高压旋喷桩试桩总结.docx
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高压旋喷桩试桩总结
沙颍河周口至漯河段航运开发工程
大路李航运枢纽施工一标段
高压旋喷桩试桩总结报告
河南省中原水利水电工程集团有限公司
沙颍河周口至漯河段航运开发工程
大路李枢纽施工一标项目经理部
2014年8月
1、工程概况
泄水闸基底位于粉土3层上，该层容许承载力[σ]=160kPa，渗透系数k=3.5×10-4cm/s,其下第四层粉细砂层（Q3a1+p1），渗透系数k=2.5×10-3cm/s，第五层粉质粘土（Q3a1）及其下各主要持力层的土质、厚度和强度基本均匀，属均匀地基。
2、试桩目的
为了使本标段高压旋喷桩规范、有序、高质量的全面展开施工，在大面积施工前我项目部已完成了试桩施工，并通过了试桩检验。
通过试桩进一步探明了地质情况，确定了搅拌下沉、提升速度，确定了水泥掺量、灰浆稠度（水灰比）、工作压力，检验施工设备及选定的施工工艺。
通过试桩熟练掌握了高压旋喷桩施工方法、工艺流程、技术参数、质量检测等作业要求并为全标段高压旋喷桩施工提供指导，积累管理经验，以确保大面积施工时高压旋喷桩的施工质量。
3、试桩要求
（1）桩位布置：
高压旋喷试桩桩径0.8m，桩间距2.0m，设计试验桩长16.0m。
（2）本次试验的高压旋喷桩采用双管法，桩身28d立方体平均抗压强度不小于4.5MPa，单桩竖向承载力特征值不应小于746KN。
4、试桩位置
结合现场实际情况，高压旋喷桩工艺性试验选在泄水闸闸室段右岸，共有9根试验桩，桩位编号为520#、533#、546#、559#、572#、585#、598#、611#、624#。
5、试桩时间
高压旋喷桩的试桩工作于2014年7月6日开始，在2014年7月7日全部完成。
6、工艺原理
高压喷射注浆法是先利用工程钻机钻孔作为导孔，将带有特殊喷嘴的注浆管插入设计的土层深度，然后将水泥浆以高压流的形式从喷嘴内射出，冲击切削土体。
土体在高压喷射流的强大动压等作用下，发生强度破坏，土颗粒从土层中剥落下来，与水泥浆搅拌形成混合浆液。
一部分细颗粒随混合浆液冒出地面，其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下，按一定的浆土比例和质量大小，有规律地重新排列。
这样从下向上不断地喷射注浆，混合浆液凝固后，在土层中形成具有一定强度的固结体，到达增强地基承载力的目的。
7、人员及机械
试验方案报业主和监理单位审核后，按批准后的方案组织实施试桩，并请监理、设计、业主等单位全程监督和指导。
具体施工组织如下：
（1）、主要人员配置：
序号
姓名
职务
1
丁同岭
项目经理
2
周向阳
技术负责人
3
李洪杰
工程部部长
4
王培森
工程现场负责人
5
潘洪江
质检工程师
6
孙保庆
测量工程师
7
姜艳芝
试验室主任
8
许正周
专职安全员
（2）劳动力配置：
序号
职务
职责范围
人数
1
班长
全面掌握施工质量和安全
1
2
钻探工
操作钻机，卸接钻杆，维修保养和排除故障
2
3
泵工
操作高压泵及维修保养
2
4
电工
负责钻机、电源、电路工地照明及电气故障排除
1
5
钳工
全面维修保养机具设备
1
6
普工
倒水泥、操作搅拌桶及倒灰和过滤
2
7
普工
协助钻机工作（卸接钻杆、冲洗等）
2
8
技术人员
掌握施工技术、质量、写施工日志和记录
1
合计
12
（3）主要施工机械
序号
设备名称
单位
数量
1
高压注浆泵
台
1
2
旋喷钻机
台
1
3
浆液搅拌机
台
1
4
电焊机
台
1
5
高压输浆管
米
120
6
潜水泵
台
1
8、试桩施工方法及施工工艺
8.1施工方法
采用双管旋喷法施工，施工工艺流程为：
施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆、喷气→旋喷结束成桩。
旋喷桩施工工艺流程图
8.2施工工艺
8.2.1场地平整
先进行场地平整，为了减少钻孔深度及保证旋喷桩质量，场地从原始地面（48.0m）挖至43.5m，同时采取井点降水，确保施工期间地面无积水，然后对开挖后的场地进行整平，并做好排浆沟。
8.2.2测量定位
首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩机准确就位。
8.2.3桩机就位
人力缓慢移动至施工部位，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆与地面垂直，倾斜率小于1.5%。
对不符和垂直度要求的钻杆进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。
