新高压旋喷桩施工技术总结.docx
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新高压旋喷桩施工技术总结
高压旋喷桩施工技术总结
1、工程概况
造船设施改造项目围堰工程，围堰全长3459米，根据西区现有设施、水域和地质状况，此围堰分为三个部分:
水上港池围堰长666米；陆域围堰长3456米；西防波堤内侧舾装码头围堰长544米。
其中陆域围堰上部土体止水结构由水泥土搅拌墙+高压旋喷桩组成，下部岩层止水使用帷幕灌浆工艺，另外西防波堤围堰同样由水泥土搅拌墙+高压旋喷桩+帷幕灌浆的形式构成，南侧与钢板桩围堰搭接位置，用高压旋喷桩+止水帷幕对衔接部位进行处理。
经地质勘察与实地开挖检查，基岩上部地层岩性自下而上主要为粗砂、淤泥、杂填土，其中混有部分工业、生活垃圾，卵（碎）石，土性杂而变化大，且呈不规则分布，混杂物影响搅拌墙施工区段较广，甚至有些地段换填土后依然难以满足水泥土搅拌墙的施工要求，因此，在实际施工中对高压旋喷桩与水泥土搅拌墙施工范围进行了一定的调整，局部区段使用高压选喷桩对上部的水泥土搅拌墙与下部基岩的止水帷幕进行结合处理，整体上三种工艺形成了一整套完整的止水系统。
高压旋喷桩主要包括以下几个部分：
坞中围堰部分53m，另包括两处水泥土搅拌墙下部修补部分；东坞墙围堰部分38m，其中14m为修补搅拌墙缺陷：
西防波堤内侧舾装码头围堰部分293m，为修补搅拌墙施工缺陷；1#码头折角段及与沉箱围堰搭接段80m。
2、施工平面布置
供水：
连接供水阀门引出淡水至灰浆搅拌机用于制浆；海水用于冲钻清孔等。
淡水从附近各供水阀门接头引入，海水由深水泵自海中抽取。
淡水用量5m3/h。
供电：
在坞尾西北侧、临时围堰东侧、西围堰南侧各设一个400KWA的变压器，不同施工部位的供电线路，在配电开关箱就近引入作业面上。
特殊情况使用200KW柴油发电机组供电。
钻孔、喷浆：
钻孔由回转钻机采用泥浆护壁循环法，钻孔完毕后由高喷台车对成孔统一进行喷浆，钻孔与喷浆独立作业互不干扰。
制浆：
在适当位置搭设灰浆搅拌站，一般离高喷台车一定距离以外即可（不影响工作面），占地约10m×10m，可存放水泥50吨；平台侧设高速搅拌机、灰浆泵制浆、贮浆桶、虑浆桶、高压泵、空压机等设备，所制浆液由高压泵经高压输浆管路直接送至高喷台车，同样高压空气由空压机压经另一管路一齐输送至高喷台车喷射管内。
排污：
为保证施工作业面清洁，循环泥浆池做到及时清理与排放，不得溢出地面。
3、施工工艺流程
施工顺序：
4、施工方法
4.1钻机型号、附属设备，部分主要设备的性能参数
CYP50型高压喷射液压台车
技术参数：
外形尺寸：
长（5m）×宽（1.9m）×高（16～20m）
提升力：
1.5T（单绳）
行程距离：
纵向1m/步横向0.5m/步
一次提升高度：
14m-18m
液压油类型：
32#
油箱容积：
120L
摆喷18°、22°、25°、27°、31°、32°、40°。
慢速卷扬提升速度为无极调速。
GNB100-3型高压泵
作用型式
卧式往复单作用柱塞式
单位
代号
GNB100-E
柱塞数量
3
个
柱塞直径
Φ55
mm
工作行程
80
Mm
输入转速
600～1320
r/min
排除流量
50～110
L/min
工作压力
40
MPa
吸入管径
2
英寸
排出管径
Φ19或Φ25
mm
额定功率
90
KW
总重量
4100
Kg
外形尺寸
2993×1800×1565
mm
传动带型号
窄V带15N、5380
mm
传动带根数
10
根
另有XY-2型回转钻机、付高速搅拌机、灰浆泵、贮浆桶、虑浆桶、高压泵、空压机等设备。
4.2成孔工艺
