高压旋喷桩施工技术是70年代日本首先提出,它是在静压灌浆的基础上,引进水力采煤技术而发展起来的,是利用射流作用切割掺搅地层,改变原地层的结构和组成,同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体,借以达到加固地基和防渗止水的目的。本文详细介绍高压旋喷桩施工工艺,很有帮助哦!

高压旋喷桩施工教程(高压旋喷桩施工工艺)(1)

1适用范围

1、受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、 硬化剂硬化时间影响小, 可广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、(亚粘土)、 粉土(亚砂土)、砂土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多种土层。

2、可作为既有建筑和新建建筑的地基加固之用,也可作为基础防渗之用;可作为施工中的临时措施(如深基坑侧壁挡土或挡水、防水帷幕等),也可作为永久建筑物的地基加固、防渗处理。

3、当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性、地下水流速过大和已涌水的地基工程时,宜通过试验确定其适用性。

2工艺原理及设计要求

1、 加固原理

高压旋喷桩施工教程(高压旋喷桩施工工艺)(2)

高压旋喷桩施工教程(高压旋喷桩施工工艺)(3)

2、成桩机理

高压喷射注浆的成桩机理包括以下五种作用:

( 1)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。

( 2) 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。

( 3) 升扬置换作用(三重管法)。高速水射流切割土体的同时,由于通入压缩气体而把一部分切下的土粒排出地上,土粒排出后所留空隙由水泥浆液补充。

( 4) 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。

( 5)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。 旋喷桩固结体情况图4 所示。

高压旋喷桩施工教程(高压旋喷桩施工工艺)(4)

3工艺流程

高压旋喷桩施工工艺流程图见图5。

高压旋喷桩施工教程(高压旋喷桩施工工艺)(5)

4施工工艺

1、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%~1.5%。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。

2、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。

3、钻孔(三重管法)

当采用地质钻机钻孔时,钻头在预定桩位钻孔至设计标高(预钻孔孔径为 15cm)。

4、插管(单重管法、二重管法)

当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时,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,观察工作电流不应大于额定值。三重管法钻机钻孔后,拔出钻杆,再插入旋喷管。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。

5、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(20~40MPa),坐底喷浆30s后,边喷浆,边旋转,同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。若为二重管法或三重管法施工,在达到设计深度后,接通高压水管、空压管,开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转,并用仪表控制压力、流量和风量,分别达到预定数值时开始提升,继续旋喷和提升,直至达到预期的加固高度后停止。

6、桩头部分处理

当旋喷管提升接近桩顶时,应从桩顶以下 1.0m 开始,慢速提升旋喷,旋喷数秒,再向上慢速提升 0.5m,直至桩顶停浆面。

7、若遇砾石地层,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(清水泵、 空压机),停止水泥浆(水、风)的输送,将旋喷浆管旋转提升出地面,关闭钻机。

8、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。

9、移位

移动桩机进行下一根桩的施工。

10、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。

5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:

1)加大浆液浓度,可以从1.1加大到1.3左右继续喷射。

2)灌注粘土浆或加细砂、中砂,待孔隙填满后再继续正常喷射。

3) 在浆液中掺加骨料。

4) 加泥球封闭后继续正常喷射。

5)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:

1) 提高喷射压力。

2) 适当缩小喷嘴直径。

3) 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。

1)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。

2)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,浆液的配比应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。

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