高压旋喷注浆工艺规程.docx

1、高压旋喷注浆工艺规程1 高压旋喷注浆施工工艺标准1 适用范围本标准适用于高层建筑地基加固，以提高地基承载力；以及用于既有建筑物的纠偏和沉降治理。在临时工程中，也可用于防止土体滑动，增加边坡的稳定性。在基坑开挖中起隔水帷幕的作用，防止基坑隆起、流砂、渗漏。按工程用途，其适用范围可分为五类工程，见表1。 高压旋喷法适用工程种类 表1工程类别用 途(一)增加地基强度1.提高地基承载力2.减少土体压缩变形(二)挡土围堰及地下工程建设1.保护邻近建（构）筑物2.地下工程洞室围岩的加固建设3.边坡加固及支护4.防止基坑底部隆起(三)地层改良1.防止土体坍塌滑坡2.防治砂土液化，涌砂冒水(四)降低土的含水量

2、1.整治路基翻浆冒泥2.防治地基冻胀(五)防渗隔水帷幕1.河堤、水库坝基防渗墙2.矿山井巷防渗帷幕3.基坑、地下洞室隔水帷幕4.防止桥渡、河堤及水工建筑物基础的冲刷高压旋喷注浆法能在土中形成圆柱状固结体，是在普通化学注浆法的基础上发展起来的加固土体的一种新方法。旋喷形式可采用单管法、双管法和三管法中的任意一种方法。单管法：旋喷高压水泥浆液一种介质，使用50mm或42mm的地质钻杆为注浆管，以20MPa压力从喷嘴中喷出，直接冲击切割土体。双管法：旋喷高压水泥浆液和压缩空气二种介质，使用双通道气液同轴喷嘴结构的二重管，以20MPa高压喷射流外环绕一圈0.7 MPa空气喷射流喷，共同作用冲击切割土体

3、；三管法：旋喷高压水流、压缩空气及水泥浆液三种介质，施工预先用钻机钻成直径为150219的孔，然后将三重旋喷管插入孔中旋喷，三根管子互不相通,分别输送水、空气和浆液。在均质土中，旋喷的圆柱体比较均匀。在非均质或有裂隙土中，旋喷的圆柱体则不均称；由于喷射流脉动和提升速度不均匀，固结体的外表很粗糙。在深度大的土中，如果不采取其它的措施，旋喷圆柱固结体可能出现上粗下细似胡萝卜的形状。高压旋喷注浆技术，主要适用于松散软弱土层，如第四纪的冲(洪)积层、残积层，砂类土、粘性土、粉土、黄土、人工填土及淤泥、淤泥质土等。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的有机质时，应根据现场试验结果

4、确定其适用程度。但对于地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝固的情况，对无填充物的岩熔地段，永冻土以及对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用高压喷射注浆法。2 施工准备2.1材料2.1.1喷射注浆材料及配方注浆材料以水泥为主要材料，并可加入不同外加剂和掺合剂，使其具有速凝早强、抗冻等性能。水泥类浆液的类型较多，随地质条件及用途不同，浆液材料有所差异。2.1.1.1普通型，适用于无特殊要求的一般工程。一般采用强度等级32.5以上的普通水泥，不加添加剂，水灰比为0.81.5，常用1.0。2.1.1.2速凝早强型，适用于地下水丰富或早期承重的工程。常用的早强剂有氯化钙、水玻璃及三乙醇胺等。2.1.1.3

5、高强型，适用于固结体的平均强度在20MPa以上的工程，选用高强度水泥（不低于强度等级42.5）；在强度等级32.5普通水泥中添加高效能的扩散剂（如NNO、三乙醇胺、亚硝酸钠、硅酸钠等）和无机盐。2.1.1.4填充剂型，适用于早期强度要求不高的工程，以降低工程造价。常用的填充剂为粉煤灰、矿渣等。2.1.1.5抗冻型，适用于防止土体冻胀的工程。常用的添加剂有：沸石粉，NNO，三乙醇胺和亚硝酸钠。注意不宜用火山灰水泥，最好用普通水泥，也可用高标号矿渣水泥。2.1.16抗渗型，适用于堵水防渗工程。常用2%4%水玻璃作添加剂。水玻璃的模数要求为2.43.4，浓度要求为3045波美度。注意应用普通水泥，不

