关于水平旋喷的施工汇报.docx
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关于水平旋喷的施工汇报
关于水平旋喷施工的汇报
水平旋喷是近几年开始作为处理隧道，矿井等水平顶部地基处理和支护的新工法。
该工法在国外施工工艺较为成熟，设备较为先进，效率较高，相应的施工成本也较高。
目前国内对于水平旋喷的施工尚处于起步阶段。
施工规范尚不具备，施工工艺尚不成熟，施工设备简单，仅有几家单位做过实验性施工。
本人有幸参加深圳地铁2#线2207标段华美竖井右侧水平旋喷桩的施工，通过本工程的施工实践，针对本工程施工机械、施工工艺及施工管理做出初步统计和改善浅见。
一：
施工概况：
深圳地铁2#线2207标段华美竖井右侧水平旋喷桩为隧道拱顶进行加固和止水的工程。
原设计桩数25根，因地质和施工以及甲方要求工期等原因，最后改为7根桩半圆拱平均布置。
单根桩长为45米，设计隧道斜度为28‰.实际钻孔斜度为50‰~80‰之间。
钻孔形成之后，岩土间隙水泄出，估计单孔出水量约为：
150L~200L/min。
施工采用单管旋喷工法，固结材料采用华润P.O32.5普通硅酸盐水泥，未加入速凝剂。
施工实际参数为：
旋转速度：
15~18r/min，回拔速度为：
10~12cm/min，水灰比为：
1：
1，施工压力为：
34~36MPa。
钻孔直径为：
90~150mm。
2009年2月22日施工导孔，2009年3月6日旋喷第一根桩，2009年3月日结束第7个钻孔，2009年3月日完成第7根桩旋喷。
1-1：
钻孔时间和旋喷时间及移动机器时间概况：
桩号
钻孔
旋喷
用时
概述
用时
概述
中0#
2.19日7:
00~
20日20:
00/37h
土层硬，进尺慢，中间开会2h，基本在施工
3.3日5:
00~
3.7日4:
00/94h
3月3日7:
00旋喷，9:
30埋钻，施工9米，3月6日9:
30续喷，10:
30爆高压管，22:
00续喷，3月7日4:
00结束
右1
2.21日10:
00~
2.23日24:
00/62h
土层硬，进尺慢,角度大，重钻一次，
3.7日22:
00~
3.9日2:
00/52h
3.7日22:
00旋喷，施工6米,3.8日0:
30堵嘴，3.8日15:
00，16:
30拔出怕埋钻，施工6米。
19:
00续喷3.9日2:
00结束。
左1废
2.24日9:
00~
2.26日24:
00/65h
土层硬，进尺慢,角度大，重钻一次角度仍然过大，该孔作废，停电10h
未旋喷
/
左1
3.10日8:
00~
3.11日8:
00/24h
土层硬，进尺慢,扩钻一次30米
3.11日21:
00~
3.12日12:
00/15h
3.11日21:
00旋喷，施工6米，23:
00坏4根杆，3.12日4:
00续喷，12:
00结束，基本正常，中间影响5小时
左2
3.13日21:
00~
3.14日7:
00/10h
土层硬，进尺慢
此孔20日重新钻过，用时12小时
3.21日00:
00~5:
00./84h
该孔耗时最长，故障最多。
3.21日23:
31开始旋喷到3.22日5:
30已经施工26米，更换钻杆15:
00施工3米埋钻，捞杆到25日18:
00，旋喷21:
00~00：
00，此孔从成孔以后到旋喷结束计用时：
84小时。
左3
3.15日0:
00~
3.15日12:
00/12h
土层硬，进尺慢
3.16日7:
00~
3.18日24:
00/67h
3.16日7:
00旋喷,12:
00施工16米因修泵时间过长和未打开排液通道抱杆，3月18日17:
