高壓旋噴樁施工工藝

高壓旋噴樁雙管法加固軟土地基施工工法中鐵建工集團路橋工程有限公司1、前言1.1工藝工法概括高壓旋噴樁是從20世紀70年代早期最先由日本開發(fā)的地基加固技術(shù)。它是在靜壓灌漿基礎(chǔ)上引進水力采煤技術(shù)發(fā)展起來的，該技術(shù)在我國已有三十?dāng)?shù)年的應(yīng)用歷史。根據(jù)噴射辦法的不同，高壓旋噴樁可分為單管法、雙管法和三管法。單管法僅噴射水泥漿；雙管法是用二重注漿管同時噴射水泥漿和空氣兩種介質(zhì)；三管法是使用三重注漿管分別同時噴射水、氣、水泥漿三種介質(zhì)。本文結(jié)合工程實例，重要介紹雙管法高壓旋噴樁的施工工藝工法。1.2工藝工法介紹高壓旋噴樁加固地基分兩個階段，第一階段為成孔階段，即通過鉆機預(yù)成孔（或驅(qū)動密封良好的噴射管）和帶有1個或2個橫向噴嘴的特制噴射頭進行成孔，使噴射頭達成預(yù)定的深度；第二階段為噴射加固階段，即采用水泥漿、水以一定的壓力，通過噴射管由噴射頭上的橫向噴嘴向土中噴射，同時鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊向上提高。由于高壓旋噴射流含有強大的切削能力，因此一邊切削四周土體，一邊與之?dāng)嚢杌旌?，形成圓柱狀的水泥與土混合的加固體，即為“旋噴樁”。2、工法特點2.1水泥漿與原地基軟土就地攪拌混合，最大程度地運用原土。2.2能夠充足運用工作面，施工設(shè)備簡樸、振動小、無污染，施工速度快，機械化程度高，使用成本低，施工工效高，周期短。2.3樁體固結(jié)強度高，單樁承載力較高，軟土地基加固效果好。3、合用范疇由于受土層、土的粒度、土的密度、硬化劑粘性、硬化劑硬化時間影響小，可廣泛應(yīng)用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉質(zhì)粘土、粉土、砂土、黃土等公路、鐵路路基的地基加固。4、工藝原理高壓噴射注漿法是運用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液和空氣成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐步提高，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一種圓柱狀固結(jié)體（即旋噴樁），以達成加固地基的目的。高壓旋噴樁雙管法工藝原理示意圖5、施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作鉆機就位制漿鉆機就位制漿調(diào)節(jié)鉆架角度一級過濾調(diào)節(jié)鉆架角度一級過濾二級過濾二級過濾高壓泵對漿液加壓插管高壓泵對漿液加壓插管啟動高壓清水泵空壓機供風(fēng)試啟動高壓清水泵空壓機供風(fēng)試噴高壓噴射注漿泥漿排放高壓噴射注漿泥漿排放回灌漿液回灌漿液噴射結(jié)束噴射結(jié)束機具清理機具清理樁機移位樁機移位5.2施工辦法5.2.1鉆機定位移動旋噴樁機到指定樁位，將鉆頭對準(zhǔn)孔位中心，同時整平鉆機，放置平穩(wěn)、水平，鉆桿的垂直度偏差不不不大于1%～1.5%。為了確保樁位精確，必須使用定位卡，樁位對中誤差不不不大于5cm。就位后，首先進行低壓射水實驗，用以檢查噴嘴與否暢通，壓力與否正常。5.2.2制備水泥漿樁機移位時，即開始按設(shè)計擬定的配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中，再將水泥倒入，開動攪拌機攪拌10～20分鐘，而后擰開攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網(wǎng)（孔徑為0.8mm），過濾后流入漿液池，然后通過泥漿泵抽進第二道過濾網(wǎng)（孔徑為0.8mm），第二次過濾后流入漿液桶中，待壓漿時備用。