地连墙渣土漏浆高压旋喷桩处理方案.docx
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地连墙渣土漏浆高压旋喷桩处理方案
地下连续墙渣土漏浆旋喷桩处理方案
编制：
审核：
批准：
一、编制依据
（1）现行施工规范、工艺要求和质量验收标准。
（2）初步设计阶段工程地质勘察报告及地质剖面图。
（3）工程施工图设计。
（4）现场调查所掌握的周围地质环境资料、现场物探调查成果。
（5）现场施工遇到的因渣土漏浆情况记录，咨询相关方意见。
（6）公司现有的技术水平、施工管理水平和机械设备配备能力。
（7）施工及验收规范一览表如下：
序号
规范、规程名称
编号
1
《水利水电工程施工测量规范》
SL52-2015
2
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》
GB50202-2002
3
《建筑基坑支护技术规程》
JGJ120-2012
4
水电水利工程高压喷射灌浆技术规范
DLT-5200-2004
二、工程概况
每侧竖井外缘总长62.9m、宽8.4m，采用800mm厚钢筋砼地下连续墙，深度23m，按深入相对不透水层不小于2.0m设计。
每侧地下连续墙划分三种槽段，5.5m长直墙4段、6.7m长直墙14段、4.3m长L墙2段、5.9m长L墙2段，按设计施工顺序隔槽开挖施工。
槽段连接采用工字钢板连接形式，接缝处采用2根Ф600旋喷桩止水。
三、水文地质
1、地形地貌
2、地层岩性
场区两岸地层岩性地表为人工填土层，其下为第四系冲积地层，岩性以粘性土与细砂互层为主。
地表多分布人工填土层。
现自上而下分述如下：
①素填土：
稍湿~湿，稍密，以粘质粉土、细砂为主，含少量砖渣、灰渣，主要分布地表及河道左堤，该层层厚一般0.40~4.90m。
其中左堤筑堤料主要为细砂及粘质粉土。
②粘质粉土：
褐黄色，中密，湿，含云母、氧化铁，该层分布不均匀，局部后缺失，揭露层厚一般0.60～2.80m，该层局部含有重粉质粘土透镜体，揭露其最大厚度1.30m。
③细砂：
褐黄~灰色，中密~密实，饱和，含云母，层厚一般3.20~10.40m，温榆河主河槽揭露层厚一般5.40～6.20m。
该局部含有重粉质粘土、粘质粉土透镜体，揭露重粉质粘土最大厚度4.70m、粘质粉土最大厚度2.50m。
④有机质重粉质粘土/粘土：
灰色，饱和，可塑，该层分布连续稳定，层厚一般5.90～8.90m。
该层局部含有粘质粉土、细砂透镜体，揭露粘质粉土最大厚度3.40m、细砂最大厚度1.70m。
⑤粘质粉土/粉质粘土：
褐黄色，饱和，可塑，含姜石、氧化铁，层厚一般0.80~6.30m。
⑥细砂：
褐黄色，饱和，密实，含云母，该层分布连续稳定，层厚一般2.80~8.00m。
局部含有粘质粉土/粉质粘土透镜体。
⑦细砂：
灰色，密实，饱和，未揭穿，揭露层厚11.90～13.60m。
局部含有局部含有有机质重粉质粘土透镜体，揭露露其最大厚度3.90m。
3、水文条件
（1）场地地下水
勘察期间（2017年3~4月），拟建场址处共揭露三层地下水，第一层地下水埋藏类型为孔隙潜水，含水层主要为第③层细砂，水位高程13.16～16.16m，总体趋势西北高、东南低。
第二层水为承压水，含水层主要第⑤层细砂，其相对隔水顶板高程约-2.79～0.48m，承压水头约3～5m，水头高程2.62~2.96m。
第三层水为承压水，仅在富壁路西侧钻孔揭露，含水层主要第⑥2层细砂，揭露相对隔水顶板高程约-10.42～-9.28m，承压水头约2m，水头高程约-7.28m。
含水层之间的相对隔水层中含粉细砂、粉土透镜体，其中赋存地下水。
场址西侧的温榆河主河槽常年有水，河水位主要受上游来水控制，勘察期间水深一般1~4m，水位高程约17.90~18.40m。
（2）历史最高水位
场区潜水主要补给源为大气降水、地表河水及上游侧向径流补给。
承压水主要补给源为上游侧向径流补给。
排泄方式主要为向下游径流排泄和人工开采。
地下水动态变化主要受补给源控制，潜水水位随季节变化，年变幅一般为1~2m，多年变幅主要受大气降水量控制。
根据调查搜集的附近水文地质资料，近3～5年最高地下水位高程约为19.0m，场区历史最高地下水位近自然地面（1959年）。
四、地下连续墙渣土漏浆情况描述
1、地下连续墙导墙
地下连续墙施工前设置导墙施工，采用钢筋砼导墙，导墙深度1.5m、宽度0.85m。
2、地下连续墙施工
于年11月22日顺利完成下游地下连续墙F2#首个墙段，在进行下一F3#墙段挖孔过程中，因槽内渣土原因造成泥浆流失严重（一夜漏浆约450m³），为保障施工安全停止挖孔，对槽孔进行回填。
之后对F3#墙段进行一般性处理，即将导墙底以下约2.5m深度渣土挖除，回填粘性土、增加膨润土泥浆、并掺加水泥，采用液压抓斗夯压，经过2天（雾霾停工）观察未见明显漏浆。
之后再次开挖又出现漏浆，以上处理方式未达到效果，故再次回填停等。
五、现场挖探情况
为全面了解地下连续墙区域实际渣土情况，沿地下连续墙导墙周边采用液压抓斗进行挖探，整体上西侧导墙下渣土量相对较少、漏浆不严重，东侧导墙下渣土量较大、漏浆严重。
同时根据前期临建期间对周边开挖地层情况统计，渣土范围较大、深浅不一。
现场挖探渣土情况详见下图。
现场挖探渣土分布平面位置图
现场导墙内挖探渣土照片
六、渣土分布分析
根据地勘报告、现场挖探、漏浆实际情况，以及对此范围近几年变化情况了解，对渣土分布分析如下：
1、渣土深度：
此区域之前很可能为鱼坑或凹地，后回填形成存土区，后园林改造地形绿化，渣土深度约为1-6m之间。
2、分布范围：
判断此区域渣土分布竖井西侧可能到路边（长度约25m），道路范围应该无渣土；竖井南侧距离原有道路很近，南侧可能到路边（长度约15m）；东侧及北侧面积较大无法确定。
3、渣土类型：
