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高压旋喷桩施工注意事项及工艺!

       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
  (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、地下大口径管道围封与加固、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。
  施工准备
  1.材料、成品、半成品、构配件进场验收和复试要求
  (1)高压喷射注浆法所用灌浆材料,主要是水泥和水,必要时加入少量外加剂。
  (2)高压喷射注浆所采用的水泥品种和标号,应根据环境和工程需要确定,一般情况下,宜采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥,可根据需要加入适量的外加剂及掺合料。使用其他水泥注浆时应得到设计许可。
  (3)注浆所用水泥应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB 175—1999中的规定。
  (4)高压喷射注浆用水泥必须符合质量标准,应严格防潮和缩短存放时间,施工过程中应抽样检查,不得使用过期的和受潮结块的水泥。
  (5)搅拌水泥浆所用的水,应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ 63—89的规定。
  (6)高压喷射注浆一般使用纯水泥浆液。在特殊地质条件下或有特殊要求时,根据工程需要,通过现场注浆试验论证可使用不同类型浆液。如水泥砂浆等。
  (7)根据需要可在水泥浆液加入粉细砂、粉煤灰、早强剂、速凝剂、水玻璃等外加剂。
  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,有国产设备和进口设备。施工用主要设备机具有:地质成孔设备,搅拌制浆设备,供气、供水、供浆设备,喷射注浆设备,控制测量检测设备。
  1)地质成孔设备:地质钻机、潜孔钻机、冲击回转钻机、水井磨盘钻机、振冲设备等。
  2)搅拌制浆设备:搅灌机、搅拌机、灰浆搅拌机、泥浆搅拌机、高速制浆设备等。
  3)供气、供水、供浆设备:空压机、高压水泵、高压浆泵、中压浆泵、灌浆泵等。
  4)喷射注浆设备:高压喷射注浆机、旋摆定喷提升装置、喷射管喷头喷咀装置等。
  5)控制测量检测设备:测量仪、测量尺、水平尺、测斜仪、密度仪、压力表、流量计等。
  (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。
  施工工艺
  1.高压喷射注浆施工工艺流程
  (1)高压喷射注浆施工工序应先分排孔进行,每排孔应分序施工。当单孔喷射对邻孔无影响时,可依次进行施工。单管法非套接独立的旋喷桩不分序,依次进行施工。
  (2)高压喷射注浆旋、摆、定喷射结构形式,对套接、搭接、连接、“焊接”孔与孔应分序施工。
  操作工艺
  (1)测量放线:根据设计的施工图和坐标网点测量放出施工轴线。
  (2)确定孔位:在施工轴线上确定孔位,编上桩号、孔号、序号,依据基准点进行测量各孔口地面高程。
  (3)钻机造孔:可采用泥浆护壁回转钻进、冲击套管钻进和冲击回转跟管钻进等方法。
  1)钻机主钻杆对准孔位,用水平尺测量机体水平、立轴垂直,钻机要垫平稳牢固。
  2)钻孔口径应大于喷射管外径20~50mm,以保证喷射时正常返浆、冒浆。
  3)开钻前由项目部技术组下达造孔通知书,报监理工程师批准后开钻。
  4)造孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次,以保证钻孔垂直。
  5)钻进过程中为防止塌孔采用泥浆护壁,黏土泥浆容重一般为1.1~1.25g/cm3。
  6)钻进过程中随时注意地层变化,对孔深、塌孔、漏浆等情况,要详细记录。
  7)施工场地勘察资料不详时,每间隔20m布置一先导孔,查看终孔时地层变化。
  8)钻孔终孔深度应大于开喷深度0.5~1.0m,以满足少量岩粉沉淀和喷嘴前端距离。
  9)终孔后将孔内残留岩芯和岩粉捞取置换干净,换入新的泥浆,保证高喷顺利下管。
  10)孔深达到设计深度后,进行孔内测斜,孔深小于30m时,孔斜率不大于1%。
  11)钻孔完成后及时将孔口盖好,以防杂物掉入孔内。
  12)钻孔记录要填写清楚、整洁,经监理、质检员、施工员签字后当天交技术组。