5.2.3插管采用旋噴注漿管進行鉆孔作業(yè)時，當(dāng)?shù)谝浑A段貫入土中時，可借助噴射管本身的噴射或振動貫入。其過程為：啟動鉆機，同時啟動高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液，使鉆桿沿導(dǎo)向架振動、射流成孔下沉；直到樁底設(shè)計標(biāo)高，觀察工作電流不應(yīng)不不大于額定值。5.2.4噴射注漿噴漿管下沉達成設(shè)計深度后，停止鉆進，旋轉(zhuǎn)不停，高壓泥漿泵壓力增到施工設(shè)計值（20～40MPa），坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，同時嚴格按照設(shè)計和試樁擬定的提高速度提高鉆桿。在達成設(shè)計深度后，接通空壓管，開動泥漿泵、空壓機和鉆機進行旋轉(zhuǎn)，并用儀表控制壓力、流量和風(fēng)量，分別達成預(yù)定數(shù)值時開始提高，繼續(xù)旋噴和提高，直至達成預(yù)期的加固高度后停止。5.2.5回灌漿液高壓噴灌結(jié)束后，由于孔內(nèi)水泥漿液固結(jié)過程中體積收縮，同時孔內(nèi)漿液向孔壁四周范疇有一定滲漏，使得孔內(nèi)漿液表面將出現(xiàn)一段時間的沉面下降，應(yīng)不間斷地將漿液回灌到已噴孔內(nèi)，并保持壓漿作用，直至孔內(nèi)漿液面不再下沉為止。5.2.6清洗向漿液罐中注入適量清水，啟動高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。6、材料與設(shè)備6.1材料：P.042.5普通硅酸鹽水泥、。6.2重要設(shè)備高壓旋噴樁施工每臺高壓旋噴機應(yīng)配備的重要機具設(shè)備見表1。表1重要機具設(shè)備表序號設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量技術(shù)狀況1高壓旋噴機37KW1臺良好2泥漿攪拌機200L/min1臺良好3泥漿泵7MPa1臺良好4高壓泥漿泵20MPa～50MPa1臺良好5空氣壓縮機0.8MPa，3m3/min1臺良好6發(fā)電機200KW1臺良好7高壓膠管Φ19～22mm150米良好7、質(zhì)量控制7.1正式開工前應(yīng)認真作好試樁工作，擬定合理的施工技術(shù)參數(shù)和漿液配比。一切正常后方可配漿，漿液配制嚴格按照實驗參數(shù)控制好漿液的水灰比及稠度。7.2噴射過程應(yīng)持續(xù)進行，根據(jù)固結(jié)體的形狀及樁身勻質(zhì)性，調(diào)節(jié)噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度、提高速度、噴射壓力和噴漿量。7.3旋噴過程中，冒漿量不大于注漿量的20%為正?，F(xiàn)象，若超出20%或完全不冒漿時，應(yīng)查明因素，調(diào)節(jié)旋噴參數(shù)或變化噴嘴直徑。7.4鉆桿旋轉(zhuǎn)和提高必須持續(xù)不中斷，拆卸接長鉆桿或繼續(xù)旋噴時要保持鉆桿有10～20cm的搭接長度，避免出現(xiàn)斷樁。7.5在旋噴過程中，如因機械出現(xiàn)故障中斷旋噴，應(yīng)重新鉆至樁底設(shè)計標(biāo)高后，重新旋噴。7.6在旋噴過程中，應(yīng)避免泥漿沉淀，濃度減少。不得使用受潮或過期的水泥。漿液攪拌完畢后送至吸漿桶時，應(yīng)有篩網(wǎng)進行過濾，過濾篩孔要不大于噴嘴直徑1/2為宜。