高压旋喷桩施工方案

深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标高压旋喷桩工艺性施工方案编制：复核：批准：中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部三分部2015年05月20日中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-1-旋喷桩工艺性施工方案一、编制依据1、新建铁路深圳至茂名铁路江门至茂名段《路基工点设计图》。2、高速铁路路基工程施工质量验收标准（TB10751-2010）。3、高速铁路路基工程施工技术指南（铁建设〔2010〕241号）。4、铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414—2003）。5、铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB10424—2010）6、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）7、铁路工程地基处理技术规程（TB10106-2010）8、我公司类似工程施工技术经验。二、工程概况1.设计概况DK199+081～DK199+170、DK199+275～DK199+335、DK199+555～DK199+610、DK199+735～DK199+795的正线软土路基采用旋喷桩处理，桩径0.5m，其中DK199+081～DK199+170段桩间距1.1m、DK199+275～DK199+335、DK199+555～DK199+610、DK199+735～DK199+795段桩间距1.3m，桩长4.0m～8.4m，正三角形布置，共计73984延米。设计要求采用PO42.5级普硅水泥，每米掺灰量约150kg。要求桩体试块标准养护28天，无侧限抗压强度不低于2.5Mkpa，最大设计单桩承载力不小于150kN，最大复合地基承载力不小于180kpa。2.旋喷段落地形地貌丘陵区与丘间谷地，地势略有起伏，谷地辟有鱼塘，丘坡植被发育，大多为人工种植桉树林。3.旋喷段落地层岩性及工程地质条件中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-2-2.旋喷段水文地质条件地表水发育，主要为水塘水，地下水主要为浅层第四系孔隙潜水（谷地段）及基岩裂隙水（丘坡）。地表水或地下水对混凝土环境作用等级，地表水及地下水对混凝土有二氧化碳侵蚀，化学环境作用等级为H1，碳化环境条件为T2.三、施工方案（一）工艺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。中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-3-高压旋喷桩工工艺原理（二）工艺参数采用单管法，压力：20～30MPa；提升速度：10～20cm/min；钻孔转速：10～20r/min；水泥浆流量：≥30L/min；喷嘴：1.8mm；采用42.5Mpa普通硅酸盐水泥。水泥用量按150kg/m控制，水灰比为1.0、1.2、1.4三种配合比。正常钻进，钻机电流按40～60A控制，硬土层电流值按70～80A控制。各水灰比对应参数表序号水灰比对应提升速度（cm/min）水泥浆量（L/min）比重11.015301.51221.215351.44431.415391.393（三）工期安排开工日期计划于2015年6月10日。四、施工准备1.场地准备原地面清理、整平，并用碾压密实。根据施工现场实际情况，施作临时排、截水设施，并在施工范围以外开挖废泥浆池以及施工孔位至泥浆池间的排浆沟，，浆液回收处理，防止污染环境。2.室内配合比试验根据设计要求的喷浆量或现场土样的情况，按不同水灰比设计并调整中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-4-几种配合比，通过在室内将现场采取的土样进行风（烘）干、碾碎，过2～5mm筛的粉状土样，按设计喷浆量、水灰比搅拌、养护、力学试验，确定施工喷浆量、水灰比。一般水灰比可取1.0、1.2、1.4三种。3.机械准备根据机械说明书由专业人员进行机械组装，并根据钻孔深度配置钻架高度。机械组装完成后，喷射注浆前检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足施工需要。管路系统的密封圈必须良好。各通道和喷嘴内不得有杂物，并准备适量的常规配件。检查电源、线路，并做好照明准备工作。施工前，对电流表、压力表及浆体流量计送有资质的单位进行标定。4.水泥进场保存场内水泥存放，宜搭设简易水泥棚，起到防雨作用，下部必须采用方木垫高不小于10cm，下部铺设雨布等措施防潮。水泥棚搭设于在地势较高处，周围设置排水沟，堆垛高度不宜大于1.5～2.0m。5.测量放样技术人员根据软基处理试桩范围及间距要求绘制桩位布置图。测量人员根据布桩图放出控制桩并向现场技术人员与作业人员交底，作业人员根据桩位布置图用小竹桩标示桩位。桩位布置完毕，对桩位及间距等复核无误后，方可施工，要求桩位测设误差不大于3cm。6.原材料选择与质量控制水泥：采用强度等级为PO42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，并符合《铁路混凝土施工质量验收标准》和《铁路混凝土结构耐久性设计规范》。五、施工工艺（一）施工工艺流程高压旋喷桩施工工艺流程见图1。中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-5-高压旋喷桩施工艺流程图（二）施工工艺1.水泥浆制备水泥浆制备为关键工序，根据试桩拟定的三种水灰比（1.0、1.2、1.4）及每延米水泥掺量（150kg/m），计算出各种配比搅拌桩每10cm段浆量，水灰比1.0时的段浆量为19.8L/10cm，水灰比1.2时的段浆量为22.8L/10cm，水灰比为1.4时的段浆量为25.8L/10cm。