00续喷，24:
00结束。
右2
3.27日2:
00~15:
00/13h
干成孔，不包括准备时间土层硬，进尺慢
3.29日4:
00~3.31日9:
00/53h
3.29日4:
00旋喷，5:
30埋钻，捞杆到30日18:
00，31日0:
00旋喷，9:
00结束
上述表格可以看出，钻孔6根，累计有效时间为：
223h，平均每根用时：
37h。
如果按照正常钻进速度每根15小时计算（最低钻孔只用12小时，已包括消耗时间），那么可以少花22小时/根。
旋喷6根，累计节省有效时间为：
132h。
旋喷6根，累计有效时间为：
365h如果按照正常旋喷速度每根24小时计算（正常旋喷只用12小时，已包括进杆和拆杆时间），那么可以少花37小时/根。
总共施工时间为：
55天，实际施工时间：
28天，除去有效施工时间：
24天，剩余时间为消耗及挪位移动机器时间。
于此不作深入分析。
1--2：
施工地质情况：
施工孔位（中间0#孔）中心位置在自然地面下16米位置，按照该孔钻孔施工记录角度显示：
起始度数为，6.65%，终孔度数为，8.2%，平均度数为：
7.425%，即45米长度的孔终点与水平高差为3.34米。
应该全部是花岗岩强风化层，中间夹杂大量的沙砾；从钻孔方面来看，自始至终钻进都比较困难。
平均进尺也只有约8~10cm/min，通常一节杆用时都在20~30分钟，个别一两根杆用时都超过40分钟。
返出的浆液只是少量的泥土和较多的沙子以及砾石。
最后进入强风化土层。
从旋喷施工返浆情况来看，地质情况分为3段，孔口向内1~22米返出物为不多的白黄色沙砾，返出浆液较1:
1水泥浆稀薄，主要是水泥和水的混合物。
该段旋喷效果不好，估计形成的粧径在400~500mm之间。
由22米~28米位置返出浆液观察较浓，含水泥和黄泥土夹沙子的混合物。
此段成桩直径估计也在450mm上下。
28米~36米位置应该是含砂砾比较多强风化岩层，施工返出浆液含有大量的细沙和砾石，此段施工如果不及时排放浆液，短短几分钟就会抱钻而导致埋钻。
估计这段成桩直径约在500mm左右。
36米~45米段较硬，切割返出浆液比重大约在2.0g/cm3左右。
沙砾不多，浆液浓，流动性较差，应该是进入强风化岩石。
此段粧径非常不乐观，估计在400mm~500mm左右。
此段最难成桩，因为此段是最高点，施工同时大量浆液流失到孔口，而且浆压力较大，目前封口管盘根尚不能完全封闭。
浆液基本流失，几乎成不了桩，只有一个空洞。
1--3：
施工准备（孔口管）：
现在施工所使用的孔口管采用108套管1米长，除端口焊接法兰盘外，其余部位用车床加工成倒扣状，安装时管壁上缠绕麻丝塞入孔内，外部用水泥加水玻璃抹平，待凝固后安装一个125口径的球阀门。
球阀门外法兰连接一个长度约在20cm的盘根密封盒，密封盒外端制作一个压紧装置随时可以调节密封件的密封程度。
一般情况下是将钻杆插入孔内，盘根盒内目前是缠绕上长宽都是2cm的油绳，杆钻钻进时不必压紧盘根，处于宽松状态。
等到开始旋喷时，逐步压紧盘根，达到不漏浆的程度即可。
在孔口管法兰后端下部位开启一个直径约50mm的泄压孔，安装一个2寸的球阀，（目前是1寸半阀门），需要的时候开启小阀门排放浆液，达到泄压的目的。
（刚刚结束的旋喷施工经常遇到小阀门被堵塞的情况，如果施工人员不及时疏通，就极有可能导致孔内砂砾淤积而埋钻，故此以后施工应该尽量安装大一些的阀门）施工组织设计中孔口管是安装两个对称阀门，上端阀门的目的是在旋喷结束后注入水玻璃的入口，现场因条件所限未曾准备此端口。
