涨知识 | 高压旋喷桩基底处理施工方案

高压旋喷桩基底处理施工方案

高压旋喷桩基底处理施工方案

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1、工程概况

（1）设计范围

D1K1079+360-D1K1081+631.45段区间路基共计有5段路基基底处理采用高压旋喷桩处理。旋喷桩桩径0.5m, 桩间距1.2×1.2m呈正三角布置，桩体的加固深度打入下卧层不小于0.5m，如下卧层为基岩则至基岩顶面。桩顶铺设0.6m厚加筋碎石垫层，加筋为两层双向80kN/m土工格栅。

（2）地质情况

D1K1079+452～D1K1079+530段

地层为泥灰岩夹灰岩全风化带，风化严重，呈土状，属Ⅲ级硬土，局部表层覆盖1～2m粉质黏土，褐红色，硬塑。持力层为泥灰岩夹灰岩强风化带。加固范围内最大填高为7m，大、小里程两端为挖方基底加固。

D1K1079+785～D1K1079+800.066段

地层为粉质黏土及泥灰岩夹灰岩全风化带。粉质黏土，褐红色，硬塑。粘粒为主，粉粒次之，粘性较好，厚0～2m，分布于段内丘坡表层，属Ⅱ级普通土。泥灰岩夹灰岩全风化带，风化严重，呈土状，属Ⅲ级硬土。加固范围内最大填高为2.5m。

D1K1079+895.934～D1K1079+908段

地层为粉质黏土及泥灰岩夹灰岩全风化带。粉质黏土，褐红色，硬塑。粘粒为主，粉粒次之，粘性较好，厚0～2m，分布于段内丘坡表层，属Ⅱ级普通土。泥灰岩夹灰岩全风化带，风化严重，呈土状，属Ⅲ级硬土。桩持力层为泥灰岩夹灰岩强风化带。加固范围内最大填高为2.5m，部分为挖方基底加固。

D1K1080+026～D1K1080+044.333地层

为泥灰岩夹灰岩全风化带，风化严重，呈土状，属Ⅲ级硬土。CFG桩持力层为泥灰岩夹灰岩强风化带。加固范围内最大填高为4.8m，部分为挖方基底加固。

D1K1081+586.5～D1K1081+631.45段地层

为红粘土，褐黄色，硬塑，夹含15％碎石角砾，石质成分为强风化泥灰岩，属Ⅱ级普通土。CFG桩持力层为灰岩弱风化带。加固范围内最大填高为3.5m，部分为挖方基底加固。

（3）地层构成

自上而下依次为：1、松软土；2、黏土；3、泥灰岩。

（4）段地表水

主要为水池水，主要受大气降水、灌溉渠水补给。

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施工地点

该段地基基底加固区域施工便道已经全部打通，并且靠近乡村便道，交通便利，原地面已经开挖至控制标高，并进行平整，使其满足施工机械进场施工条件。

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施工准备

4.1 施工技术准备

（1）施工前，对孔桩位置障碍物进行清理。

（2）根据地层的情况选择合适的钻孔设备。

（3）完成施工现场的平面布置。

（4）设计编制人员及技术主管同现场技术及施工人员召开会议、做详细技术交底及总体施工规划。

（5）根据基准桩、水准点及施工要求进行桩位放线及水准测量。

（6）协调施工现场管辖部门及附近单位的关系，保证施工的顺利进行。

（7）人员、机械设备进场之前必须进行报验，检定。

（8）所需材料－水泥及外掺剂进场；

（9）施工用水、施工用电的连接及临时设施搭建。

（10）对施工人员进行生产、技术、质量、安全等全方面的交底。

（11）设备调试和检验；

4.2 现场平面布置

（1）施工场地不超出施工用地范围，以满足施工生产和现场管理为主，尽量减少对已有道路交通的干扰；

（2）方便施工组织；

（3）经济合理、简洁美观，安全防火；

（4）充分利用既有交通，减少施工临时便道工程；

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5、施工安排

施工作业班组配备

钻机人员：8人，拌浆人员：8人，其他人员：4人。

设备配置及其报验检测

序号	设备	型号	单位	数量	状态
1	旋喷钻机	MGJ-50	台	4	良好
2	旋喷钻机配件		套	4
3	搅浆机		台	4
4	潜水泵		台	若干
5	运输车		台	2
6	旋喷钻头		个	若干
7	压力表		个	4
8	高压泥浆泵		台	4

