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旋喷桩施工工艺详解

旋喷桩施工工艺详解

 

 

旋喷桩兴起于二十世纪七十年代的高压喷射注浆法,八、九十年代在全国得到全面发展和应用。实践证明此法对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果,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,从而使地基得到加固。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,每米桩浆土比例和质量。

一、施工要求

施工前整平场地,路基填料采用素土(两侧路堤、人行道及非机动行车道范围填筑粘土)。

施工前行成桩实验性施工,以确定合适的水泥浆浓度、喷浆量、喷浆压力、喷浆提升速度等施工工艺参数,为正式施工提供依据,试桩数量不得少于5根。

二、工作步骤

1.高压旋喷由于高压空气和高压水切割、置换,将会产生大量的水泥土浆,应就地设置泥浆沉淀地。

2.布置好高压泵,泥浆泵搅拌机,制浆材料堆场和水、电、输浆管路等,并进行机具设备的检修和调试。

3.布孔放样

根据设计图纸和说明书进行孔位放样,采用跳孔喷浆的方法。

4.钻孔将钻机就位

钻头准确定位居中,钻孔位置与设计位置偏差小于10cm。钻架矫正摆平,钻杆垂直,倾斜度小于等于1.5%,开始钻孔,钻孔过程中要经常注意钻杆偏斜情况,及时矫正。钻孔孔口采用套管保护。

5.制备浆液

利用搅拌机,将水与42.5普通硅酸盐水泥按1:1的水灰比充分搅拌均匀,制备水泥浆液,随时拌制随时喷注。

6.插管喷浆

旋喷机具就位,校正机架水平度和喷主管的垂直度,灌注管插入高喷孔前采用中等压力试喷,以检查喷射和灌浆系统是否畅通,然后用卷扬机将灌注管插入钻孔设计深度,开始喷射灌浆作业,按成桩实验确定提升速度,和旋转速度,边提升喷灌管边旋转,待喷管达到设计长度范围内停止喷浆,将灌注管提出孔口,在钻孔内进行静压灌浆,防止固结体形成凹形。

7.移动机架和冲洗管路

灌注完毕,移动机架,冲洗管路器具,开始下一个孔的施工。

三、施工注意事项

为防止浆液凝固收缩影响施工桩顶标高,可在原孔位采用冒浆回灌或二次注浆措施。

挡土墙位置待高压旋喷桩施工完毕28天并检测合格后,开挖基坑,敲掉上部桩头,施工挡土墙。

其他未尽事宜请严格按照《公路路基施工技术规范》jtgf10-2006执行。

四、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,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,并应能均匀、连续地拌制浆液。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,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。

转自:基础工程网

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