辽宁沈丹客专铁路软土地基段高压旋喷桩工艺总结.doc

高压旋喷桩工艺总结 编制： 复核： 批准： 中交一公局沈丹客专TJ-1标项目经理部 二一二年五月目 录1编制依据32工程概况33试桩选用材料、机械34.试桩技术参数45.试桩检测96.试桩总结97.质量保证措施108.施工注意事项119.桩头质量问题1710.施工安全保证措施1711.环保水保措施18高压旋喷桩工艺总结1编制依据一、试桩依据、高速铁路路基工程施工技术指南铁建设2010241号；、高速铁路路基工程施工质量验收标准（TB 10751-2010 J 1147-2011）；、铁路混凝土工程施工技术指南铁建设2010241号 ；、铁路混凝土工程施工质量验收标准(TB 10424-2010 J 1155-2011)。2工程概况DK20+840.00-DK20+885.00段软土地基采用旋喷桩加固（高压旋喷桩是利用水泥浆搅拌系统、高压注浆泵、钻机等设备将水泥浆变成旋转的高速射流，利用射流的强大动能将土体破碎、搅拌，使水泥浆均匀地与原位土体混合在一起，硬凝后形成的圆柱状水泥土固结体。其主要应用于既有建筑物的加固补强、软土地基的加固处理等）。DK20+840.00-DK20+885.00段地基采用旋喷桩加固, 桩径0.6m，桩长610m，桩间距1.3m，按正方形布置，喷浆压力大于20MPa。 地层地质情况：地层：表层为粉质粘土，褐黄色，硬塑，厚约3.6m-16.2m；下伏混合岩，棕褐色，全风化，砂砾状结构。土壤最大冻结深度为1.49m。成桩过程中抽样做混合料试块，标准养护28天捒则其无侧限抗压强度，不得小于2.6MPa.3试桩选用材料、机械3.1.水泥试桩水泥来自银盛水泥集团有限公司，品种等级为：P0 42.53.2.设备选择试桩施工机具序号设备名称规格单位数量备注1旋喷钻机MGJ-50台1动力11KW2高压泵机90B台1动力90KW3泥浆泵台15KW4潜水泵台14.试桩技术参数4.1试验参数试桩水灰比采用1.0：1，其对应浆液比重分别为1.48g/cm3和1.50g/cm3。本标段内试桩水泥用量145kg/m212kg/m来调整最佳施工参数。该处旋喷桩桩径60cm试桩3根（S1、S2、S3），待试验合格后，确定最佳参数后，方可正式进行旋喷桩施工。旋喷桩试桩平面布置示意图4.2工艺参数试桩施工参数表(直径50cm)序号项目控制参数备注1水泥浆水灰比0.80：11.0:12水泥浆比重1.481.503水泥用量209kg/m212kg/m.4注浆量0.283m3/m5喷嘴直径2.2mm6转速20转/min7提升速度25cm/min8泥浆压力2225MPa9中心位置允许偏差50mm±50mm10桩体垂直度1%在钻杆两个方向设置线垂保证桩体的垂直度不大于1%。11桩长不小于设计桩长通过测量钻杆的长度来确保桩体的长度。试桩拟定参数表桩号桩径（m）转速提速浆液水泥用量(kg/m)r/mincm/min水灰比浆压（Mpa)S10.620250.8：122236S20.620250.9：122222S30.620251.0：1222094.3.试桩施工4.3.1试桩准备(1)整平场地：测量放样处理地基范围，在原地面用挖掘机和推土机等机械进行场地平整，清除地表种植土、垃圾土，平整施工场地。(2)施工放样：平整场地后，由测量人员对旋喷桩中心位置进行准确放样，将所要试桩的桩位用竹片插出,撒上白灰,系上红线使标志醒目。4.3.2.钻机就位(1)旋喷桩施工的第一道工序就是将钻机安置在测设的桩位上，使钻头对准桩位。(2)为保证钻孔达到要求的垂直度，钻机就位后必须做水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。以吊线锤校正机架垂直度，使垂直度偏差不超过1% 。4.3.3钻孔旋喷钻机钻进时应避免钻机的剧烈振动，跳动及钻杆摆动，确保钻机垂直、匀速下钻。4.3.4.制备水泥浆待旋喷桩机开始下钻时，即开始按设计确定的配合比搅拌水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。4.3.5喷射作业旋喷钻杆钻至设计标高后，自下而上进行喷射注浆作业。应在前锋水泥浆流出喷头后，方可开始提升钻杆。转速、提速、浆压和气压的使用参数严格按照拟定的设计参数操作。施工过程中值班技术人员定时检查浆液初凝时间、喷浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否与拟定的设计参数吻合，并随时做好记录。钻杆提升至设计桩顶标高时，浆筒中的水泥浆应正好排空。即完成一根柱状加固体。