为了保证桩位准确，钻孔前对桩位重新进行校核，然后检查调中后的钻杆与桩位的偏差，桩位对中误差不大于5cm。
8.2.4贯入注浆管
采用双管旋喷法施工，在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，在钻孔前或钻孔中，高压水喷嘴边射水、边插管，气压0.5～1.0MPa，至设计标高后停止钻进。
8.2.5浆液配置
高压旋喷桩的浆液，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥配制，水泥浆液配制严格按试验室提供的水灰比1:
1，水泥浆比重1.52。
搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。
喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。
水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。
每根桩水泥浆用量估算：
Q=πR2*H（1+B）
其中：
Q—旋喷浆液用量（m3）
R—桩体半径（m）
H—桩长（m）
B—损失系数，选0.1～0.2
8.2.6喷射注浆
在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。
各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，检查合格后方可喷射浆液。
旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。
喷射时，先应达到预定的喷射压力28～32Mpa，喷浆旋转60秒，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，提升速度为20～25cm/min，直至距桩顶1米时，放慢搅拌速度和提升速度。
保证桩顶密实均匀。
中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即检查排除故障，重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于0.5m，防止固结体脱节。
为防止浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10cm，并且搅拌时间超过2小时的水泥浆液不得使用。
施工过程中控制冒浆量小于注浆量的20%，超过20%或完全不冒浆时查明原因，采取相应措施。
为保证桩顶质量，旋喷时，实际停浆面高于设计桩顶标高0.5～1m。
8.2.7冲洗：
旋喷施工完毕，迅速拔出注浆管，并用清水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，以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。
8.2.8.桩机移位
待旋喷桩机注浆管全部提出地面后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。
重复以上操作，进行下一根桩的施工。
9、质量控制措施
（1）确保定位轴线质量
a、严格按照施工图及施工现场实际位置定出桩的起始点及轴线位置；
b、旋喷桩起始点及轴线位置经验收合格后，方可进行旋喷桩施工；
（2）确保桩位质量
桩位移机前要量好间距尺寸并做好标记，移位时在内外边线间移动，就位前对桩间距进行复核，以确保桩间距符合设计要求。
（3）确保桩顶、桩底标高
施工时应不断测量施工场地及机架标高，并及时修正相应桩深和其它标高控制位置。
（4）保证桩体垂直度
在铺设道轨枕木处要垫平整实，使道轨枕木在同一水平线上，在开孔前用水平尺对机架进行校对以确保桩体垂直度（不得超过1.5%）达到设计要求。
（5）保证加固体强度均匀性
a、压浆阶段杜绝断浆和输浆管道堵塞现象；
b、控制喷浆量和提升速度；
c、桩机下沉至停浆面下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌；
d、水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，必须有出厂合格证，并经检验合格后方可使用；
e、水泥浆液严格按设计水灰比进行配料；水泥浆液搅拌好后，进入储浆筒前，用筛网清除水泥中的结块和杂物；只能在压浆前进入储浆筒中，以保证水泥浆不发生离析；
（6）水泥用量控制
A、水泥浆拌制：
严格按照1：