因为杂填土、渣土种类复杂，有砖头瓦块、钢筋砼块、建筑生活垃圾等；掺杂土质种类不一，有砂土、粘土等，如此也决定了地下连续墙施工泥浆是否漏浆、漏浆程度大小不能准确确定。
七、拟采取的处理措施
1、一般可采取的措施及适用性分析
（1）改进泥浆性能
增大泥浆比重、提高泥浆黏度，加入粘土、水泥等，从而达到良好护壁及防坍效果。
适用于漏浆较少、渣土孔隙不大的地层情况。
（2）开挖换填
即将地连墙范围渣土开挖后换填粘性土，此种方法可根本解决渗漏问题，一般对于渣土深度不大、地下水位较低、并在导墙施工前完成。
（3）设置止水帷幕
在地连墙导墙两侧设置止水帷幕，阻断泥浆渗漏渠道。
止水帷幕做法很多，有高压旋喷桩、水泥土搅拌桩、注浆等方式。
高压旋喷桩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，以高压设备使水泥浆液、空气成为22～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，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。
高压旋喷注浆分为单管、二重管、三重管法。
此种方式在各类土层中均适用，能够控制注浆范围。
水泥土搅拌桩适用于加固饱和软黏土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。
在渣土杂物较多、粒径较大情况下不适用，容易造成机械卡组。
注浆是在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。
颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。
注浆过程中，浆液会沿着土层空隙扩散，注浆范围及注浆量很难控制。
2、本工程计划采取的处理措施
根据现场勘探结果，东侧、北侧地下连续墙渣土量大、漏浆点多、漏浆严重，计划在导墙两侧增加高压旋喷桩防止泥浆流失措施，处理范围为F3#-S6#槽段之间长度约50m（最终以实际发生量为准）。
采用单排旋喷桩，在导墙外侧1.5m位置设置，双管旋喷工艺，桩径为600mm、桩间距为400mm、桩深为5m，注浆材料为PO42.5水泥1：
1水泥浆。
西侧地下连续墙漏浆点少，暂定采取开挖渣土后换填粘土并增加膨润土泥浆、水泥沉淀一定时间，封堵渣土间隙，再采取正常泥浆护壁开挖方式。
如因渣土量大，采取以上方式无法达到效果，再在导墙两侧增加高压旋喷桩止水措施。
3、主要工程量
东侧及北侧F3#-S6#之间槽段长度暂按50m，最终以实际发生为准。
旋喷桩长度共计50*2/0.4*5=1250m。
八、施工部署
1、施工现场条件
本工程东侧地连墙区域施工临建完成，施工用水、用电、施工道路等旋喷桩施工条件均已具备。
2、技术准备
做好人员分工调配，实行岗位责任制，调动每人的积极性。
做好施工方案交底及安全、技术交底工作，做好进场人员安全教育工作和人员持证上岗的培训工作。
已经调查地上地下障碍物的分布情况，探查现场地质、地下水位、周围环境情况，为编制施工方案提供现实依据。
3、人员准备
根据本工程的特点及拟采用的施工工艺，合理组织准备投入施工人员，本工程所需的主要人员如下：
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，卸接钻杆，维修保养和排除故障
3
泵工
1
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
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
2
倒运水泥，操作泥浆搅拌罐及倒灰和过滤
8
普工
2
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
11
4、物资准备
本工程高压旋喷桩所用材料主要为水泥，采用PO42.5水泥。
所有采购的物资，既要符合设计和施工规范要求，保证质量，又要供货及时，满足施工进度的要求。
本工程旋喷桩暂估需要水泥约300t。
5、机械设备准备
机械设备根据工程需要按照施工计划进入施工现场，同时制定进场机械管理办法以及做好机械定期保养计划。
本工程旋喷桩计划投入一套施工设备。
设备名称
型号
规格
旋喷钻机
XD2-20A1
高压旋喷泵
WXB-90E-60
20MPa～50MPa
空气压缩机
BK22-8EG
泥浆搅拌罐
200L/min
注浆管
高压胶管
Φ19～22mm
6、施工进度计划
共需旋喷桩约250根，每天完成约30根，计划施工工期为8天。
另外搅拌桩在达到一定强度后方可地连墙挖孔施工，计划停等凝固时间为2天。
九、旋喷桩施工
1、技术参数
本工程处理采用的施工技术要求如下：
桩径：
600mm，桩心间距400mm；
水泥浆压力：
30MPa，流量80L／min
高压空气：
0.8MPa，流量1.2m³/min
喷射管下入深度：
＞设计深度30cm
喷射管的提升速度：
22cm/min；
水泥浆重度：
1.5g/cm³。
水泥用量：
>240kg／m
喷嘴直径：
2.2mm
水泥浆水灰比1.0，使用PO42.5普通硅酸盐水泥。
旋喷桩桩体的垂直度偏差小于1%，桩体间搭接良好，不留缝隙。
桩体直径不得小于设计直径。
在已经完成的地连墙作业平台上、导墙两侧桩位处，采用钻机破除混凝土结构成孔，再进行旋喷桩钻孔旋喷注浆施工。
2、工艺原理
本工程采用双管旋喷法。
双管旋喷桩机注浆施工示意参见下图：
（1）成桩机理
高压喷射注浆的成桩机理包括以下四种作用：
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。
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方向相反的方向（即阻力小的方向）移动位置，与浆液搅拌混合形成新的结构。