机械设备的完好程度是影响工期和施工质量的主要因素之一，所有设备进场前做好保养，并做好报验及检测工作，保证机械完好进场。

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施工工艺与技术要求

5.1 高压旋喷桩施工原理

高压旋喷桩施工原理是利用钻机的钻具将带有喷嘴的钻头钻进至设计深度后，在高压泵高压的作用下，将一定水灰比的水泥浆液，通过高压管泵送至钻头，使所注入的高压水泥浆液经过喷嘴喷射出来，冲击、切割周围土体；同时钻具又以一定速度旋转并进行提升，这样水泥浆液强制搅拌周围土体形成圆柱体的桩体。由于浆液克服地层阻力而渗入周围地层空隙中，依靠水泥浆液特性、固化地层，使得地层强度得以提高。

5.2 工艺流程

施工工艺流程见下图。

5.2.1施工准备：

①熟悉旋喷桩加固设计以及现场有关情况和要求；

②根据施工作业面的具体情况布置设备安设位置，检查进场设备完好情况以及钻具配套的完整性；

③正式施工前必须试钻，通过试钻检查设备对地层的适应性，并核对地质资料，确定正式施工的技术参数。

5.2.2测量放线

测量组根据设计尺寸、在现场放样出需施工旋喷桩的轴线，在轴线上用竹片或筷子标出每根桩的中心位置，现场交底于作业队及生产管理人员。

5.2.3钻机就位

根据施工放线，移动钻机至设计孔位使钻头对准旋喷桩设计中心，并作好试运转，同时挖好排浆沟和废浆池。并进行钻机调试，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。

5.2.4钻孔

射水试验后，即可开钻，射水压力由0.5MPa增至1.0MPa，目的是减小摩擦阻力，防止喷嘴被堵。当第一根钻杆钻进后，停止射水。此时压力下降，接长钻杆，再继续射水、钻进，直到钻至桩底设计标高。

5.2.5浆液配制

配制浆液与钻孔同时进行。其中DK1079+452～DK1079+530段、DK1079+785～DK1079+800.066段、DK1079+895.934～DK1079+908段和DK1080+026～DK1080+044.333段浆液配比为水灰比=1:1（重量比）。水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水要清洁，酸碱度适中。水泥浆液添加外加剂，如石膏、三乙醇胺、木质素碳酸钙，其掺量分别取水泥重量的2%、0.05%和0.2%。和DK1081+586.5～DK1081+631.45段地下水具有侵蚀性采用水泥+粉煤灰浆液

浆液配比选定后，首先将水加入桶内，再将水泥倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道过滤筛（孔径为2mm），过滤后流入浆池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤筛（孔径为1mm），进行第二道过滤后，流入泥浆桶备用。

泥浆桶内的浆液，通过高压泵加压到20～25MPa后，经高压管送至钻机用于旋喷。

5.2.6旋喷

钻孔至桩底设计标高后，停止射水，钻杆开始旋转和提升，由下而上进行旋喷，旋喷过程中严格控制提升速度和旋喷速度。

5.2.7拆卸钻杆

在旋喷过程中，当上面第一根钻杆完全提出地面后，停止压浆，待压力下降后，迅速拆卸钻杆，然后继续压浆，当压力升至设计旋喷压力时，重新开始旋喷。

5.2.8拔管及冲洗

喷到桩高后，注浆泵停机，立即拔出注浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。移动钻机至下一桩位，重复上述作业。