1的水灰比进行水泥浆液配置，按照搅拌桶的容积确定每桶水泥浆液的的掺灰量，配好的浆液，通过检测浆液比重和水泥消耗量对配灰量进行核查，确保浆液的配灰量满足设计要求。
浆液配合比见下表：
浆材
100L浆液掺加量（kg）
500L浆液掺加量（kg）
浆液比重
水泥
75.5
378
1.51
水
75.5
378
1.51
B、高压旋喷桩每米掺灰量控制：
设计要求每米桩掺入水泥330kg，试桩前，在搅拌桶容积500L处（从桶顶算起）设置标计（钢筋），试桩时，反复试验钻机提升速度，直到提升1米时水泥浆液下降到桶内440L标记处，说明满足每米掺灰量330kg的要求，该提升速度即作为控制高压旋喷桩每米掺灰量的最高速度。
10、安全保证措施
10.1机械操作员等特殊工种人员必须经专门培训，经考试合格取得操作证，方可上岗作业。
10.2高压旋喷桩等在进行作业时，严格按照机械技术操作规程进行作业；做到管理人员不违章指挥，作业人员不违章操作。
10.3施工用电实行“三相五线制”和一机一闸一漏一保护的制度，并符合有关施工用电的规章制度。
10.4钻机作业中，电缆应有专人负责收放；如遇停电，应将各控制器放置零位，切断电源；如遇卡钻，应立即切断电源，停止下钻，未查明原因前，不得强行启动；严禁用手清除钻杆上的泥土，发现紧固螺栓松动时，应立即停机重新紧固后方可继续作业。
11、质量要求及检验
11.1质量要求
（1）桩位偏差不大于50mm,桩径偏差-50mm,桩长不小于设计,桩体垂直度不大于1.5%。
（2）桩体强度符合设计要求，桩身连续均匀。
11.2质量检验
（1）桩体无侧限抗压强度检验在旋喷注浆结束28天后进行，检查桩数的2%，且不小于5根，单桩取三个试样，（在桩径1/4处，在桩头部位垂直取芯）。
（2）桩位中心、桩长及桩体垂直度采用现场全站仪测量。
（3）桩径采用开挖桩顶下1米处量取。
（4）浆体喷射旋喷桩施工允许偏差应符合表7.1要求控制。
表7.1旋喷桩施工允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
桩位中心
≤50
尺量或测量
2
垂直度（%）
≤1.5
3
桩径
≤50
4
孔深
±200
12、试验结果
本次试验采用42.5级普通硅酸盐水泥，按照技术规范要求及设计参数进行高压旋喷桩的工艺性试验，试验桩具体参数结果见下表：
试验桩施工参数表
序号
桩号
水灰比
提升速度
（cm/min）
旋转速度（r/min）
注浆压力
（Mpa）
水泥用料
（kg/m）
备注
1
624#
1：
1
22
6
30
332
611#
20
8
340
598#
25
10
315
2
585#
1：
1
20
5
33
345
572#
22
7
340
559#
24
9
328
546#
25
6
316
533#
20
8
348
520#
25
10
310
13、试桩总结
高压旋喷试验桩共有9根，试验配合比参数2组，一组3根桩（喷浆压力30MPa），二组6根桩（喷浆压力33MPa）。
（1）桩径及均匀性：
在7月14日挖开桩头进行桩径及外观检测，1#～9#桩径最小为0.76m，最大为0.90m，平均桩径为0.83m，表明在30MPa、33MPa两个注浆压力下，都可以满足本工程高压旋喷桩孔径要求。
高压旋喷试验桩中，根据挖出的桩头部分表明，旋喷桩体中土体颗粒与水泥浆液混合较均匀，旋喷桩头的混合浆液，在土层中形成具有一定强度的固结体，对改善地基承载力起到一定作用。
（2）水泥掺入量：
根据表中的试验桩施工参数分析，高压旋喷桩在施工压力一定情况下，提升速度与桩体每米水泥用量成反比，提升速度快，水泥掺入量降低；提升速度慢，水泥掺入量增加。
在压力32MPa，提升速度25cm/min时水泥掺入量基本能够满足设计要求（不小于330Kg）。
（3）通过试桩施工，施工机械能够满足施工工艺要求。
在高压旋喷试验桩施工前应做好充分准备工作，施工机械按要求进行各项检修，避免桩基施工中断。
14、确定实验参数
本次试验采用P.042.5级硅酸盐水泥，按照技术规范要求及设计参数进行高压旋喷桩的工艺性试验，确定具体参数结果如下
水灰比1：
1；
旋转速度：
5-10r/min；
提升速度：
20-25cm/min；
喷浆压力：
28-32MPa；
配合比：
无侵蚀环境采用每延米桩身用水泥:
天然土体:
水=330kg:
116kg:
330kg。
附件：
1、试验取芯影像资料；
2、现场施工记录；
3、旋喷桩钻芯及无侧限抗压强度试验结果；
4、复合地基静载荷试验结果；
5、单桩静载试验结果；
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