目前所施工的孔口管与掌子面结合并不牢固，之所以现在施工可以封住浆液是因为大量的砂子和水泥及部分土体的混合浆液封住予导孔，真正施工含沙量较大的工程就应该考虑孔口管与掌子面的牢固连接。
1--4：
施工人员安排：
现在所施工工程人员编制是15人，直接参与施工是11人。
分为两个班组，白班作业时间是：
7：
00到19：
00，夜班作业时间是：
19：
00到次日7：
00。
白班6人，1人看管高压泥浆泵，兼管搅拌池内水泥浆和把拌制好的水泥浆放到小浆池内。
2人搅拌水泥浆液，停、放自来水，必要时要从仓库中倒运水泥。
隧道内3人，1个班长，指挥全班工作、操作钻机。
2个辅助工，安装、拆卸钻杆，清理旋喷浆液，清理和管理排液阀门等工作。
夜班5人，地面上3人，工作性质与内容与白班相同，隧道内2人，班长开钻机兼顾拆卸、安装钻杆和指挥全班工作，夜班因为人员缺少的原因没有配齐全部人员，目前吴大胜在夜班施工中兼职钻机操作工。
施工队伍设有队长职务，目前由张斌担任。
队长的职能主要是，安排生产、调配人员、对外联络协调甲方、监理。
保证安全等。
施工队伍常设材料员一职，目前由卢龙由担任。
材料员职能主要是：
购买生产、生活所需材料，管理生产物资和生产资料以及经济账务，协助队长进行生产工作。
施工队伍设有技术员一职，目前尚未定论。
技术员职能主要是，对施工程序和技术进行交底，对施工过程进行监督负责，对资料进行管理和整理上报，协助队长进行生产工作。
班组成员对班长和队长负责，班长对队长和技术员负责，技术员对工程和公司负责，材料员对队长和公司负责，施工队长对工程和公司负责。
目前的施工人员存在以下几种状态：
①：
内部存在矛盾，主要是因为来自不同的地方，存在地方主义现象。
比重占少数的人活干的多一些且在施工最底层。
②：
干活存在消极怠工现象。
明明现在应该拆卸钻杆，他非要去安装水管接头或者就去干一些不相干的事宜，要等班长吼叫好几次之后才慢慢去做。
③：
施工素质亟待提高。
处于辅助工种位置的人员不能理解施工的正常程序，不能及时的做好相应的准备工作，总是说要砍柴了想起来刀还没有磨。
局部岗位的工人对所操作的机器性能还不能理解，尚不能够及时准确判断施工中所发生的种种故障和原因。
④：
认为目前所从事的施工工作与相应的工资收入不相符合。
都有一种心理就是说以前干活怎么样舒服，现在干的太累。
⑤：
依赖性太强或者说参与施工的主动性被束缚。
现在所有的人员都不愿意主动去提什么建议，因为一般情况下会被否决。
所以工人干活问班长，班长遇事问队长，队长考虑一下还是向公司汇报让公司做决定。
要允许一定范围内犯错误，有偿试才能有经验。
1--5：
施工过程
原本施工前的想法是有一个装置，能够使钻孔完成后不用拔出钻杆，可以直接进入旋喷状态。
实际施工中实现这个方法非常困难。
现施工地质结构为粗粒强风化花岗岩，钻进比较困难。
施工中钻杆常常使用氧气乙炔加热接头的方法才能够拆卸钻杆，而且耗时较长，个别现象能达到50分钟。
如果旋喷时遇到此种现象将会导致一系列的问题，包括堵杆和埋钻。
故此现阶段的施工还是采用较传统的方法：
先施工予导孔，拔出钻杆后再插入旋喷杆进行旋喷。
本工程施工予导孔直径开始为Ø85mm，一般情况下成孔的角度都比设定的角度偏大。
而且一旦发生角度上扬的现象就很难纠正过来，唯一的方法是采用扩大钻孔直径二次钻孔来减小偏差。
原本在角度和钻进速度正常情况下施工一个予导孔约需要24小时（Ø85mm孔径，45米长度），一旦产生问题时间就会大大延长，甚至达到48小时~60小时。
钻孔完成后，开始安装孔口管。
将Ø127mm的套管截成约1米长度，端面焊接一个内径Ø125mm的法兰盘，靠近法兰盘一端开一直径约50mm的孔，孔外焊接1.5寸管丝，安装一个1.5寸球阀作为可控泄压口。