6、宜用矿渣水泥，如无抗冻要求也可使用火山灰水泥。2.1.1.7改善型，适用于某些有特殊要求的工程。如水坝的防渗墙，可在喷射浆液中加入1050%的膨润土，使固结体有一定可塑性并有较好防渗性。2.1.1.8抗蚀型，适用于地下水中有大量硫酸盐的工程，采用抗硫酸盐水泥和矿渣大坝水泥。2.1.2浆液量计算 浆液量常用下列两种方法的计算结果，选用其大值。体积法:Q=4Ds2K1L1(1+)+Dk2K2L2式中： Q需用总浆量（m3）； K1填充率，与注浆管类型，加固直径、土质等有关，变化范围为0.61.3，一般取0.750.9； K2未旋喷部分土的填充率；一般取0.50.75； 损失系数，一般取0.10.2

7、； Ds旋喷体直径（m）； Dk注浆管直径（m）； L1旋喷体长度（m）； L2未旋喷体长度（m）。喷量法:Q=L1q(1+)/V L1旋喷体长度（m）； q 单位时间喷浆量（m3/min）； 损失系数，一般取0.10.2； V喷嘴上升速度（m/min）。2.2机具设备2.2.1设备 见“高压旋喷注浆需用设备表”表2.2.1 高压旋喷注浆需用设备表 表2.2.1序号设备名称规 格主要性能用 途1钻机XJ-100，SH-3076型震动钻等依工程条件而不同旋喷钻孔2高压水泵3XB， 3W-6B3W-7B， 3D2等泵量60250L/min泵压2050MPa三重管法高压水射流3泥浆泵BW-150，B

8、W-250，泵量80150L/min泵压57MPa三重管法泥浆注入SNS-H300型水泥车，ZJB型高压泵，Y型液压泵泵量150L/min泵压2030MPa单管、二重管法,泥浆注入4空压机YV-3/8,ZWY-6/7BH6/7,LGY20-10/7等风量13m3/min风压0.60.8MPa二重管、三管重法空气射流5浆液搅拌机容量0.82m3制浆2.2.2专用器具2.2.2.1单管法（1）喷管导流器安装在钻杆的顶部，其作用是把静止的高压胶管和旋转的钻杆喷头连接起来，并把高压浆液从胶管送给钻杆、喷头。其技术指标见下表2.2.2.1-（1）。导流器的技术指标 表2.2.2.1-（1）最高转数(r/

9、min)最大工作压力(MPa)最大起重能力(KN)允许通过介质允许震动冲击力（kW）15030.020.0水、水泥浆20.0（2）喷管及喷头a喷管：可用50mm或42mm的地质钻杆。b喷头：形状有圆锥形和平头型，前者适用于地层为透镜体或个别卵石层，后者适用于粘性土或砂性土地层。 c喷嘴：喷头一侧或两侧装12个喷嘴，直径1.63.5mm，多用硬质合金钢制成。2.2.2.2二重管法：（1）二重钻杆：由不同直径的同轴钢管套在一起组成。（2）二重管导流器。（3）喷头：形状有圆锥形和平头型，空气间隙为12mm，喷头一侧或两侧装12个喷嘴，直径23mm。2.2.2.3三管喷射系统（1）三重注浆管总成：包括

10、三重钻杆、三重管导流器和三重管喷头、喷嘴。 （2）三重钻杆：由三根不同直径的同心钢管套在一起组成。（3）三重管导流器。 （4）三重喷头：形状有圆锥形和平头型，分单向喷头和双向喷头。 （5）喷嘴：喷头一侧或两侧装12个喷嘴，高压水喷嘴直径23mm，空气间隙为12mm，高压浆液喷嘴直径10 mm（2个喷嘴）或14mm（1个喷嘴）。2.2.2.4其它器具（1）高压胶管（输送喷射浆液）一般采用钢丝缠绕液压胶管，或铠装橡胶管。其工作压力不低于喷射泵压。（2）压气胶管（输送压缩空气）用38层帆布缠裹浸胶制成，工作压力1.0MPa以上，内径1632mm。（3）电磁式液体流量计。（4）玻璃转子风量流量计，如L

