高压旋喷桩专项施工方案.docx
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高压旋喷桩专项施工方案
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旋
喷
桩
专
项
施
工
方
案
编制单位：
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编制时间：
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一、流沙情况概述
本工程位于*********，施工*******楼时发现地下层有大量的流沙地质，取出的流沙呈淡黄色、流塑性大、含水率高、颗粒细且均匀、渗透系数大的粉砂层等特点，埋置深度在188.5m~181m位置（孔深约16~23.5m），积淀高度约5~7米。
地层形成流沙的原因，主要是此范围原为“嘉陵江运河”老河床，距离现运河约15~20米，地下水相当丰富，地下土体或沙粒长期受水浸泡饱和,常年累积便形成地下流沙。
经地勘单位现场察看并结合地勘报告，判定流沙层覆盖面积广、深度及高度较大、埋置较深、体量巨大。
针对以上情况，经地勘、设计、业主总工室及工程部、技术部等共同探讨研究，决定采用高压旋喷桩施工技术控制流沙并成孔灌注的方法。
高压旋喷桩施工技术是利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，借以达到加固地基和有效凝固流沙层的目的，本工程采用最新型PH-5D型高压旋喷桩机。
二、编制依据：
1、编制依据
（1）本工程施工合同、设计图纸及设计图纸会审记录。
（2）技术标准、规范、规程
序号
规范标准
名称
编号
1
国标
建筑地基基础工程施工质量验收规范
GB50202-2018
2
国标
混凝土结构工程施工质量验收规范
GB50204-2015
3
地标
重庆市建筑地基基础检测技术规范
DBJ50/T-136-2012
4
地标
旋挖成孔灌注桩工程技术规程
DBJ50-156-2012
5
国标
工程测量规范
GB50026-2007
6
国标
混凝土质量控制标准
GB50164-2011
7
行业标准
建筑施工安全检查标准
JGJ59-2011
8
行业标准
施工现场临时用电安全技术规范
JGJ46-2005
9
行业标准
建筑机械使用安全技术规程
JGJ33-2012
10
国标
职业健康安全管理体系要求
GBT28001-2011
2、适用范围
（1）高压喷射注浆法适用于处理流沙、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，能有效的形成整体，整体牢固性较好。
（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。
三、工艺原理及设计要求
3.1加固原理
高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、搅拌流沙层，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与流沙层强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达到加固地基或止水防渗的目的。
喷射注浆法的加固半径和许多因素有关，其中包括喷射压力P、提升速度S、被加固土的抗剪强度τ、喷咀直径d和浆液稠度B。
加固范围与喷射压力P、喷咀直径d成正比，与提升速度S、土的抗剪强度τ和浆液稠度B成反比。
加固体强度与单位加固体中的水泥掺入量和土质有关。
3.2成桩机理
高压喷射注浆的成桩机理包括以下四种作用：
（1）高压喷射流切割破坏土体作用。
喷射流动压以脉冲形式冲击破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张。
图1单管旋喷注浆示意图
（2）混合搅拌作用。
钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷咀移动的反方向（即阻力小的方向）移动位置，与浆液搅拌混合形成新的结构。
（3）充填、渗透固结作用。
高压水泥浆迅速充填冲开的沟槽和土粒的空隙，析水固结，还可渗入砂层一定厚度而形成固结体。
（4）压密作用。
高压喷射流在切割破碎土层过程中，在破碎部位边缘还有剩余压力，并对土层可产生一定压密作用，使旋喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。
旋喷桩固结体情况图2所示。
压缩部分
3.3工艺设计要求
3.3.1：
加固体直径的确定
旋喷桩直径与现场土质、土体强度和喷射压力、流量、提升速度和浆液稠度等诸多因素有关，本工程钻孔直径为90mm，底部旋喷工作最大有效直径600mm。
3.3.2布置形式
旋喷处理的灌注桩数量暂定为90根，具体数量根据实际地下岩层是否有流沙再确定，施工总工作量按实际计算，旋喷桩钻孔直径D为90mm，旋喷桩身长度根据实际情况进行施工，桩身必须嵌入基岩0.5米。
旋喷桩布置数量根据灌注桩设计孔径，桩径800mm~1000mm（布置4个）；桩径1100mm~1300mm（布置6个）；旋喷砂浆采用纯水泥浆，水泥采用普通硅酸盐42.5R水泥，水泥浆强度不低于M30，单管旋喷施工。
旋喷桩的平面布置详附图3
3.3.3、工艺流程
高压旋喷桩施工工艺流程图见图4。
（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。
图4施工工艺流程图
四、操作要点
4.1施工前准备工作
（1）在地勘报告及超前钻文件提供的各种技术资料的基础上，进一步了解实际场地地基土的性质、埋藏条件。