  13)采取套管跟管钻进方法时,在起拔套管前应向孔内注满优质护壁泥浆。
  14)当采用振冲沉管时,应保证机架和沉管(喷射管)的垂直度,满足设计要求。
  (4)测量孔深:钻孔终孔时测量钻杆钻具长度,孔深大于20m时,进行孔内测斜。
  (5)下喷射管:钻孔经验收合格后,方可进行高压喷射注浆,下喷射管前检查以下事项。
  1)测量喷射管长度,测量喷嘴中心线是否与喷射管方向箭一致,喷射管应标识尺度。
  2)将喷头置于高压水泵附近,试压管路应小于20m,试喷调为设计喷射压力。
  3)施工时下喷射管前进行地面水、气、浆试喷,即设计喷射压力+管路压力。
  4)设计喷射压力+管路压力为施工用的标准喷射压力,更换喷嘴时重新调试。
  5)摆喷施工下喷射管前,应进行地面试喷并调准喷射方向和摆动角度。
  6)地面试喷经验收合格后,下入喷射管时,应采取措施防止喷嘴堵塞。
  7)孔内沉淀物较多时,应事先准备黏土泥浆,下喷射管时边冲入泥浆边下管。
  8)钻孔当采用套管护壁时,下入喷射管后,拔出护壁套管。
  9)当采用振冲沉管时,必须满足以上要求。
  10)当喷射管下至设计深度时,经监理工程师批准后,准备开喷。
  (6)搅拌制浆:搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应,并应能保证均匀、连续地拌制浆液。保证高压喷射注浆连续供浆需量。
  1)按设计的水灰比拌制水泥浆液,常用水灰比为1。
  2)水泥浆的搅拌时间,使用高速搅拌机不少于60s;使用普通搅拌机不少于180s。
  3)纯水泥浆的搅拌存放时间,自制备至用完的时间应少于2.5h。
  4)浆液应在过筛后使用,并定时检测其密度。
  5)制浆材料称量可采用质量或体积计量法,其误差应不大于5%。
  6)炎热夏季施工应采取防热和防晒措施,浆液温度应保持在5~40℃。
  7)寒冷季节施工应做好机房和高压喷射注浆管路的防寒保暖工作。
  8)若用热水制浆,水温不得超过40℃。
  9)浆液使用前,检查输浆管路和压力表,保证浆液顺利通过输浆管路喷入地层。
  10)水泥浆液中需要加入适量的外加剂及掺合料构成复合浆液,应通过试验确定。
  (7)供水供气:施工用高压水和压缩气的流量、压力应满足工程设计要求。
  1)单管法,施工用高压水泥浆的密度、流量、压力应符合设计要求。
  2)两管法,施工用高压水泥浆和压缩气的流量、压力要符合设计要求。
  3)三管法,施工用高压水和压缩气的流量、压力要符合设计要求。
  (8)喷射注浆:高压喷射注浆法为自下而上连续作业。喷头可分单嘴、双嘴和多嘴。
  1)当注浆管下至设计深度,喷嘴达到设计标高,即可喷射注浆。
  2)开喷送入符合设计要求的水、气、浆,待浆液返出孔口正常后,开始提升。
  3)高压喷射注浆喷射过程中出现压力突降或骤增,必须查明原因,及时处理。
  4)喷射过程中拆卸喷射管时,应进行下落搭接复喷,搭接长度不小于0.2m。
  5)喷射过程中因故中断后,恢复喷射时,应进行复喷,搭接长度不小于0.5m。
  6)喷射中断超过浆液初凝时间,应进行扫孔,恢复喷射时,复喷搭接长度不小于1m。
  7)喷射过程中孔内漏浆,停止提升,直至不漏浆为止,继续提升。
  8)喷射过程中孔内严重漏浆,停止喷射,提出喷射管,采取堵漏措施。
  9)对有特殊要求的注浆孔,可采用复喷来增加喷射长度和强度。
  10)喷射过程中,要记录每个高压喷射注浆孔施工时间全过程。
  (9)冒浆:高压喷射注浆孔口冒浆量的大小,能反映被喷射切割地层的注浆效果。孔口冒出的浆液能否回收利用,取决于工程设计和冒浆质量的好与差,工程中尽可能利用回浆。
  1)单管法、两管法,孔口冒出的浆液不回收利用。
  2)单管法、两管法,注浆过程中,冒浆量小于注浆量的20%时为正常现象,冒浆量超过20%或完全不冒浆时,应采取下列措施:a.当地层中有较大空隙引起不冒浆时,可在浆液中掺合适量的速凝剂,缩短固结时间,使浆液在一定的土层范围内凝固,也可在空隙地段增大注浆量,填满空隙后再继续喷射。b.当冒浆量过大时,可通过提高喷射压力,或加快喷射的提升速度,减少冒浆量。
  3)三管法,注浆过程中不冒浆,孔内严重漏浆,可采取以下措施处理:a.孔口少量返浆时,应降低提升速度,孔口不返浆时,应立即停止提升。b.加大浆液浓度或水泥砂浆,掺入少量速凝剂。c.降低喷射压力、流量,进行原位注浆。
  4)三管法,根据工程设计要求,可回收利用孔口冒出的浆液。a.在含黏粒较少的地层中进行高压喷射注浆,孔口冒浆经沉淀处理后方可利用。b.在黏性土或软塑至流塑状淤泥质土层中注浆,其孔口冒浆不宜回收利用。