11、ZB-50型，最大流量3m3/min。2.3作业条件2.3.1施工范围内的地表、地下和空中障碍物应清理或改移完毕,对不能改移的障碍物必须进行标识，并有保护措施。2.3.2做好“三通一平”工作，做到水通、电通、道路畅通，对施工场区进行清理平整，对不利于施工机械行走的松软地面进行碾压或夯实处理，以保证各种设备行走的安全和稳定。2.3.3雨季施工时，应做好排水沟和集水坑，及时将桩孔周围的积水排走，确保雨后场地内无积水。进入现场的设备和材料避免堆放在低洼处，露天存放的要垫高加塑料布盖好。2.3.4冬季施工时，水泥浆的使用要集中，施工场地内不得到处存集，并对泥浆、水泥浆及贮浆设施进行有效保温，防止浆液冻

12、结。2.3.5施工前应对机械设备进行调试，确保各设备均处于正常状态。2.4技术准备2.4.1当高压旋喷注浆技术用于地基处理时，应按复合地基设计，设计计算按建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002）进行；用于桩基础时，设计参照建筑桩基技术规范（JGJ 94-94）进行；用于挡土结构时，设计可参照建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）、建筑基坑工程技术规范（YB 9258-97）进行；用于深基坑底部抗隆起、管涌加固时，应满足抗隆起或抗管涌的安全要求；用于防渗隔水帷幕时，应参照有关相应规范进行设计。高压旋喷注浆设计参数可根据表2.4.1-1、表2.4.1-2进行数据估计，最终参数根据现场试

13、验确定。 高压旋喷注浆固结体参数表 表2.4.1-1方法土质情况单管二重管三重管有效直径m粘性土0N50.50.80.81.21.21.86N100.40.70.71.11.01.611N200.30.50.60.90.71.2砂土0N100.61.01.01.41.52.011N200.51.90.91.31.21.821N300.40.80.81.20.91.5单桩垂直极限荷载（kN）40060090012002000最大抗压强度（MPa）砂土1020，粘性土510，黄土512，砂砾820干重度（kN/m3）砂土1620，粘性土1415，黄土1315渗透系数（cm/s）砂土10-610-7

14、，粘土10-510-7，砂土106107粘聚力C（kPa）砂土400500，粘性土7001000内摩擦角（）砂土3040，粘性土2030标准贯入击数 N砂土3050，粘性土20302.4.2在制定方案时，应掌握场地的工程地质、水文地质和相关建（构）筑物等资料。对既有建筑尚应搜集竣工和现状观测资料、临近建筑和地下埋设物资料等。2.4.3施工中应如实记录高压旋喷注浆的各项参数和出现的异常现象。在注浆结束4周后，应选择开挖、钻孔取芯、标准贯入、荷载试验或水压试验等适当方法进行检验。2.4.4方案确定后，应先进行试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。2.4.5按设计图纸定出旋喷桩位，并报甲方和监

15、理复核。3 操作工艺3.1工艺流程 3.2操作方法3.2.1主要施工方法3.2.1.1钻机就位： 旋喷注浆施工的第一道工序就是钻机安装在设计的孔位上，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。施工时旋喷管的倾斜度不得大于1.5%。3.2.1.2钻孔或打管：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。一般在二重管和三重管旋喷法施工中都采用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。3.2.1.3插管： 插管是将喷管插入地层预定的深度。单管旋喷使用76型型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一

16、，即钻孔完成时插管作业同时完成。二重管和三重管旋喷施工，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1MPa。若压力过高，则易将孔壁射塌。3.2.1.4试管：当注浆管插入预定深度后，应进行清水试压，到设备和管路情况正常后，则可开始高压注浆作业。3.2.1.5旋喷高压注浆作业：当旋喷管插入预定深度后，立即按设计配合比搅拌浆液，指挥人员宣布旋喷开始时，旋转提升旋喷管，自下而上连续进行喷浆。值班技术人员必须时刻注意检查注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录，绘制作业过程曲线

17、。3.2.1.6喷射结束及拔管：注浆至设计高度后，拔出喷浆管，注浆结束，浆液填入孔中，多余的清除掉，拔管要及时，不可久留孔中。3.2.1.7冲洗：当旋喷提升到设计标高后，旋喷即告结束。施工完毕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、注浆管软管内的浆液全部排出。3.2.1.8移动机具：把钻机等机具设备移到新孔位上。3.2.2旋喷工艺参数：见表3.2.2高压旋喷注浆工艺主要施工参数表 表3.2.2序号高压喷射注浆种类单管法二重管管法三重管法高压注浆参数值水压力（MPa）2050流量（L/min）80250喷嘴直径（mm）23.2喷嘴个数1

