2023年某高速公路工程旋喷桩施工技术方案_secret.doc

某高速公路工程旋喷桩施工技术方案 旋喷桩就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使水泥浆或水成为高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。当能量大、速度快和呈脉动状后喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体剥落下来。一局部细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下与浆液搅拌混合，并按一定比例和质量大小有规律的重新排列。浆液凝固后，使在土中形成一个固结体。固结体的形态和喷射流的方向有关。一般分为旋转喷射〔简称旋喷〕和定向喷射〔简称定喷〕两种形式。旋喷时喷嘴一面喷射一面旋转和提升，固结体是圆柱状，主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质，使其在上部结构荷栽直接作用下，不产生破坏或过大的变形；定喷时，喷嘴一面提升，喷射方向固定不变，固体体形如劈状，通常用于根底防渗，改善地基土的性质和稳定边坡等工程。 作为地基加固，通常采用旋喷注浆形式，使加固土体在土形成均匀的圆柱体或异形圆柱体。高压旋喷法根本分为单管法、二重管法、三重管法和多重管法等四种。 1、旋喷桩施工主要施工设备及材料要求 1〕 高压喷射注浆法主要的施工机具设备包括：高压泵、钻机、浆液搅拌器等；辅助设备包括操作控制系统、高压管路系统、材料储藏系统以及各种管材、阀门、接头安全设施等。压喷射注浆法主要的施工机具设备规格、技术性能要求见表1。 旋喷施工常用主要机具、设备参考表1 设备名称 规格性能 用 途 单 管 法 高压泥浆泵 1、 SNC-H300型黄河牌压浆车 2、 ACF-700型压浆车，柱塞式、带压力流量仪表 旋喷注浆 钻 机 1、 无锡30型钻机 2、 XJ100型振动钻机 成孔、旋喷用 旋喷管 单管、42mm地质钻杆旋喷直径3.2-4.0mm 注浆成桩 高压胶管 工作压力31Mpa、9Mpa，内径19mm 高压水泥浆用 三重管法 高压泵 1、 3W-TB4高压柱塞泵，带压力流量仪表 2、 SNC-H300型黄河牌压浆车 3、 ACF-700型压浆车 高压水助喷 泥浆泵 1、 BW250/50型、压力3-5 Mpa，排量150-250L/min 2、 200/40型、压力4 Mpa，排量120-200L/min 3、 ACF-700型压浆车 旋喷注浆 空压机 压力0.55-0.70 Mpa，排量6-9m3/min 旋喷用风 钻 机 1、 无锡30型钻机 2、XJ100型振动钻机 成孔、旋喷用 旋喷管 三重管,泥浆压力2 Mpa，水压20 Mpa，气压0.5 Mpa 水、气、浆成桩 高压胶管 工作压力引31Mpa、9Mpa，内径19mm 高压水泥浆用 其 他 搅拌管、各种压力、流量表等 控制压力流量用 备注 1、 钻机的转速和提升速度，根据需要附设调速装置或慢速卷扬机 2、 二重管法的高压泥浆泵、空压机、高压胶管可参照上列规格选用 3、 三重管尚需配备搅拌罐〔3.5m3〕、旋转提升装置，吊车、集泥箱、指挥信号装置等 2〕旋喷用的水泥采用新鲜无结块的425普通水泥。一般的泥浆水灰比为1:1-5:1，稠度过大，流动缓慢，喷嘴常易堵塞，增加排除故障时间，影响施工进度。稠度过小对强度有影响。为消除离析，一般参加水泥用量3%的陶土、0.9%的碱。浆液宜在旋喷前1小时内配置，使用时滤去硬块、砂石等，以免杜塞管路和喷嘴。 2、施工工艺流程 其工艺流程见图1、2。 