证设计而定.由压力,所需桩的强度及桩的作用而设计，其所需的压力决定桩径,提升速度转速与水泥浓度决定了桩的强度及水泥用量。因为旋喷桩是属于由高压喷射水泥浆与原土混合而换填原土层所以损失系数没必要计算。所以一般情况是由设计方提供水泥用量由水泥用量确定提速。根据实际施工经验如下：止水桩；压力25-30MP，提升速度0.18-0.22m/min，浓度0.8，喷嘴直径2.0-2.2mm其水泥用量为150-200kg/m。加固桩根据水泥量适当调节提升速度

3.1415*R2R0.15*2.65