试桩所获取的参数见下表：试桩参数表桩号转速提速浆液成桩直径（cm）实际水泥用量(kg/m)实际浆液比重备注r/mincm/min水灰比浆压（Mpa)S120250.8：122612871.50S220250.9：122622681.49S320251.0：122612551.484.3.6冲洗当喷射提升到设计标高后，旋喷即结束。此时立即将注浆管等机具设备冲洗干净，把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出，防止浆液凝结造成堵管。4.3.7移动机具钻机等机具设备移至下根桩位作业。4.4施工、质量、检查控制要点4.4.1施工操作控制要点钻机就位应平稳，立轴转盘与孔位对正，高压设备与管路系统应符合设计及安全要求，防止管路堵塞，密封处漏气。钻进施工前，应先作射水试验，检查管道和喷嘴是否畅通。为防止泥沙堵塞喷嘴，在钻进时可边射水边插管，但水压一般不超过1Mpa，防止水压过大冲塌孔壁。插设喷管一定要插入地层预定的深度。旋喷应自下而上进行喷射作业。旋喷注浆时要注意，当达到预定的压力和喷射量开始旋喷，估算水泥浆的前峰流出喷头（一般24s），并在桩底旋喷1min方可开始提升注浆管。施喷过程中，应注意冒浆量的测量，冒浆量宜控制在小于20%。值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量等技术参数，控制转速、提速，当喷头提升到设计高程时，应进行12min的低压补浆(5Mpa)，消除桩顶因浆液析出造成凹穴。旋喷结束后，应迅速拔出注浆管，用清水冲洗管路和喷嘴，防止浆液凝固堵塞。施工时，加强前台与后场供浆配合密切，后场停止供应时，应及时通知前台，防止断桩和缺浆。再次供浆时，搅拌机需下沉停浆点0.5m以下，待恢复供浆时在提升。所用水泥浆，水灰比要按设计规定，不得随意更改，要保证水泥质量，定期对水泥进行过筛试验，其细度应在标准筛上的筛余量不大于15%，禁止使用受潮，过期的水泥。喷射注浆孔与高压泵距离不能过长，防止高压软管过长，沿程压力损失增大，造成实际喷射压力降低。当桩顶接近标高时，为保证桩头的施工质量钻机自设计标高以下1m喷浆提升时，采用慢速，控制在20cm/min以内。喷射结束后，若发现浆面下降应立即在喷射孔内进行静压充填，直至浆液面不再下流为止。施工中出现冒浆，一般是因为注浆量超过所需浆量所致，可采取如下措施：a、提高喷射压力b、适当缩小喷嘴直径c、加快提高和转速。4.4.2质量控制要点正式施工前先施工一组试桩，从而确定施工的各项参数，如钻进速度，提升速度、旋转速度及喷浆压力等，确定机械需配备的人员。在试桩成桩28天后，做钻芯检测和复核地基载力，最后确定合理的施工技术措施和方案。开工前组织施工人员进行技术交底，施工中根据质量工程要求召开质量专题会，不得使用不合格的施工机具及不合格或失效的水泥。控制旋喷的压力和提升及旋转速度，确保加固范围内每米深度的喷浆饱满。4.4.3检查要点检查标准浆体喷射搅拌桩质量检验标准表检验项目质量要求检验数量检验方法浆液的拌制符合设计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、形式符合设计图要求全部检查观测、现场清点长度符合设计图要求每根桩检验测量钻杆长度，并在施工中检验是否达到深度标志。检查施工记录完整性、均匀性、桩身无侧限抗压强度满足设计图要求总数的2，且不少于3根搅拌桩完工后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。取芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭单桩承载力满足设计图要求总桩数的2，且每检验批不少于3根荷载试验用比重秤或比重计来检查拌制的水泥浆是否符合设计要求。技术人员应经常检查每延米用浆量和水泥用量是否满足设计和施工要求。钻到终孔深度后，技术人员应及时检查验收孔深及孔斜率，以确保以上技术指标达到设计要求。随时检查施工记录，对照施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩，视具体情况采取补救措施。抽选一定数量的桩进行浅部开挖，检查桩体的成桩质量，量测桩径、桩距等指标，并钻蕊取样进行强度试验。按设计及相关规范要求的频率进行检测无侧限抗压强度、复合地基载荷试验，同时现场配合监理单位进行平行检测工作。5.试桩检测分别对试桩取芯进行无侧限抗压强度检测试验，上中下三个不同深度位置取芯检测，检测结果三个不同深度位置试件无侧限抗压强度值均大于设计强度，详见后附件取芯检测报告。6.