首先将水加入桶中，再将水泥倒入，开动搅拌机搅拌不少于4min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），过滤后流入泥浆排放处理钻机就位、调整设备试运转钻孔、插管试喷高压喷射注浆喷射结束拔管桩机移位机具清理桩位放样制浆一级过滤二级过滤高压泵对浆液加压启动高压清水泵、空压机供水、风场地平整桩顶补灌中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-6-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。水泥浆随拌随用，备用浆不超过2h。储浆桶内的水泥浆连续不停搅拌，以保证浆液不离析。施工过程按搅拌筒每次的搅拌量，计算水位高与水泥袋数进行水泥浆拌和的控制。2.钻机就位、调整移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，对准误差控制在2cm，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%以内。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。3.设备试运转旋喷桩设备安装完毕后，进行试运转试验，确保状态良好，运转正常。设备试运转满足以下要求：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、流量等仪表应显示正确；④高压泥浆泵电机达到设定转速，能保持设定泵压，泵压误差在±2Mpa以内；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.钻孔插管钻孔插管为关键工序。采单管旋喷法施工，插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。当第一阶段贯入土中时，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，观察工作电流不应大于额定值。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，至设计标高上0.5m后停止射水，利用自重上下串动沉至设中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-7-计深度。5.高压喷射注浆成桩高压喷射注取其成桩为关键工序，喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，喷射时，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～30MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，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10～20cm/min。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50cm，防止固结体脱节。喷射注浆过程中，检查注浆流量、空气压力、注浆压力等参数是否符合设计要求，并作好记录。当注浆量不足时影响成桩质量时，采取复喷措施。桩顶成孔和喷浆过程中，将废弃的加固料及冒浆回收集中处理，防止污染环境。6.桩头部分处理旋喷管提升接近桩顶时，从桩顶以下1m开始，慢速提升旋喷，旋喷一定时间，再向上慢速提升0.5m，直至停喷面。7.冲洗喷射施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。管内、机内不得残存水泥浆。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。8.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，要及时用同水灰比的水泥浆补灌。9.记录施工过程中做好记录，记录员按规定表式记录旋喷深度、有效长度、旋喷时间、旋喷速度、提升速度、旋喷压力、注浆量、冒浆量及及残液状态、供浆压力等，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s，施工中发现的问题及处理情况均应注明。中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-8-（三）施工工艺要点1.变参数喷射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。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.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、旋摆喷速度速度、气、浆流量和压力等技术参数，及时采取措施调整。1）有一定数量土粒随着一部分浆液沿着注浆管冒出地面，通过对冒浆观察，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆者，应查明原因，采取相应的措施。2）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。3）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。4）流量压力均偏低时，应及时停喷检查修理相应发生装置。5）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，或采用速凝中铁二十局深茂铁路JMZQ-4标工程指挥部深茂铁路江门至茂名段JMZQ-4标段高压旋喷桩工艺性试桩施工方案-9-浆液，使浆液在注浆管附近凝固。6）冒浆量过大是有效喷射范围与注浆量不