7.7鉆機塔架必須安放穩(wěn)定、導(dǎo)孔垂直度滿足設(shè)計規(guī)定，導(dǎo)孔過程中碰到的異?，F(xiàn)象必須精確統(tǒng)計，經(jīng)技術(shù)人員同意可終止鉆孔。施工中通過線垂控制鉆機塔架的垂直度來控制鉆孔垂直度。7.8旋噴樁施工質(zhì)量應(yīng)滿足表2的規(guī)定。表2旋噴樁施工質(zhì)量原則表8、安全方法8.1高壓泥漿泵、空壓機、高壓清水泵必須指定專人操作，壓力表應(yīng)定時檢修檢定，以確保正常工作。8.2鉆機操作人員應(yīng)含有純熟操作技能。8.3施工前應(yīng)檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，其壓力和流量（風(fēng)量）需滿足設(shè)計規(guī)定，應(yīng)檢查管道的耐久性以及管道連接與否可靠，泵體、注漿管及噴嘴內(nèi)不得有任何雜物，各類密封圈必須良好，無滲漏現(xiàn)象，否則接頭斷開、軟管破裂，將會造成漿液、高壓水流飛散、軟管甩出等安全事故。安全閥中的安全銷要進行試壓檢查，必須確保在達成規(guī)定壓力時能斷銷卸壓，絕不能容易安裝未經(jīng)試壓檢查的自制安全銷。8.4噴射漿自噴嘴噴出時，含有很高的能量，因此人體與噴嘴之間的距離不應(yīng)不大于60cm。8.5噴射注漿的漿液現(xiàn)在普通以水泥漿為主，但有時也加入其它化學(xué)填加劑，普通說漿液硬化后對人畜均無害，但硬化前的液體進到眼睛里時，必須立刻進行充足清洗，并及時到醫(yī)院治療。8.6吊、放噴射管路時，嚴禁管下站人。不得將電纜浸泡在水和泥漿中，避免漏電傷人。8.7鉆機作業(yè)中，電纜應(yīng)有專人負責(zé)收放。如遇停電，應(yīng)將各控制器放置零位，切斷電源；如遇卡鉆，應(yīng)立刻切斷電源，停止下鉆，未查明因素前，不得強行啟動。9、環(huán)保方法9.1對使用的工程機械和運輸車輛加強維修保養(yǎng)，避免拋錨滴漏。對空壓機等噪音較大設(shè)備采用隔音方法，減少運行噪音。9.2加強對施工現(xiàn)場的管理，施工原材料達成后，一律碼放整潔，分類掛牌寄存，進行標(biāo)記。在原材料搬運過程中，為了避免產(chǎn)生粉塵，應(yīng)當(dāng)輕搬輕放。9.3水泥砂漿制作過程中要經(jīng)常檢查管道的破損狀況，避免漏漿。施工完畢后對剩余泥漿進行回收，集中解決。9.4施工完畢后，整平場地，文明施工做到工完料清、現(xiàn)場凈，施工竣工后，剩余材料要及時收回。10、技術(shù)經(jīng)濟效益等分析公司承建的華潤電力曹妃甸電廠鐵路專用線改擴建工程，對軟土地基采用高壓旋噴樁加固施工工藝，比規(guī)定工期提前30天，直接節(jié)省人工、機械設(shè)備費用。該工法的實施也推動了科技的進步，縮短了工期，確保了工程質(zhì)量，減少了施工成本，施工工序的合理穿插確保了施工全過程無質(zhì)量、安全事故，并做到了文明環(huán)保施工。得到了業(yè)主及專家的承認，樹立了公司良好的形象。11、工程實例11.1工程介紹華潤電力曹妃甸電廠鐵路專用線改擴建工程K2+430.00～K2+550.00段和K2+595.0～K2+690.00段地基采用水泥旋噴樁加固解決，所加固地基為沖填土、淤泥質(zhì)黏土和粉質(zhì)粘土。設(shè)計樁徑0.6m，采用間距1.2m的正方形布置，樁長10～12m不等。11.2施工狀況

本段路基旋噴樁累計3047根，平均樁長10.5m。從3月20日開始施工至4月15日結(jié)束。根據(jù)設(shè)計規(guī)定及同類的施工經(jīng)驗，采用二重法作業(yè)。施工完畢后，經(jīng)檢測樁體抗壓強度、垂直度偏差、樁體