旋喷桩试桩工艺.docx
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旋喷桩试桩工艺
新建天津至保定铁路工程
旋喷桩试桩工艺
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目录
第一章概述1
一、工程概况1
二、编制依据1
第二章施工总体规划2
一、工期安排2
二、施工组织机构及人员配备情况2
三、主要机具、设备一览表2
第三章主要施工方案3
一、总体方案3
二、施工工艺流程6
第四章质量保证措施11
第五章安全及环保措施12
一、安全保证措施14
二、环保保证措施14
第一章概述
一、工程概况
1、设计范围：
DK47+520～DK47+595段路基采用旋喷桩加固，桩径0.5m，间距1.4m，桩长20m，呈正方形布置,桩顶铺设0.5m碎石垫层夹两层双向土工格栅，此段旋喷桩共有1512根，30240延米。
2、本段路基基底处理段，多为耕地及杨树林，地形平坦、开阔。
1）地质：
黏土，褐黄色，硬塑，局部软塑，表层0～0.4m为耕植土，厚0～6m。
粉质黏土：
灰褐色，软塑～硬塑，厚5.1～13.3m，局部含粉砂及粉土薄层；粉质黏土：
褐黄色，软塑，局部硬塑，含少量锈斑及螺壳碎片，夹粉土及粉砂薄层，以下为粉砂及粉质黏土。
2）地下水埋深1.6m～2.2m，变幅1.0～2.0m，地下水在化学环境中，对铁路混凝土结构具有氯盐侵蚀性，环境作用等级为L1。
3）土壤最大冻结深度：
0.66m。
4）地震动峰值加速度：
0.10kg。
二、编制依据
主要为现行铁路基地处理工程的施工技术规范、规程及工程质量验收标准以及国家、铁道部关于工程质量的其他强制性规定。
如：
《铁路混凝土耐久性设计暂行规定》
《客运专线铁路路基工程技术指南》
《混凝土拌和用水标准》（JGJ63）
《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设［2005］160号
《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
《铁路路基土工合成材料应用设计规范》（TB10118-2006）
《路基通用图》（津保铁路施工图）；
第二章施工总体规划
一、工期安排
DK47+520～DK47+595段路基采用旋喷桩加固，根据工期安排，试桩安排在2010年11月25日进行，工期安排如下：
序号
单位工程名称
计划工期
1
DK47+520～DK47+595软土路基路堤旋喷桩试桩
2010.11.25～2011.12.2
二、施工组织机构及人员配备情况
项目部将在此区间配备本项目部管理人员4名，并配备工班长、技术人员及现场施工人员10名，物资、设备均配有专人负责。
主要管理人员一览表
序号
姓名
职称
职务
1
吴小俊
工程师
项目负责
2
严有建
工程师
项目技术负责
3
马晓明
工程师
施工作业负责人
4
方茂军
工程师
施工技术负责人
三、主要机具、设备一览表
主要机具、设备一览表
序号
设备名称
规格型号
数量（台）
进场时间
1
工程钻机
XP-20
1
2010.11
2
高压泵
GPB-9O
1
2010.11
3
空压机
WW-1/7
1
2010.11
4
浆液搅拌机
JJS-2B型
1
2010.11
5
泥浆泵
QX型
1
2010.11
第三章主要施工方案
一、总体方案
1、试桩地点
选在DK47+520～DK47+595段路基，靠近乡村便道，交通便利，原地面需要开挖至控制标高，并进行平整，使其满足施工机械进场施工条件。
试桩根数2根（1501-11#,1546-0#），桩位具体布置见“DK47+520～DK47+595旋喷桩平面布置示意图”。
2、试桩目的
为了更科学的指导施工，控制旋喷桩施工质量，在正式施工前，现场进行成桩试验，其目的是：
1）、验证配合比；
2）、掌握下钻、提升的困难程度；
3）、确定浆液比重；
4）、确定旋喷管的转速、提升速度、注浆喷射压力、浆液流量等施工参数；
拟采用的参数：
水灰比0.8~1.5，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥用量不小于40%（重量比），具体数据经室内配比试验和试桩确定。
如地下水对混凝土有侵蚀性按《铁路混凝土耐久性设计暂行规定》选用抗侵蚀性水泥或掺入外加剂。
旋喷桩施工前必须进行成桩试验，以掌握该场地的成桩经验和各种技术参数。
成桩试验推荐参数：
高压水泥浆压力一般不小于20MPa，提升速度为0.05~0.25m/min，旋喷进速度为10~20r/min。
3、施工准备
1）原地面清理、整平，铲除地下障碍物，当地表过软时，应有采取防止机械失稳的措施，应考虑操作作业面设备的稳定性，并采取安全防护措施。
原地面应高出旋喷桩顶0.5m，挖好排浆沟，设置回浆池，浆液回收处理，防止污染环境。
场地内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测。
若地表水、地下水复测结果与设计不相符应及时通知有关单位进行再次复测。