孔口管插入到予导孔内（泄压阀门朝下），在与掌子面接触位置用快速水泥进行封堵，待水泥凝固后将孔径为Ø125mm的大球阀与法兰盘连接，大球阀的另一端再安装一个密封盒，盒内填充油绳。
旋喷杆喷头从密封盒、大球阀和孔口管穿过，连接旋喷杆进入送杆程序。
因为本工程没有配套专业旋喷钻具而开始是使用钻孔用Ø73mm地质钻杆，故此每一根进孔时都需要进行35MPa压力测试（后面使用的Ø50mm双管旋喷杆因有设计缺陷，同样也需要进行压力测试）。
压力测试合格后旋喷杆送至孔底停留等待拌制水泥浆和安装油绳。
所有准备工作完成后，高压泥浆泵泵送水泥浆液，达到设计压力（35MPa）后通知钻机按照10cm/min的速度边旋转边均匀拔出旋喷杆。
本工程总计施工6根桩，共埋钻5次。
通常情况先开始的10米左右没有问题，但是要随时观察泄压阀门的排泄情况。
一旦不出浆就必须赶紧通阀门，一般都是沙砾堵塞，阀门畅通情况下不会埋钻，如果施工3米不返浆就会埋钻。
施工到35米~25米是大多数埋钻的地方。
这一段含风化岩砾较多，前段施工沙砾淤积也较多，必须保证阀门的畅通，必要的时候还需要把旋喷杆来回拉动，使沙砾及时排出。
这里细心施工应该能够避免埋钻。
施工中2次在此段埋钻一是修理高压泵时间过长（90分钟），二是领导看到排除浆液较大要求关闭泄压阀门而造成的。
25米~1米段一般不会埋钻，因为钻机已经有足够的扭矩和回拔力避免埋钻，而且沙砾明显减少了，排出的浆液基本上很稀薄，有时甚至不返浆。
这一阶段一般是把泄压阀门关闭，保留所有切割和置换的浆液补充到孔内。
旋喷施工结束后，应该及时注浆，而且要注意旋喷施工到孔口的距离应该不低于2米。
实际施工旋喷到孔口1.5米时，二次注浆很快就会从孔口溢出（或者掌子面爆裂），甚至注浆不到1分钟。
前三个孔注浆量较多，其中2个孔注6吨水泥还没有任何反映，后施工的3个孔注浆较少，原因一是到掌子面距离太短，容易掌子面泄露，二是原先注浆已经把孔内岩隙填充固结，没有多余的地方可注。
注浆对于旋喷成桩非常重要。
现施工阶段只是盲目注浆，没有一个设计的量或者参考的压力。
这些需要在以后的施工中完善和解决。
1--6：
施工后续完善
旋喷施工结束后的完善工作主要是封闭阀门和注浆工作。
旋喷杆喷头过大球阀后停留在密封盘根盒内，待大球阀关闭后再拔出孔外。
关闭的泄压阀门接口处安装注浆变径，与高压注浆管连接，开启泄压阀门开始注浆。
个人认为应采用小流量注浆。
现场有250泥浆泵，但是最低档出浆量也达到60L/min,过快、大的流量会导致掌子面爆裂或孔口管封闭不住，使用小流量、小压力先把通道打开，逐步加大流量，待到具有一定压力或者从别处溢出方能停注，必要时需要2个泵，一个注水泥浆，一个注入水玻璃，加快水泥固结速度，填补固结岩隙，达到阻塞泄露的目的。
注浆结束12小时后即可拆卸大阀门，完成施工。
1--7：
施工资料
目前旋喷施工属于清包，而且属于临时性工程，资料要求不多。
现在只提供钻孔报表和旋喷施工报表两种。
结算时只是依照旋喷施工记录量来做计价单。
现场未作施工日志，但有考勤记录。
建议完善施工日志的记录工作，保证能够逆溯查找。
二：
施工中存在的问题
2---1：
人员
人员是施工的第一要素。
掌握基本施工技术，拥有积极向上的工作态度和团结一致的合作精神是施工效率和成功与否的重要保证。
现阶段人员施工素质普遍不好。
这可能与施工报酬、施工的劳累程度以及领导人员的士气有关。
现场施工时候辅助工种人员需要随时点拨。
不拨不动，拨了不知怎么动较为普遍。
主要设备操作生疏。