（2）准备充足的水泥加固料和水。
水泥的品种、规格、出厂时间经试验室检验符合国家规范及设计要求,并有质量合格证，严禁使用过期、受潮、结板、变质的加固料，水泥采用普通硅酸盐42.5R水泥，水要干净，酸碱度适中，pH值在5～10之间，故水源采用自来水。
（3）配合比的试验。
根据机械规定要求的喷浆量和现场土样、流沙等实际情况，将现场采取的土样进行风（烘）干、碾碎，过2～5mm筛的粉状土样，按设计喷浆量、水灰比搅拌、养护、力学试验，确定施工喷浆量、水灰比。
一般水灰比可取1.0～1.5。
为改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度，可适当掺入木质素磺硫钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、陶土、碱等外掺剂。
若试验之前土样的含水量发生了变化，应调整为天然含水量。
（4）试桩试验。
根据试验确定的施工喷浆量、水灰比制备水泥浆液在试验工点打设数根试桩，并根据试桩结果，调整加固料的喷浆量，确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺参数。
（5）推土机、挖掘机配合自卸汽车清除地表0.3m厚的种植土，杂物，并将原地面按设计要求整平，填出路拱。
根据施工现场实际情况，作临时排、截水设施，并在施工范围以外开挖废泥浆池以及施工孔位至泥浆池间的排浆沟。
（6）按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作出明显标识。
4.2施工工艺
（1）钻机定位。
移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。
就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
（2）制备水泥浆。
桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。
首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
（3）钻孔。
当采用地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高（预钻孔孔径为90mm）。
（4）插管。
当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而为一。
当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或振动贯入。
其过程为：
启动
钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。
三重管法钻机钻孔后，拔出钻杆，再插入旋喷管。
在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可用较小压力（0.5～1.0MPa）边下管边射水。
（5）提升喷浆管、搅拌。
喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～40MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。
在达到设计深度后，接通高压水管、空压管，开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量和风量，分别达到预定数值时开始提升，继续旋喷和提升，直至达到预期的加固高度后停止。
（6）桩头部分处理。
当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。
（7）若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌：
按上述4～6步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵，停止水泥浆的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。
（8）清洗。
向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。
并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。
（9）移位。
移动桩机进行下一根桩的施工。
（10）补浆。
喷射注浆作业完成后，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，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。
4.3主要施工技术参数
（1）单重管法。
浆液压力20～40MPa，浆液比重1.30～1.49，旋喷速度30rmin，提升速度50cm/min。
五、主要机具设备
主要机具设备见表2。
表2主要机具设备表
设备名称
型号
规格
所用机具
单管法
二重管法
三重管法
高压泥浆泵
SNS-H300水流Y-2型液压泵
20MPa～50MPa
√
高压水泵
3XB型3W6B
50MPa
3XB型3W7B
20MPa
钻机
MDJ50-XP或PH-5D
√
注浆管
√
高压胶管
Φ19～22mm工作压力
√
六、劳动力组织
单机作业每班人员组织分工见表3。
表3单机作业每班人员组织分工表
序号
职务
人数
职责
1
班长
1
全面掌握施工进度、质量和安全
2
钻机司机
1
操作钻机，维修保养和排除故障
3
泵工
4
操作泥浆泵、清水泵及维修保养