  (10)旋摆提升:单嘴喷头摆360°为旋喷;小于360°为弧喷;小于等于180°为拱喷;小于等于90°为摆喷;摆角为0°时为单向定喷。同轴双嘴喷头摆180°为旋喷;小于180°为双向拱喷;小于等于90°为双向摆喷;摆角为0°时为双向定喷。非同轴双嘴喷头有90°夹角、120°夹角、 150°夹角,可用于摆喷和定喷。多嘴喷头目前国内使用的不多。旋摆为机械旋摆和特殊环境下人工旋摆。
  1)高压旋喷切割土体一周,旋摆和提升速度慢,喷射半径长,形成桩径大。
  2)高压摆喷切割土体,摆动和提升速度慢,喷射半径长,形成凝固体积大。
  3)高压定喷切割土体,提升速度慢,喷射半径长,形成凝固体板长。
  4)提升速度应与注浆量匹配,供浆量应满足提速,提速应满足喷射半径长度。
  5)高压喷射注浆机械旋摆,形成凝固体积规则,人工旋摆,形成凝固体积不规则。
  6)旋摆定喷射过程中要固定喷方向桩,以便随时检查和防止喷方向位移。
  7)喷射过程中接卸换管时要检查喷方向,防止喷射方向位移。
  8)按设计要求旋摆定喷射提升,自下而上至设计标高,停止喷射,提出喷射管。
  9)旋喷注浆适用于细颗粒和粗颗粒松散地层,定喷注浆适用于细颗粒松散地层。a.定喷:适用于黏性土、粉土、砂土细颗粒松散地层。b.摆喷:适用于黏性土、粉土、砂土、砾石中颗粒松散地层。c.旋喷:适用于黏性土、粉土、砂土、砾石、卵石粗颗粒松散地层。
  (11)成桩成墙:高压喷射注浆凝固体可形成设计所需要的形状,如旋喷形成圆柱状、盘形状,摆喷形成扇形状、亚铃状、梯形状、锥形状和墙壁状,定喷形成板状。
  (12)充填回灌:每一孔的高压喷射注浆完成后,孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀,应及时向孔内充填灌浆,直到饱满,孔口浆面不再下沉为止。终喷后,充填灌浆是一项非常重要的工作,回灌的好与差将直接影响工程的质量,必须做好充填回灌工作。
  1)将输浆管插入孔内浆面以下2m,输入注浆时用的浆液进行充填灌浆。
  2)充填灌浆需多次反复进行,回灌标准是:直到饱满,孔口浆面不再下沉为止。
  3)对高压喷射注浆凝固体有较高强度要求时,严禁使用冒浆和回浆进行充填回灌。
  4)对高压喷射注浆凝固体只有抗渗要求时,可以使用冒浆和回浆进行充填回灌。
  5)应记录回灌时间、次数、灌浆量、水泥用量和回灌质量。
  (13)清洗结束:每一孔的高压喷射注浆完成后,应及时清洗灌浆泵和输浆管路,防止清洗不及时不彻底浆液在输浆管路中沉淀结块,堵塞输浆管路和喷嘴,影响下一孔的施工。
  基本规定
  (1)高压喷射注浆地基工程的设计和施工,应因地制宜,综合考虑地基类型和性质、地下水条件、上部结构形式、荷载大小,场地环境、施工设备性能等因素,做到技术先进,经济合理,确保工程质量。
  (2)高压喷射注浆法的注浆形式分旋喷注浆、摆喷注浆和定喷注浆等3种类别。根据工程需要和机具设备条件,可分别采用单管法、二管法和三管法,加固体形状可分为圆柱状、扇形块状、壁状和板状。
  (3)高压喷射注浆定喷适用于粒径不大于20mm的松散地层,摆喷适用于粒径不大于60mm的松散地层,大角度摆喷适用于粒径不大于100mm的松散地层,旋喷适用于卵砾石地层及基岩残坡积层。
  (4)在制定高压喷射注浆方案时,应掌握场地的工程地质、水文地质和建筑结构设计资料等。对既有建筑尚应搜集有关的历史和现状等资料、邻近建筑和地下埋设物等资料。
  (5)高压喷射注浆方案确定后,应结合工程情况进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。
  (6)高压喷射注浆试验场地应选择在对整个工程有代表性地段,通过试验能够反映出高压喷射注浆后对地基处理工程所起到的加固或防渗效果。
  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100mm。
  (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,随后停机。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,待水泥浆在孔口返出后,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。


(来源:华水基础)
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