不得使用有侵蚀性的水作为施工用水。
2）施工前应根据相关专业设计文件对路基范围内的管线进行调查核实和迁改，对没有迁改而施工中又可能对其造成影响的管线，须注意加强施工防护。
架设电线杆，变压器将施工用电引至施工现场，做好配电箱及漏电保护器。
3）将42.5级普通硅酸盐水泥、粉煤灰运至施工现场，用彩条布覆盖严实；按水泥进场批次检查水泥的品种、级别、出厂日期、外观检查是否受潮结块，同时检查水泥出厂检测报告，按规范要求取样送检。
旋喷桩施工前进行室内配合比试验，要求28天无侧限抗压强度不小于4MPa。
4）施工前应进行成桩工艺性试验（每工点不少于2根），以复核地质资料以及设备、工艺、施打顺序是否适宜，确定各项工艺参数。
试验桩竖向全长钻取芯样，检查桩身完整性、均匀性、强度和桩身垂直度，根据发现的问题，修改施工工艺或桩体材料配合比重新试验直至满足要求并报监理单位确认后方可施工。
5）将旋喷钻机、高压泵运至施工现场，安装到位，进行试运转，确保状态良好，运转正常，设备试转满足下列要求：
①钻机（旋喷管）转速、提升速度符合设计规定值，误差在10%以内。
②设备工作电压、电流稳定，电压保持在380V±15V，电流不超过额定值。
③输、注浆液管路、水管路畅通，无渗漏，闸阀使用正常，压力、流量等仪表显示正常。
④高压泥浆电机达到设定转速，能保持设定泵压，泵压误差在±2MPa以内，浆液排放量符合设施流量。
⑤制、贮浆液设备的制备浆液能力满足注浆要求。
⑥设备运转平稳，操作人员配合默契。
4、质量检查
检验项目
质量要求
检验数量
检验方法
水泥和
外加剂
品种、规格及质量应符合施工图要求
同一产地、品种、规格、批号的水泥和外加剂，袋装水泥每200t为一批，当袋装水泥及外加剂不足200t或散装水泥不足500t时也按一批计
检查产品质量证明
文件及抽样检验
浆液
的拌制
符合
施工图要求
每根桩施工过程中抽样检验2次
观察并用浆液
比重计检测浆液密度
布桩数量、形式
符合
施工图要求
全部检验
观察、现场清点
长度
符合
施工图要求
每根桩检验
测量钻杆长度，并在施工中检查是否达到目的设计深度标志。
检查施工记录
完整性
均匀性
无侧限抗压强度
符合
施工图要求
总数的20‰，且不少于3根
旋喷桩完工后28d，在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，拍摄取出芯样的照片，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验。
钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌筑封闭
复合地基承载力
满足各工点具体的设计要求
总桩数的2‰，且每检验批不少于3处
旋喷桩完工后28d后进行单桩复合地基荷载实验，
桩位（纵横向）
不大于50mm
按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根
经纬仪或钢尺丈量
桩体垂直度
1%
经纬仪或吊线
测钻杆倾斜度
桩体有效直径
不小于
施工图标示值
开挖50～100cm
深后，钢尺丈量
二、施工工艺
采用高压旋喷桩机，配套设施有GPB-90高压泵，并保证其性能良好。
搭设平台，安装浆液搅拌机，高压泥浆泵，输送浆管路，水电接头、闸阀、仪表等。
1、高压旋喷桩施工工艺流程
原地面处理
测量定位
钻机就位
浆液配制
钻进造孔
不合格
废浆排放
沉淀池
高喷台车就位
废水排放、沉渣外运
沉入注浆管至孔底
下管浆液喷射
移机至下一孔位
水泥浆配制
废浆沉淀
旋转喷射浆提升
硬化、外运
成桩、拔管
机械清洗
图1旋喷桩工艺流程图
2、施工放样
现场放出旋喷桩具体桩位，反复测量孔位，用标记物将桩位标出，测量每根钻杆长度，并按序用红油漆编号，并在最上一根钻杆壁上用红油漆标出深度控制红线。
3、钻孔插管
钻孔与插管同时施工为一道工序，射水成孔的同时插管至设计桩底标高位置，此时水压不宜大于1.0MPa。
钻进深度以地面水平测量和设计桩底标高为依
据，钻孔过程中必须做好成孔记录，成孔后倾斜度应小于1%。
4、水泥浆液制备
水泥浆液制备在下旋喷管前1小时进行，随配随用。
浆液的水泥、水及掺加剂必须按室内试验和现场试桩确定的配合比严格计量，采用制浆机均匀拌制，足量贮存备用。
拌制好的水泥浆液必须经过严格过滤，除去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。
制备好的水泥浆液在旋喷过程中必须连续不停地搅拌，防止沉淀。
5、下旋喷管
（1）、成孔后，检查孔位、孔深、垂直度符合设计要求后，提出钻杆，下插旋喷管。
（2）、旋喷管下插前，必须检查各部位连接是否紧密，密封圈是否封闭。
并必须采用红油漆在管壁上明显标出下插深度控制红线。
（3）、下旋喷管采用边射水边下钻的方法进行，防止喷嘴堵塞，射水下管采用低水压，水压力不超过10MPa。
直至旋喷管下插至离设计深度0.5m（以管壁上红漆线控制），停止射水，利用自重作用上下串动沉至设计深度。
6、试喷