单管旋喷桩施工工艺框图 否 是 是 否 三通一平 测 量 桩机安装就位 启动主钻机 启动注浆泵送水 管路堵塞否 钻进 在设计深度停钻 注浆泵水管移至储浆罐注浆 喷料是否正常 提钻回转至设计高度 继续注浆至水泥浆从孔口返出 停止注浆 填写施工记录 提钻至地表以上 停钻机 移动主机 检查处理 检查处理 3、施工程序及操作技术要点 1〕施工程序 单管、二重管、三重管和多重管喷射注浆法虽注入的介质和数量不同，但他们的施工工序是根本一致的。都是先将钻杆插入或打入预定土层中，自下而上进行喷射作业。 ①钻机就位 旋喷注浆施工的第一道工序就是将使用的钻机安置在设计的孔位上，使钻杆头对准孔位中心。为保证钻孔到达设计要求的垂直度，对钻机进行水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。 ②钻孔 钻孔的方法主要视地层中地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。单管旋喷使用震动型旋转钻机，钻深可达30m；二重管、三重管喷射注浆法施工中，较坚硬的地层采用地质钻机钻孔。 ③插管 插管是将旋喷注浆管插入地层预定的深度。使用震动型旋转钻机时，插管与钻孔两道工序合二为一，钻孔完毕后，插管作业即完成。使用地质钻机钻孔完毕时，拔出岩芯管，换上旋喷管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，采取边射水边插管的方法，水压控制在1Mpa以内，以免将孔壁射塌。 ④喷射作业 旋喷管插入预定深度后，又上而下进行喷射作业，使用的参数参见表2。施工过程中值班技术人员注意时刻检查浆液初凝时间〔正常时水灰比1:1初凝时间为15小时左右〕、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。 ⑤冲洗 当喷射提升到设计标高后，选喷即结束。此时立即将注浆管等机具设备冲洗干净，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。 ⑥移动机具 把钻机等机具设备移到新孔位就位。 2〕操作要点 高压喷射注浆参数值 表2 高压喷射注浆的种类 单管法 二重管法 三重管法 使用土质 沙类土、粘性土、黄土、杂填土、小粒径沙砾 浆液材料及配方 以水泥为主要原料，参加外加剂，常用水灰比1:1。也可以用化学材料。 高压喷射注浆参数值 水 压力〔MPa〕 20 流量〔L/min〕 80～120 喷嘴孔径〔mm〕及个数 φ2～φ3〔两个〕 空 气 压力〔MPa〕 0.7 0.7 流量〔L/min〕 1～2 1～2 喷嘴孔径〔mm〕及个数 1～2 1～2 浆 液 压力〔MPa〕 20 20 1～3 流量〔L/min〕 80～120 80～120 100～150 喷嘴孔径〔mm〕及个数 φ2～φ3〔两个〕 φ2～φ3〔两个〕 φ10〔两个〕～φ14〔一个〕 注浆管外径〔mm〕 φ42或φ45 φ42、φ50、φ75 φ75或φ90 提升速度〔cm/min〕 20～25 约10 约10 旋转速度〔r.p.m〕 约20 约10 约10 ①钻机就位：钻机安放在设计的孔位上并保持垂直，施工时旋喷后的应许倾斜不得大于1.5%。钻机口位置与设计位置的偏差不得大于50mm。 ②旋喷前要检查高压设备和管路系统，其压力和流量表必须满足设计要求。下管前必须检查注浆管路是否畅通，接头密封是否良好。 ③插管：插管是将喷管插入地层预定的深度，在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水边插管，水压一般不超过1MPa。 ④当喷管插入预定深度后，由上而下进行喷射作业，喷射注浆时要注意，待估算水泥浆的前峰已流水喷头后〔一般2-4秒〕方可开始提升注浆管。