5.2.9废浆处理

废浆由导沟引向废浆池，待废浆池浆液存放2-3天，浆体硬化后，统一用车运走。

5.3 施工工艺参数

根据试桩结果确定如下参数：

压力：20～25MPa；

提升速度：15～20cm/min；

钻孔转速：10～20r/min；

水泥浆流量：40～70L/min；

喷嘴：1.8mm；

采用42.5Mpa普通硅酸盐水泥，水灰比为1:1；

5.4 质量检测

1）高压旋喷桩应采用取芯对桩身质量和桩身强度进行检验，检验点的数量按成桩总数的2‰，且每检验批不少于3根。检测点位置应由监理工程师指定。

质量检验标准表

项目	序号	检查项目	允许偏差		检查方法
项目	序号	检查项目	单位	数值	检查方法
主控项目	1	水泥及外掺剂质量	符合要求		查产品合格证或抽样送检
	2	浆液拌制	设计要求		现场抽检
	3	旋喷桩的数量、布桩形式	设计要求		观察、现场清点
	4	旋喷桩施工过程中施工设备贯入地层的反应	设计要求		现场记录
	5	旋喷桩长度	设计要求		现场测量
	6	注浆过程中的各项参数	设计要求		现场记录
一般项目	1	桩体垂直度	%	＜1	测量仪器或吊钻杆垂直度
	2	桩位（纵横向）	mm	50	测量仪器或钢尺
	3	桩体有效直径	不小于设计值		钢尺测量

2）检验点应布置在下列部位：

a 有代表性的桩位；

b 施工中出现异常情况的部位；

c 地基情况复杂，可能对高压旋喷桩质量产生影响的部位。

3）质量检验宜在高压旋喷桩结束28d 后进行。

4）竖向承载旋喷桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。

5）荷载试验必须在桩身强度满足试验条件时，并宜在成桩 28d 后进行。

6）所有的试验及检验报告应及时提交监理工程师审查，在得到书面许可后方可进行下一道工序的施工。

5.5 施工注意事项

1）喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于 50m，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。

2）施工前应在监理工程师的旁站监督下，对浆液流量、喷浆压力、喷嘴提升等进行标定。

3）成桩过程中钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆续喷时，注浆管搭接长度不得小于100mm。

4）旋喷注浆施工时，邻近不得进行抽水作业，对砂土、粉土、粘性土，在旋喷桩完成3天后，方可进行抽水作业，需提前抽水作业的，注浆施工时需使用速凝或早强浆材。

5）水泥浆拌制系统应配有可靠的计量装置。水泥浆宜在旋喷前一小时内搅拌,旋喷过程中冒浆量应控制在10-25%。

6）在施工中泥浆管理影响文明施工，必须在开工前做好规划，做到有计划的堆放或废浆及时排出现场，保持场地文明。

7）做好专门详实的施工记录，包括：测量定位、浆液配比、喷降压力、浆液流量、喷嘴提升速度、成桩深度、复喷等。

8）桩与桩搭接时间间隔不应大于24小时，如间歇太长，需立即通知监理工程师，待监理工程师确定后，搭接质量无保证时，采取局部补桩或注浆等措施。

9）当喷射注浆过程中出现下列异常情况时，需及时同监理工程师查明原因并采取相应措施进行补救，排除故障后复喷高度不得小于500mm：

常见问题产生原因及预防措施表

常见

问题

产生原因

预防措施及处理方法

固结体强度不匀、缩颈

①喷浆设备出现故障（管路堵塞、串漏、卡钻）

②拔管速度、旋转速度及注浆量没能配合时，造成桩身直径大小不均，浆液有多有少

③喷射的浆液与切削的土粒强制拌和不充分、不均匀，直接影响加固效果

④穿过较硬的粘性土，产生缩颈

⑤出现不冒浆或断续冒浆时

①喷浆前，先进行压水压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行。配浆时必须用筛过滤。

②根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量

③控制浆液的水灰比及稠度，严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果

④对易出现缩颈部位进行定位旋转喷射或复喷的办法

⑤系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆自至冒浆为止或拔出注浆管侍浆液凝固后重新注浆

压力

上不去

1安全阀和管路接头处密封圈不严而有泄漏现象

2泵阀损坏，油管破裂漏油

3安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏

4栓赛油泵调压过低

应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止

压力

骤然上升

1喷嘴堵塞

2高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路

3泵体或出浆管路有堵塞

1应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞，将钻杆提升，用铜针疏通

2其他情况堵塞应松开接头进行疏动，待堵塞消失后再进行旋喷

钻孔

沉管困难偏斜、冒浆

1遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超过1%

2注浆量与实际需要量相差较多

1放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移桩位点

2喷射注浆应先平整场地，钻杆应垂直，倾斜度控制在1%以内

3利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆

4控制水泥浆液配合比

固结体

顶部下凹

旋喷桩在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异

在旋喷桩施工完毕，将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液，或在旋喷注浆完成后，在固体的顶部0.5～1.0m，在原位提杆再注浆复喷一次加强