高压泵的操作人员判断不了施工的状态，更无从判断一些基本的小故障，这些都对施工造成一定的影响。
提高职工参与施工的积极性和创造性，合理解决劳动报酬，加强施工技能培训是其中的一种方法。
施工现场需要配备2~3个具有一定专业知识和技能的施工人员。
例如现场配备一个专业的维修、制作、技术全面的技工。
要求能够按照现场地质制作较为专业的钻头，修改钻具，机械维修，电路电工（持本）以及进行辅助施工。
另外2个专业泵工，能够熟练独立管理和维修高压泵并可以熟练从事其他工种。
2---2：
设备
现有的设备施工水平旋喷桩存在3个问题，一是钻孔速度较慢；二是旋喷时钻杆漏浆；三是配套设施不齐备。
钻孔速度较慢是因为土质较硬和角度难以控制。
土层情况随工程定位原因无法改变，施工时正确有效的控制角度，避免返工就可以保证速度。
施工水平旋喷桩工艺较为复杂，不仅需要控制垂直方向角度偏差同时也要控制水平方向的角度偏差，这一点对于现有的检测仪器可能难度较大。
我一直认为使用套管跟进钻孔能够保证钻孔质量。
使用3米~6米的岩心套管（在钻头后部安装探棒），作为钻孔导向，后接73钻杆，钻进每一根杆跟测一次。
事实上岩心套管在发生角度偏转后无法纠偏，但是它也是在钻进中不容易发生偏转；舌型钻头能够纠偏（在现在施工的地质情况下也无法纠偏）但也是发生偏转的主要原因。
地质发生变化的位置是最容易引起角度变化的，使用岩心套管能够较好的避免此现象。
目前钻机的转速对于使用岩心套管偏低，可以在现钻机马达上安装一个三通高压球阀（市场有卖）实现串并联油路来改变马达转速（实现油路串联可以提高马达转速到原来的1.8倍，并联油路可恢复现在转速）。
旋喷杆漏浆现象是因为我们一直没有专业的施工钻具。
原先使用的Ø73地质钻杆是采用端面作为密封，施工中容易产生泄漏；市场上购买的Ø50双管钻具因为有先天的不等径缺陷和钻杆强度较低也难以保证能够快速作业。
所以专业制作一种有足够的强度保证钻孔又要能够足够的密封来保证旋喷非常有必要，也是当务之急。
旋喷后台拌浆系统现在尚不完善。
我们的目光不能停留在简易施工上，有必要考虑大规模、工期长、规范化的施工思路。
现在注浆时的水灰比就难以控制。
浆液稀薄会导致质量事故；浆液太浓影响施工效率。
配备2~3个搅拌桶用以倒浆就可以解决问题。
当大规模作业时甚至可以考虑自动搅拌后台系统（设备已经通过施工验证）减少高强度作业人员和降低水泥损耗。
2---3：
工艺
水平旋喷工艺基本都是采用孔口密封的工艺施工。
实际施工中发现钻孔的孔径对于水平施工浆液外排及钻杆进出是否通畅有极大的影响。
深圳地铁2#线旋喷施工多次发生埋钻现象应该与钻孔有相当的关系。
我认为水平旋喷的予导孔孔径要么足够大，要么足够小。
深圳地铁2#线的地质情况至少要求钻孔半径大于旋喷杆半径50mm~80mm，否则切割出来的碎屑等物通过钻杆周围空间而导致淤积埋钻。
钻孔孔径足够小是指孔径与旋喷杆相等，只有这样稍大的沙石等切割碎屑无法通过旋喷杆与孔壁之间的通道淤积，就能够避免埋钻。
与旋喷杆等径的孔对于施工浆液的排放非常有利，可以使水泥浆与切割物最大限度地保留在孔内前段，减少排放量，从而有效地保证施工质量。
三：
施工中需要探讨的问题
1：
如何保证上仰角度旋喷桩孔底端成桩问题。
现在所施工的隧道是上坡（28‰），同理旋喷桩也是采用上仰角度施工，而且为了保证开挖工作室和考虑钻杆重力作用，角度还要上扬（施工时采用50‰）。
这样的上仰角度势必造成孔底端旋喷桩施工时切割土体的混合浆液倒流出孔。
尽管有孔口管做封闭，但也不能保证存留的浆液能够在孔底端滞留成桩固结（除非浆液能够在1~5分钟内凝固）。
2：