4.2.1布孔与施工参数拟定
⑴布孔
旋喷桩采用单排孔分两序施工，桩距为0.8m，有效旋喷直径为1.0m，保证桩间有效搭接0.2m，桩底达强风化岩面以下0.5m。
根据图纸进行孔位放样，中心允许误差不得大于5cm。
搭接长度：
旋喷桩与水泥土搅拌墙横向搭接长度为1.45m，纵向搭接长度为1.0m。
⑵施工参数拟定
提升速度6～9cm/min旋摆速度6r.p.m
浆压32～36MPa浆量70～80L/min
风压0.5～0.7MPa风量1.2～2.0m3/min
喷嘴直径φ1.75～φ2.0mm喷嘴个数2个
进浆比重1.5～1.7回浆比重≥1.2
双重管法：
用同轴双通道二重注浆管复合喷射高压水泥浆和压缩空气两种介质，以浆液作为喷射流，但在其外围裹着一圈空气流成为复合喷射流。
原设计桩距为0.6m，根据实际地质条件与工艺参数，经综合考虑后调整为0.8m，调整后成桩直径在1.0m左右。
（该参数配置下，通常土体喷射直径最大可达到1.2～1.5m，遇强风化岩衰减较大）
4.2.2钻孔
根据放样所定孔位将钻机就位，调整钻机的水平及钻杆的铅直度，以保证成孔偏斜率不大于1/150。
钻孔采用回转钻机，φ127合金钻头、粘土泥浆护壁的方法进行施工，成孔直径为φ130mm。
钻进过程中要经常测量钻孔的倾斜度，保证成孔的精度。
钻孔结束后，应及时下喷射管。
在1#码头沉箱背后抛石棱体位置或遇大块石等地质情况下，采用冲击钻机下钢套管的方法予以解决。
钻孔结束后，在套管内下PVC管，然后将套管拔出，最后PVC管内下喷射管，喷浆时将PVC管一起喷开。
4.2.3制浆
⑴对制浆材料的要求
水泥：
采用P.O32.5普通硅酸盐水泥，水泥应保持新鲜，受潮结块的水泥不能使用，每一批水泥应进行复检。
水：
灌浆用水应保持清洁无污染。
现场制浆原材料计量采用重量法，控制误差小于5%。
浆液搅拌时间不小于30s（高速搅拌机）。
⑵浆液配合比
旋喷灌浆所用浆液水灰比为0.7：
1～1：
1。
根据本工程土质条件及设计抗渗需求综合，水灰比通常情况下取1：
1，进浆密度在1.5～1.6之间。
4.2.4试喷
每次正式灌浆前，应进行试喷，以检验机械、管路及各连接部件的性能、密封情况，避免灌浆时出现不应有的中断。
4.2.5旋喷灌浆
旋喷灌浆是利用CPY50型液压高喷台车将二重管下至设计深度，接通气、浆管路，按照确定的施工工艺参数进行施工，孔口返出水泥浆并达到设计回浆比重时，方能提升喷射管，直至喷到设计高程。
4.2.6施工注意事项及特殊情况处理
⑴旋喷灌浆应自下而上进行施工，施工过程中应达到：
①高压注浆设备的压力和注浆应满足规范对参数的要求，并确保管路系统的畅通和密封。
②浆、风均应连续输送，施工中不允许无故停喷和中断。
⑵水泥浆液应搅拌均匀，并进行严格的过滤，防止喷嘴在施工中堵塞。
⑶随时检测水泥浆液的比重，当浆液比重超出范围时，应停止喷射，并调整至正常范围后，方可继续喷射。
⑷因故停喷，在重复施工前，应将喷头下放30cm，采取重复搭接喷射处理后，方可继续向上提升及恢复施工，并记录中断的深度和时间。
停机超过3h时，应对泵体及输浆管路进行冲洗，防止堵管。
⑸喷射作业结束后，应设专人及时进行孔口补浆，即连续将新鲜浆液回灌至孔内，直至浆液面稳定为止。
⑹当钻进过程中遇有较大的块石部位，桩身不能良好搭接时，应补孔进行灌浆处理。
⑺施工中，当冒浆量超过注浆量的20%或完全不冒浆时，应采取下列措施进行处理：
①如地层中有较大空隙造成不冒浆时，可在此部位增大进浆量，填满空隙，直至孔口回浆。
②对于漏浆孔段不冒浆时，可采取停止提升，加浓水泥浆液、浆液中掺速凝剂、填充骨料等方法进行处理。
③当冒浆过大时，可通过提高灌浆压力或加快提升速度等方法减小冒浆。