5.6 施工质量控制要点

在本工程中，施工必须严格遵守《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)等国家规范的有关条文和设计图纸进行施工，确保工程质量。

为了使施工质量能够满足设计要求，不但要有完善的施工质量人员保证体系，还要在具体施工过程中，严格控制好各道工序的施工质量。

(1)正式施工前,各机械必须进行试运转，待各机械性能稳定、管路连接牢固密封,各运行参数符合设计要求后，方可施工。

(2)本工程设计桩长或桩端标高变化不一，每一孔号正式钻孔、喷射注浆前，技术员必须按照设计要求把该孔号的钻孔深度、下管深度、喷射注浆长度、搭接长度、超喷长度等参数以书面形式通知操作人员，并现场验证孔位后方可正式钻孔、喷射注浆。

(3)钻机塔架必须安放稳定、导孔垂直度满足设计要求，导孔过程中遇到的异常现象必须准确记录，经监理工程师同意可终止钻孔。施工中通过吊垂线控制钻机塔架的垂直度来控制钻孔垂直度。

(4)每一孔号钻孔、喷射注浆结束前必须经监理工程师验证深度后方可终止。由于钻杆长度是一定的，因而通过钻杆数量即可控制孔深。

(5)保持引孔泥浆性能，孔壁完整，确保高喷管顺利下至孔底。

(6)高压泥浆泵的压力必须满足设计要求，当压力出现骤然下降、上升或冒浆异常现象时，必须停机检查原因，待排除故障后方可恢复工作。

(7)浆液输送管线必须密封和畅通，如出现泄漏或堵塞,必须立即排除。

(8)浆液配合比必须符合设计要求，经常检查测定浆液比重，并做好记录。

(9)应准确、及时、完整地做好施工记录, 记录内容包括桩号、桩长、垂直度、水泥用量、水灰比、喷浆的连续性、喷浆压力及浆液流量、喷浆提升速度、下管深度、开喷和终喷深度及起止时间，接换管深度和时间，中断喷射的时间、深度和原因。

(10)当喷射结束后，应及时利用冒浆充填，直到孔口浆液不再下沉为止。

(11)在施工过程中随时接受甲方、监理人员的监督、检查。

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质量控制措施

6.1变参数喷射

由于天然地基的地质情况比较复杂，沿着深度变化大，有多种土层，其密实度、含水量、土粒组成和地下水状态等有很大差异。若采用单一的技术参数来喷射长桩，则会形成直径或长度极不均匀的固结体，导致旋喷桩直径不一，使承载力降低。为确保质量，需根据钻孔时获得的孔位处地层情况，对不同深度或不同土层采用不同的技术参数，对硬土、深部土层和土粒大的卵砾石要延长喷射时间，适当放慢提升速度和旋摆速度或提高喷射压力和泵量。

6.2重复喷射

在不改变喷射技术参数的条件下，对同一孔位作重复喷射，既能增加土体破坏的有效长度，从而加大固结体的直径或长度和提高固结体强度。有关试验资料表明，在黏性土中复喷一次直径可增大38％，在砂性土中可增大50％。

6.3冒浆处理

在喷射注浆过程中，有一定数量的土颗粒与水、浆混合后，沿着注浆管管壁冒出地面。通过对冒浆量、冒浆比重的测量及冒浆颜色的观察，可及时了解地层状况，判断喷射注浆的大致效果和喷射技术参数的合理性。完全不冒浆、继续冒浆或冒浆量及其比重过大或过小时为异常现象。当出现异常情况时，首先检查提升速度、旋摆喷速度、气、浆流量和压力等技术参数，及时采取措施调整。

1）压力骤然上升或压力过高流量偏低时，说明有堵嘴或管路被堵塞现象，应及时停喷，认真检查气浆软管，必要时拔出注浆管检查气浆通道及喷嘴。

2）流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管检查密封性能，更换过度磨损的喷嘴。

3）流量压力均偏低时，应及时停喷检查修理相应发生装置。

4）不冒浆、断续冒浆或冒浆量过小时，若系土质松软可适当加快注浆管提升速度，或降低高压泵压力对已喷范围适当进行二次注浆；若系附近有空洞、通道，则不提升注浆管，同时降低气压力流量，继续注浆直至冒浆为止，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆直到冒浆为止，或采用速凝浆液，使浆液在注浆管附近凝固。