如何确认上仰角度旋喷桩孔底端成桩问题
旋喷桩施工就必须排浆，排除多少浆液，留下多少浆液就能保证成桩是目前无法判断和操作的难题。
理想的状态是旋喷产生的浆液一点不让它排除（当然孔内不能泄露）。
但是这将对掌子面和孔口管要求太高，长时间、高压力作用在孔内会出问题。
这个问题需要专业的计算和实践。
目前建议先进行理论的计算，然后参照计算结果用于施工，施工结束后再对理论进行论证，最后达出实际的数值。
这个数值意义非常重大。
3：
如何确认上仰角度旋喷桩整体成桩问题
这个问题是第2个问题的延伸。
能够对于某一种地质结构，某一种施工粧径给出一个表达整体成桩的参数，是一个课题，也是施工质量的重要保证。
4：
如何改善孔口管安装速度及强度的问题
安装孔口管对于现在的施工是必须的一道程序。
但是孔口管的安装非常费时费力。
从孔口管的安装到孔口管的使用甚至要6个小时。
这对于快速施工和提高生产效率有很大的影响。
现在的孔口管直径Ø127mm，端部焊接Ø125mm的法兰盘，法兰盘再连接Ø125mm通径的大球阀。
孔口管使用水泥与掌子面焊接。
问题是焊接深度较浅，一般只能到10cm深度。
二是大球阀太重，安装大球阀甚至需要3个人操作。
再加上需要在大球阀上连接盘根盒，钻杆进入阀门后再安装盘根，非常耽误时间。
建议能否采用小孔口管、小阀门以及事先安装好盘根或使用固定盘根等方法，使该工序简单化和实用化。
（制作的双管旋喷杆外径76mm，可以使钻孔孔径为Ø80mm，孔口管外径使用Ø85mm~Ø95mm普通管材，长度为50mm~80mm即可，使用钻机或别的方法把孔口管压入孔内，周边用水泥焊接。
球阀可用Ø85mm通径。
密封盒可采用油绳。
还有方法就是提前安装，但要求与现施工的孔距离大于1米。
）
5：
如何改善钻机安装速度及移位过慢的问题
钻机安装与移动的快慢也直接影响施工的效率。
钻机安装通常需要三天，后台高压泵等设施安装需要一天。
关键是钻机安装需要足够的人，后台只能等钻机安装完毕后方可进行。
钻机在施工结束后移位需要裁断立柱，然后再重新焊接调整，不仅费时而且废材料。
现在的隧道施工都要求短平快，安装辅助时间过长的确属于浪费。
如果可以确定某一台机器专业施工旋喷桩，就可以对其进行改造，使其可以快速安装、快速施工、快速转场。
五：
结束语
以上所言是在施工中遇到的实际情况和自己的一些想法。
搞水平旋喷是第一次，理解的还是不太透彻，难免有一些简单和幼稚的说法和想法。
总归一点，通过工程实践才能遇到问题和解决问题。
我们需要一个坚定地目标，一个能够决策的领导、一个固定的团体、一定数量的施工骨干以及一定的施工试验经费。
现场开挖工作已经进行，目前所显示的效果比我想象的要稍好一些。
但是这里的施工不代表旋喷桩，旋喷桩可以做的更好。
（附施工照片）
中间0#孔
施工掌子面开挖2米桩体
中间0#孔
施工掌子面开挖2米桩体图片--2
中间0#孔
施工掌子面开挖2米桩体图片--3
中间0#孔
施工掌子面开挖3.5米桩体图片--1
中间0#孔
施工掌子面开挖3.5米桩体图片--2
施工洞口孔口管图片
施工掌子面2米地质情况图片--1
施工掌子面3.5米地质情况图片--2
掌子面3.5米处旋喷岩隙填充图片--1
掌子面3.5米处旋喷岩隙填充图片--2
掌子面3.5米处旋喷岩隙填充图片--3
右侧1#桩3.5米处图片
右侧2#桩3.5米处图片
左侧1#桩2.0米处图片
左侧2#桩3.5处图片
左侧3#桩3.5米处图片
左侧2#桩3.5米处清水切割后，二次注浆效果图片
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