18、2空 气压力（MPa）0.70.80.70.8流量（m3/min）12310环形间隙（mm）1212浆 液压力（MPa）2040204013流量（L/min）801208012090150喷嘴孔径（mm）232310、14喷嘴个数121212注浆管外径（mm）42、4542、50、7575、90提升速度（cm/min）20251010旋转速度（r/min）201010固结体强度（MPa）粘土132315砂土344105153.2.3高压旋喷施工操作要点3.2.3.1钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，钻杆倾角误差不得大于0.5。3.2.3.2喷射注浆前要检查高压设备和管路系统

19、。设备的压力和排量必须满足设计要求，管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。3.2.3.3要预防风、水喷嘴在插管时被泥砂堵塞，可在插管前用一层薄塑料膜包扎好。3.2.3.4喷射注浆时要注意设备开动顺序。三重管旋喷应先空载起动空压机，待运转正常后，再空载起动高压泵，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，即可旋转注浆管，并开动注浆泵，先向孔内送清水，待泵量泵压正常后，即可将注浆泵的吸浆管移至储浆桶，开始注浆。待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。3.2.3.5根据施工设计控制喷射技术参数，注意冒浆情况的观察，并做好记录。3.2.

20、3.6在地基处理工程中，应采用间隔跳打法施工，一般两孔间距大于1.5m。3.2.3.7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（三重管施工），最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时，开机顺序也要遵守第3.2.3.4条的规定。同时，开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0.1m，以防固结体脱节。3.2.3.8喷射注浆达到设计深度后，三重管施工可停风、停水，而继续用注浆泵注浆，待水泥浆从孔口返出后，即可停止注浆，然后将注浆泵的吸水管移至清水箱，抽吸一定量的清水将注浆泵和注浆管路中的水泥浆顶出，然后停泵。3.2.3.9卸下的注浆管，应立即用清水将各通道冲洗干净，并拧上堵头

21、。注浆泵、送浆管路和浆液搅拌机等都要用清水清洗干净。压气管路和高压泵管路也要分别送风、送水冲洗干净。3.2.3.10喷射注浆结束后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其他钻孔排出的泥土或杂物混入。3.2.3.11所用水泥浆、水灰比要按设计规定不得随意更改。禁止使用受潮或过期的水泥。在喷射注浆过程中应防止水泥浆沉淀。水泥用量可参考表3.2.3.11。 1m3桩长三重管旋喷桩水泥用量 表3.2.3.11桩径(mm)桩长(m)强度为P.O.32.5水泥单位旋喷施工方法单管二重管三重管6001Kg/m20025020025

22、08001Kg/m3003503003509001Kg/m35040035040010001Kg/m400450（新）400450（新）70080012001Kg/m500600（新）80090014001Kg/m700800（新）9001000注：“新”系指高压水泥浆泵，压力3640MPa，流量80110L/Min的新单管法和二重管法。3.2.3.12为了加大固结体尺寸，或避免深层硬土固结体尺寸减小，可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施。也可以采用复喷工艺：第一次喷射（初喷）时不注水泥浆液；初喷完毕后，将注浆管边送水、边下降至初喷开始的孔深，再抽送水泥浆，自下而上进行第二次喷

23、射（复喷）。3.2.3.13在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况、喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。旋喷喷射注浆时，冒浆量应大于高压水的喷射量，但其超过量应小于注浆量的20%。超过太多或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量；如冒浆量过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。3.2.3.14对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。三重管旋喷注浆因冒浆中掺入粘土和清水，故不宜利用冒浆回灌。3.2.3.15在加固工程中，为使桩顶与原基础严密结合，可于旋喷作业结束后24h在旋喷桩

24、中心钻一小孔，再用小径（如30mm）单层注浆管补喷一次。3.2.3.16在软弱地层中旋喷时，固结体强度低。可在旋喷后用砂浆泵注入M15砂浆来提高固结体的强度。3.2.3.17在湿陷性地层进行高压喷射注浆成孔时，如用清水或普通泥浆作冲洗液，会加剧沉降，此时宜用空气洗孔。3.2.3.18在砂层尤其是干砂层中旋喷时，喷头的外径不宜大于注浆管，否则易夹钻。4 质量标准4.1施工质量执行标准见表4.1。4.2施工质量检验4.2.1检查项目4.2.1.1固结体的整体性、均匀性和垂直度；4.2.1.2固结体的有效直径或加固长度、宽度；4.2.1.2固结体的强度特性；4.2.1.2固结体的溶蚀和耐久性能。4.