值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量等技术参数，控制转速、提速。 拆卸钻杆继续喷射时，保持钻杆有0.1m的搭接长度，不得使喷射固结体脱节。 深层旋喷时，先喷浆后旋转和提升，以防注浆管扭断。 ⑤施工时，加强前台与后场供浆配合密切，后场停止供给时，应及时通知前台，防止断桩和缺浆。再次供浆时，搅拌机需下次停浆点0.5m以下，待恢复供浆时在提升。如停止时间超过3小时，需将输浆卸下进行清洗。 ⑥所用水泥浆，水灰比要按设计规定，不得随意更改，要保证水泥质量，水泥要过筛，其细度应在标准筛上的筛余量不大于15%，禁止使用受潮，过期的水泥。 ⑦喷射注浆孔与高压泵距离不能过长，防止高压软管过长，沿程压力损失增大，造成实际喷射压力降低。 ⑧当桩顶接近标高时，为保证桩头的施工质量钻井自设计标高以下1m喷浆提升时，采用慢速，控制在10厘米/秒以内。 ⑨喷射结束后，假设发现浆面下降应立即在喷射孔内进行静压充填，直至浆液面不再下流为止。 ⑩施工中出现冒浆，一般是因为注浆量超过所需浆量所致，可采取如下措施：a、提高喷射压力b、适当缩小喷嘴直径c、加快提高和转速。一般说来，重复喷射有增经效果，由于其难以控制和影响进度，因此在实际施工中不把它作为增强的主要措施，通常在浆液喷射缺乏或工程要求有较大直径时才进行复喷。 4、劳动力组织 1套设备施工需要配备的劳动力见表3 劳动力配备 表3 序号 工种 人数 工作内容 1 班长 1 负责协调指挥各工序的操作，控制加固质量排除施工中的各种故障 2 操作员 3 按设计施工工艺，正确操纵钻头的钻进和提升检查维修机械负责使用联络信号 3 制浆员 3 负责水泥浆的制作，保证施工的连续性 4 司浆 1 统计材料用量，记录泵送时间，清洗输料管 5 电工后勤 2 负责设备的安装和安全使用 6 记录员 1 负责施工记录，操纵电器控制仪表，使用联络信号，并质量检查员工作 5、质量控制措施与检验 1〕质量控制措施 ①施工前先打一组试桩〔3颗〕，从而确定施工的各项参数，如钻进速度，提升速度和旋转速度等，确定机械需配备的人员。在试桩成桩28天后，做抽芯检测和单桩载力和复合地基承载力试验，最后确定合理的施工技术措施和方案。 开工前组织施工人员进行技术交底，施工中根据质量工程要求召开质量专题会，不得使用不合格的施工机具及不合格或失效的水泥。 ②钻机开孔前必须复核孔位、孔距，检查钻机的水平度、轴垂直度。钻进时应防止钻机的剧烈振动，跳动及钻杆摆动，确保钻机垂直度。 ③控制旋喷的压力和提升及旋转速度，确保加固范围内每一深度的喷浆饱满。 ④用比重秤或比重计来检查拌制的水泥浆是否符合设计要求。技术人员应经常检查每延米用浆量和水泥用量是否满足设计和施工要求。 ⑤钻到终孔深度后，技术人员应及时检查验收孔深及孔斜率，以确保以上技术指标到达设计要求。 ⑥随时检查施工记录，对照施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩，视具体情况采取补救措施。 ⑦抽选一定数量的桩进行浅部开挖，检查桩体的成桩质量，量测桩径、桩距等指标，并钻蕊取样进行强度试验。 2〕质量检测方法 质量检验在高压旋喷注浆结束四周后进行，检查对象选择地质条件较复杂的地区及喷射时有异常现象的固结体，数量为注浆孔数的5%，每个加固工程至少检查一个。 ①室内灰比实验 现场采集要加固的土样及施工用的水泥送至试验室，按设计提供水泥参考用量分组选用不同水泥用量试块，试块成形后送入标养室进行养护，到达规定龄期后，作无限抗压强度试验，选定最优的灰比。 ②开挖检查 全面检查喷射固结体的质量。 ③钻孔检查 a、钻取旋喷固结体的岩芯 检查固结整体性、强度； b、渗透试验 测定抗渗能力； c、标准贯入度试验 测定承载能力 ④荷载试验 测定承载力和沉降量