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。
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。
3、施工工艺
（1）高压旋喷桩施工工艺流程图如下：
（2）施工工艺
旋喷桩采取隔孔排序，即施工孔序为1、3、2、5、4、7、6……
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%。
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。
在校直纠偏检查中，利用垂球（高度不得低于2米）从垂直两个方向进行检查，若发现偏斜，则在机座下加垫薄木块进行调整；严格按已定桩位进行成孔，平面位置偏差不得大于50mm，采用原土造浆护壁。
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。
钻孔：
钻头在预定桩位钻孔至设计标高（预钻孔孔径为15cm）。
插管：
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，观察工作电流不大于额定值。
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。
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（30MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时严格按照22cm/min提升速度提升钻杆，提升至地下连续墙顶部位置。
因下部为渣土层，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至设计高程，关闭钻机。
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。
移位：
移动桩机进行下一根桩的施工。
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。
十、质量保证措施
1、质量控制要点
（1）正式开工前认真作好试桩工作，确定合理的施工技术参数和浆液配比，本工程根据实际情况将第一组旋喷桩作为试桩。
（2）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，查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。
（3）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。
（4）在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。
（5）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，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，有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2。
（6）在旋喷过程中，若遇到孤石或大漂石，桩可适当移动位置（根据受力情况，必要时可加桩），避免畸形桩或断桩。
（7）旋喷过程中，按要求作好施工记录。
2、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：
加大浆液浓度，可以从1.1加大到1.3左右继续喷射。
灌注粘土浆或加细砂、中砂，待孔隙填满后再继续正常喷射。
在浆液中掺加骨料。
加泥球封闭后继续正常喷射。
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：
提高喷射压力。
适当缩小喷嘴直径。
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
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。
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，浆液的配比为不收缩且具有膨胀性的材料，如采用水泥∶水∶铝粉的配比为9.8∶6.9∶0.3的浆液。
十一、安全环境措施
1、对所有新入场的施工人员进行安全技术方面的教育。
对特殊工种要进行特殊工种的安全知识和操作规程的教育，要持证上岗。
2、工长、安全员要坚持每天对现场进行安全施工的检查，发现问题要及时整改。
3、进入施工现场必须戴安全帽，不发生吵架行凶、斗殴事件。
根据施工需要发放和检查施工所用的各种安全机具设备和劳动保护用品。
4、所有施工设备和机具在使用时均必须由专职人员负责进行检查、必要的试验和维修保养，确保状况良好。
5、夜间作业必须有充足的照明。
6、注浆前试机为保证工作顺利，工作前必须试机。
检查油箱液压油是否充足，如液压过低及时添加。
检查电机和油泵，能轻松盘动数圈；将压力表开关打开，溢流阀调压手轮松开。
试机正常后，实施正常作业。
7、操作人员必须按规程要求进行操作，在作业时，不得擅自离开工作岗位，严禁酒后操作，机械作业范围内不得站人。
8、严禁机械设备超负荷使用、带病运转，严禁在作业中对机械设备进行维修、保养或调整等工作。
9、施工期间定时对道路进行清扫并淋水降尘，控制粉尘污染。
10、运输车辆出施工现场要将车辆和轮胎清洗干净，不得将泥土带到社会道路上。
11、作业产生的泥浆利用地下连续墙导墙内空间进行临时存储，并及时外运消纳。
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