施工中个别时候会遇到因孔口堵塞、灌浆地层压力过大引起的地表波状起伏鼓动、抬动情况，此情况多见于新回填土区域，此时应立刻采取疏通孔口、降低灌浆压力等措施来减小地表抬动。
4.3试验检测
采用压水法检测成品质量，技术指标要求如下：
渗透系数K<5×10-5cm/s；
压水试验检测
施工结束14天后，按照规范要求取灌浆总孔数的2%进行压水试验检查（实际按帷幕灌浆的10%孔位），主要检查高压旋喷与岩面结合部，检测压力按土体帷幕灌浆压力取值0.2MPa，检查孔孔径为Φ91mm，检查孔施工结束后进行灌浆和封孔。
4.4与水泥土搅拌墙、帷幕灌浆、岩层的搭接
与水泥土搅拌墙的搭接用于修补搅拌墙底部至岩层之间的空隙，在搅拌墙墙体中心轴线上布孔，上部与搅拌墙底纵向搭接1m，下部嵌入强风化岩面0.5m，高压旋喷入岩后喷射直径衰减迅速，嵌入岩层一定深度后，桩与桩之间就不会搭接在一起，若对岩层有止水要求，就要采取帷幕灌浆的方法，止水帷幕与高压旋喷桩下部搭接1m（岩层接触面上下各0.5m），形成一个完整的止水结构。
4.5每米水泥消耗量
水灰比1：
1的情况下每米水泥消耗量为800L左右，约1.2t。
5、安全施工注意事项
因高压灌浆泵、空压机、喷射管等都是高压设备，除常规安全注意事项外，平时对设备运转情况必须经常检查，防止爆管伤人。
6、高压旋喷桩的适用范围及工艺特点
⑴适用范围：
高压旋喷桩主要适用于淤泥质土、粉质粘土、粉土、砂土、湿陷性黄土、砾石、卵（碎）石等松散透水地基或者填筑体等工程地质特性的地层加固；可用于既有建筑和新建筑物的地基处理，深基坑侧壁挡土挡水，基坑底部加固防止管涌与隆起，坝体的加固与防水帷幕等工程。
对于含有较多块石或者漂石的地层，一般需要通过试验确定其是否可行；对于含有较大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根基或含有过多有机质的土体以及地下水流过大、喷射浆液无法在注浆管周围凝聚的情况下，不宜采用。
工艺特点分析：
高压旋喷桩主要是提高地基抗剪强度，改善土的变形性质，使在上部结构荷载作用下，不产生破坏和较大沉降；能利用小直径钻孔旋喷成比钻孔大8～10倍的大直径固结体；可通过调节喷嘴的旋喷速度、提升速度、喷射压力和喷浆量，旋喷成各种形状桩体；可制成垂直桩、斜桩或连续墙，并获得需要的强度；可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体，施工噪音低，震动小；可用于任何软弱土层，可控制加固范围。
主要优点：
设备较简单、轻便，机械化程度高，材料来源广；施工简便，操作容易，用途广泛。
对于土体的适应性比水泥土搅拌墙要高得多，止水见效快，强度高、成桩质量非常稳定，不会像深搅墙那样遇有石块便导致成墙失败。
主要缺点：
缺点是造价比较高（达到水泥搅拌墙的6倍），水泥消耗量非常大（约为搅拌墙的6-9倍），施工效率相对土质条件好的水泥搅拌墙慢。
7、综合施工效率分析
主要机械设备：
CYP50型高压喷射液压台车1台，GNB100-3型高压泵1台，XY-2型回转钻机3台,高速搅拌机1台,灰浆泵2台,贮浆桶、虑浆桶各一个，空压机1台。
人员配置：
高喷人员按两班配置：
每班1名高喷台车机手，1名浆液搅拌站机械设备操作人员兼记录员，2名杂务人员，根据情况2～4名钻机手配合施工。
另有后勤及维修人员4人，共12人，部分人员及机械设备与搅拌墙、帷幕队伍互补。
有效日平均喷射孔数：
10～20孔，钻孔时间另计，平均单台钻机每日钻孔3～4孔。
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