25、2.2检测方法4.2.2.1开挖检查。4.2.2.2室内试验，包括设计过程制作试件，进行物理力学性能试验和施工后开挖取样试验。4.2.2.3钻孔检查，钻孔取样观察，并做成试件进行物理力学性能试验；高压旋喷注浆地基质量检验标准表 表4.1 项目序号检查项目允许偏差或允许值检查方法国家标准企业标准单位数值单位数值主控项目1水泥及外掺剂质量符合出厂要求符合出厂要求查产品合格证或抽样送检2水泥用量设计要求设计要求查看流量表及水泥水灰比3桩体强度或完整性检验设计要求设计要求按规定方法4地基承载力设计要求设计要求按规定方法一般项目1钻孔位置mm50mm40用钢尺量2钻孔垂直度1.51.2经纬仪测钻杆或实测

26、3孔深mm200mm150用钢尺量4注浆压力按设计参数指标按设计参数指标查看压力表5 *桩体搭接mm200*mm200*用钢尺量6桩体直径mm50mm40开挖后用钢尺量7桩体允许偏差0.2D0.2D开挖后桩顶下500mm处用钢尺量，D为桩径注：其它工程可参照此表标准。（在旋喷隔水帷幕工程中，桩体搭接应不小于300mm） 4.2.2.4标准贯入试验。一般距注浆孔中心0.150.20m，每隔一定深度作一次。4.2.2.5载荷试验，包括复合地基荷载试验和单桩荷载试验。4.2.2.6渗透试验，包括钻孔压力注水渗透试验和钻孔抽水渗透试验。4.2.3检验方法的选用：选定质量检验方法时，应根据机具设备条件，

27、因地制宜。4.2.3.1开挖检查法：通常在浅层进行，虽简单易行，但难以对整个固结体的质量作全面检查。4.2.3.2钻孔取芯法：是检验单孔固结体质量的常用方法，选用时需以不破坏固结体为前提。4.2.3.3标准贯入和静力触探法：应用于有经验情况下。4.2.3.4载荷试验法：是检验地基处理后地基承载力的良好方法，有条件的地方应尽量采用。对重要建筑物仍应做载荷试验为宜。4.2.3.5压水试验法：通常在取芯困难或工程有防渗要求时采用。4.2.3.6建筑物的沉降观测及开挖过程测试和观察是全面检查建筑地基处理质量的不可缺少的重要方法。4.2.4检验点的部位4.2.4.1有代表性区域；4.2.4.2帷幕中心线

28、上；4.2.4.3施工中出现异常情况的部位；4.2.4.4地质情况复杂，可能对高压注浆质量产生影响的部位。4.2.5检验点的数量高压旋喷地基处理检验点的数量为施工注浆孔数的1%，并至少要检验3个点。其它工程检验点的数量根据需要定，一般为施工注浆孔数的2-5%，并至少要检验3个点。检验不合格者，应在不合格点附近进行补喷或采取有效补救措施，然后进行质量检验。4.2.6质量检验时间应在高压喷射注浆结束28d后进行。如不作承载力或强度检验，则时间可适当缩短。5 成品保护旋喷后12h内应避免重车等在其上行走，或堆放重物，以免压坏桩头造成桩头变形。6 应注意的质量问题6.1钻机就位应进行水平、垂直校正，钻杆应与桩位吻合。6.2施工前必须确定旋喷参数（旋喷压力、喷嘴提升速度、喷嘴直径等）。6.3旋喷管达到预定深度后，应进行高压射水试验，合格后方可喷浆，待达到预定排量后，再逐渐提升旋喷管；深层旋喷时应先喷浆后旋喷和提升，防止注浆管扭断。6.4在插管旋喷过程中，要注意喷嘴被堵，水、气、浆压力和流量必须符合设计要求，否则要拔管清洗，再重新进行插管和旋喷。6.5钻杆的旋转和提升必须连续不断的进行，拆卸钻杆要保持有0.1m以上的搭接长度，以避免固结体脱节，中途机械发生故障，应停止提升钻杆和旋喷，并