旋喷管下钻到设计深度后，必须先试喷，确保一切正常后，方可正式旋喷成桩。
试喷主要步骤：
（1）将注浆泵的吸管插入贮水箱；
（2）起动空压机，待运转正常后，空载起动高压泥浆泵（注浆泵），使泵压逐渐升高至规定值（20MPa）；
（3）在设计深度原地旋转喷管，转速按20r/min,同时开动注浆泵，向孔内注入清水；
（4）待确定旋喷管转动平稳、泵量和泵压正常，将注浆泵的的吸管移至贮罐开始正式注浆成孔。
7、旋喷成桩
1）试喷确定注浆系统运作正常后，注浆泵开始送水泥浆液入旋喷管，待估
算水泥浆液的前锋已流出喷嘴后即可提升旋喷成柱。
2）旋喷成桩操作原则：
先喷浆后旋转和提升。
3）旋喷成桩步骤：
①试喷完毕，旋喷管在桩底部原地边旋转边喷射水泥浆液1min；
②边旋转喷管、边提升、边喷射浆液成桩。
浆液压力20～25MPa，浆液流量40～90L/min,提升速度25～40cm/min，旋转速度20r/min。
在旋喷成桩过程中，应按设计要求经常检查量测泵压、流量、转速、提升速
度和实际的浆液耗用量，并按规定填写《高压旋喷施工记录表》保存。
在注浆过程中，出现示压骤然上升或下降、大量冒浆等导常情况时，应立即停止提升和注浆，以防断桩。
当发现喷浆量不足影响桩体固结质量时，应采取重复喷射进行处理，确保成桩质量。
在注浆过程中，会有一定数量的土料，随着一部分浆液沿注浆管壁冒出地面，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，并采取相应措施。
③拆卸注浆管：
旋喷注浆过程中需拆卸注浆管时，应先停止提升和旋转，再停止送浆，最后停机。
拆卸注浆管采用钻机自带卷扬机人工辅助进行，拆管宜快，尽量缩短停泵时间。
继续旋喷注浆成桩时，开机顺序同试喷。
停泵后重新旋喷时，旋喷管插入已喷桩体中不小于30cm，也即：
注浆管分段提升的搭接长度不得小于30cm。
④当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1m开始，应减缓提升速度，慢速提升旋喷至桩顶，并停止提升原地旋喷30秒，再向上慢速提升旋喷0.5m，确保桩顶质量。
8、喷射结束、拔管、器械清洗：
旋喷注浆达到设计桩顶（再加0.5m）后，注浆泵继续工作同时拔出旋喷管，待水泥浆液从孔口返出后，即可停止送浆，并将注浆泵的吸浆管移至清水箱中，
抽吸定量清水将泥浆泵和注浆管路中的水泥浆液顶出，然后停泵。
钻机、泥浆搅拌机、贮浆罐、注浆管和泥浆泵外用清水冲洗干净备用。
9、机具移位、桩顶补灌
机具移位采用导轨法进行，移位时，防止损坏已成桩的旋喷桩固结体。
旋喷注浆结束后，由于水泥浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使旋喷桩固结体顶部出现凹穴，应及时采用砂子填平地面保护，防止意外，如果影响桩顶高程采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。
第四章质量保证措施
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。
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％。
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。
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。
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、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。
7、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。
8、冬季施工防护措施
为保证水泥浆入孔温度，根据环境温度情况,可在灌浆车外加设保温层进行保温；水泥浆浇筑应尽量安排选择在白天10：
00~16：
00时间段进行，尽量缩短水泥浆的运输和灌注时间，避免雨雪天气及大风天气进行水泥浆浇筑。
如便道发生积雪和冰冻而影响行车安全时，须随时对道路加以修整、养护；泵管用阻
燃草帘进行保温处理，水管、浆管用后将水控干，以防冻涨。
浇筑泵管出口水泥浆温度不得低于5度，桩机移位后及时对桩头进行覆盖保护。
灌的水泥浆，应在现场备好薄膜及草袋，桩灌注完毕后应立即薄膜封闭并覆上草袋进行保温，禁止洒水养生施工现场抽样的水泥浆试件，应加强养护，防止受冻，待水泥浆终凝后应立即送往养护室进行养护。
第五章安全及环保措施
一、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。
二、环保保证措施
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。
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