4
空压机司机
1
操作空压机及维修保养（单重管法不需要）
5
电工
1
负责钻机、电源、电路、工地照明及电气故障排除
6
钳工
1
全面维修保养机具设备
7
普工
3
倒运水泥，操作泥浆搅拌罐及倒灰和过滤
8
普工
3
协助钻机工作（卸接钻杆、冲洗等）
9
技术人员
1
掌握施工技术、质量，填写工程日志和记录
合计
16
七、质量要求及控制要点
7.1旋喷桩施工质量要求
旋喷桩施工质量要求应满足表4要求。
表4旋喷桩施工质量标准表
序号
项目
允许偏差
检查数量
检查方法及说明
1
固结体位置（纵横方向）
50mm
用经纬仪检查（或钢尺丈量）
2
固结体垂直度
1.5%
用经纬仪检查喷浆管
3
固结体有效直径
±60mm
开挖0.5～1m深后尺量
4
桩体无侧限抗压强度
不小于设计规定
5
复合地基承载力
不小于设计规定
6
渗透系数
不小于设计规定
按设计要求数量
注：
钻芯取样做桩体无侧限抗压强度试验、复合地基平板荷载试验和渗透系数试验应在成桩28天后进行，若设计有其他要求，按设计要求的时间进行检查。
7.2质量控制要点
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》。
制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。
在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。
不得使用受潮或过期的水泥。
浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。
（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。
钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。
（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。
旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。
（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，最后停机。
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。
（11）旋喷过程中，应按表4的要求作好施工记录。
表4旋喷注浆记录表
工程名称
钻孔机具
高压泵型号
空压机型号
水泵型号
注浆管直径
喷嘴孔径
喷嘴个数
设计提升速度
设计旋转速度
设计注浆量
浆液配比
水泥标号
注浆孔
编号
旋喷
深度
（m）
实际有效长度
（m）
旋喷时间
（时分）
旋转
速度
（r/s）
提升
速度
（m/s）
旋喷
压力
（MPa）
注浆量
（m3）
冒浆量及残液状态
供水
压力（MPa）
供风
压力（MPa）
旋喷日期
开始
结束
现场负责人：
记录人：
7.3质量通病的处理
（1）不冒浆或冒浆量少。
通常原因是加固土层粒径过大，孔隙较多，可采取以下措施：
1）加大浆液浓度，可以从1.1加大到1.3左右继续喷射。
2）灌注粘土浆或加细砂、中砂，待孔隙填满后再继续正常喷射。
3）在浆液中掺加骨料。
4）加泥球封闭后继续正常喷射。
5）灌注水泥砂浆后，再将孔内水泥浆置换成粘土浆，待孔隙填满后继续正常喷射。
（2）冒浆量过大。
通常是有效喷射范围与喷浆量不适应有关，可采取以下措施：
1）提高喷射压力。
2）适当缩小喷嘴直径。
3）适当加快提升速度。
由于冒浆量中含有地层颗粒和浆液的混合体，目前对冒浆中的水泥的分离回收尚无适宜方法，在施工中多采用过滤、沉淀、回收调整浓度后再利用。
（3）凹穴处理。
1）在喷射灌浆完毕时，即连续或间断地向喷射孔内静压灌注浆液，直至孔内混合液凝固不在下沉。
2）在喷射灌浆完成后，向凝固体与其上部结构之间的空隙进行第二次静压灌浆，浆液的配比应为不收缩且具有膨胀性的材料，如采用水泥∶水=1∶1.5的浆液。
八、施工安全注意事项
8.1安全措施
（1）高压泥浆泵、必须指定专人操作，压力表应定期检修检定，以保证正常工作。
（2）钻机操作人员应具有熟练操作技能。
（3）施工前应检查高压设备和管路系统，其压力和流量需满足设计要求，应检查管道的耐久性以及管道连接是否可靠，泵体、注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，各类密封圈必须良好，无渗漏现象，否则接头断开、软管破裂，将会导致浆液、高压水流飞散、软管甩出等安全事故。
安全阀中的安全销要进行试压检验（试压检验到当地压力容器检验所检验），必须确保在达到规定压力时能断销卸压，绝不能轻易安装未经试压检验的自制安全销。
（4）喷射浆自喷嘴喷出时，具有很高的能量，因此人体与喷嘴之间的距离不应小于60cm。
（5）喷射注浆的浆液目前一般以水泥浆为主，但有时也加入其他化学填加剂，一般说浆液硬化后对人畜均无害，但硬化前的液体进到眼睛里时，必须立即进行充分清洗，并及时到医院治疗。
（6）吊、放喷射管路时，严禁管下站人。
不得将电缆浸泡在水和泥浆中，防止漏电伤人。
8.2环境保护
（1）水泥、石灰细颗粒散体材料，应遮盖存放；运输时必须必须封闭覆盖，不得沿途撒落。
（2）制定洒水防尘措施，指定专人负责现场洒水降尘。
（3）采取有效降噪措施。
（4）不得随意排放废弃的加固料。
九、旋喷桩施工范围平面图
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旋喷桩施工范围平面图
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