5）冒浆过大时，一般是有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过所需浆量所致。双管法施工可适当缩小喷射孔径，提高喷射压力，基本保持注浆量不变；如仍无效时，可加快提升速度和旋摆喷速度。

6.4搭接处理

在施工中会出现种种故障造成注浆间断，为防止注浆间断造成固结体内出现软弱夹层，影响固结体均匀性和整体性，必须进行搭接处理。搭接长度不小于30cm。

6.5分序喷射

高压喷射注浆施工时，在水泥土浆液固结硬化之前，有效喷射范围内的地基土因受到扰动而强度降低。高压喷射注浆应分序隔孔施工，防止窜孔破坏已喷射注浆固结体。相邻孔喷射作业间隔时间不得小于2～5d。如发现窜孔现象，用沙袋堵塞窜孔冒浆出口。

6.6防止凹穴

旋喷施工在终喷后由于空气的排出以及水泥土浆液渗漏、析水和沉淀作用，水泥土混合浆液在凝固过程中存在不同程度的收缩，最终固结体顶部将出现一个凹穴。采取以下措施予以消除：

1）采取超高喷射注浆方法，即喷射注浆的顶面，其超高量应大于收缩高度，可在施工中具体掌握。

2）在浆液凝固前回灌冒浆捣实。

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施工安全保证措施

1、喷嘴或管路被堵，表上的压力骤然上升，预防措施：

（1）在高压注浆泵的吸水管进口和水泥浆储备箱中都设置过滤网，并经常清理，筛网的面积不要过小。

（2）若系喷射过程中出现水泥浆供不应求时，应将注浆管上提一段距离，抽送清水将管路中的水泥浆顶出喷头后再停泵。

（3）喷射作业结束后，按要求做好各系统的清理工作。

2、高压泵注浆管压力或排量达不到要求时，处理方法：

（1）检查阀芯、阀座、活塞、等零件，磨损大的及时更换，有杂物影响阀芯、阀座的关启时要及时清理。

（2）检查吸浆管道是否畅通，避免空气吸入，尽量减少吸浆管的流动阻力。

（3）检查活塞每分钟的往复次数是否达到要求，尽量减少吸浆管的流动阻力。

（4）检查安全阀及高压管路，消除泄漏。

（5）检查喷嘴直径是否符合要求，更换过分磨损的喷嘴。

3、现场设专职安全员，负贡施工前安全交底及施工现场安全施工。

4、电器系统设专人负责，配备电器保护装置，随时检查。

5、设备定期检修，施工机具设备必须由专职人员按操作规程操作。

6、施工人员进入现场必须戴安全帽。

7、施工前对施工人员进行专项交底。

8、特殊情况

（1）、孔口不返浆时，应查明原因，其处理措施为：停止提升喷射管，并通过停喷、静喷、或加大浆液稠度，多次反复直至返浆。

（2）、因停电、机械事故停喷后继续喷射时，应将喷射管下插300mm，以保证桩的连续性。

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文明施工与环境保护

环境的影响有两层含义：一层含义是指内部环境，即施工作业环境；另外一层是外部环境，即对周边环境的影响，对周边环境的影响主要指因各种原因引起的地表下沉；水文条件变化、枯水、水位降低、水质污染等；对周边结构物的影响；对社会、生活环境的影响。

1、水泥和其他细颗粒散体材料，应在库内存放或加以盖。运输细颗粒散体材料或渣土时，必须覆盖，不得沿途撒落。

2、现场制定洒水降尘措施，指定专人负责现场洒水降尘和清理浮土。

3、对废浆的处理必须在开工前作好规划，废浆应随时运出现场，或暂时排入沉淀池然后做土方运出，不得随意排放。

4、施工现场应遵守《建筑施工场界噪声限值》GB12523规定的噪声限值，尽量采用低噪声机具并设专人定期测定噪声值，发现超标及时采取降噪措施。

5、旋喷灌浆过程中，对临近建（构）筑物应进行监测，发生问题及时处理。

6、施工中注意对环境的保护，开挖泥浆池，泥浆沟，注意泥浆的回收；水泥袋设专人负责回收，尽量减少施工对周围环境的破坏和干扰。