试桩总结通过本次试桩并总结，设计参数相同的高压旋喷桩施工均采用以下工艺及参数施工：6.1.施工工艺高压旋喷桩成桩工艺如下图：旋喷桩施工工艺框图拔管喷射结束高压喷射注浆插入泥浆管制设计深度钻机就位原地面处理测量放样钻机移位泥浆排泄处理6.2.工艺参数提升钻杆速度不大于25 cm/min，转速20r/min,喷浆压力不小于22Mpa。6.3.水泥用量及水灰比水泥采用PO42.5水泥水灰比： 1.0：1水泥浆比重：1.48g/cm3水泥理论参量为：不小于209kg/m（直径60cm）每延米水泥浆用量：0.283m3（直径60cm） 7、质量保证措施 由于高压旋喷桩施工难度大，特制定施工细则，在施工中严格遵守，以保证施工质量。、钻机就位与设计位置偏差要求小于2cm，垂直度偏差度小于1%。采取钢尺丈量和吊锤球的方法检测，满足精度要求后方可进行钻孔施工。、施工时严格控制各种施工参数，发现问题及时汇报处理。现场施工做到及时记录、及时调整、及时汇报处理。、高压旋喷应全孔连续进行，若中途拆卸喷射管，则应进行复喷，搭接长度不小于200mm。供浆正常的情况下，孔口回浆密度变小、且不能满足设计要求时，应加大进浆密度。、在施工时严格遵守操作规程，班长和技术员严格进行质量自检。、旋喷桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表的规定。 旋喷桩的施工的允许偏差、检验数量及检验方法序号检验项目允许偏差检验方法1桩位(纵横向)50mm测量仪器或钢尺丈量2桩体垂直度1%吊线测钻杆倾斜度3桩体有效直径不小于设计值开挖50100cm深后，钢尺丈量8、施工注意事项、混合料搅拌要均匀，搅拌时间不得低于60s。=L、桩机移机至下一桩位施工时，应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。、 每根桩的投料量不得少于设计灌注量。、 钻杆应采用静止提拔，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。、 施工时，桩顶标高应高出设计桩顶标高，高出长度应根据桩距、布桩形式、现场地质条件和成桩顺序等综合确定，一般不应小于0.5m。八、旋喷桩施工中常见问题及质量控制措施1、堵管堵管是长螺旋钻孔管内泵压旋喷桩成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响旋喷桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的旋喷桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。产生堵管有如下几种原因。 混合料配合比不合理当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料和易性不好，常发生堵管。当水泥中掺有石粉，影响混凝土可泵性，也易造成堵管。控制措施：混合料配合比严格控制细骨料和粉煤灰的掺入量，严格控制水泥中石粉的含量。 混合料搅拌质量有缺陷在旋喷桩施工过程中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头达到钻杆芯管内。混合料在管线内是以圆柱体形状，借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线的。因此所设计和搅拌的混合料必须确保混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆芯管内。坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，在管线内水浮到上面，在泵压的作用下，水先流动。骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而导致堵管。坍落度太小、混合料在输送管内流动性差，也容易造成堵管。搅拌好的混合料通过溜槽注入到混凝土泵储料斗时，没有采用过滤栅，使粗骨料中的大粒径碎石或片石进入混凝土泵储料斗，泵送混合料时，大粒径碎石可能在管线内或动力头内腔管处堵塞造成堵管。控制措施：施工时坍落度宜控制在1620cm，若混合料可泵性差，可适量掺入泵送剂。混合料注入到混凝土泵储料斗时采用过滤栅，严格控制粗骨料粒径25mm。 施工操作不当钻杆进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆芯管及输送管充满混合料，介质是连续体后，应及时提钻，保证混合料在一定压力下灌注成桩。若注满混合料后不及时提钻，混凝土泵一直泵送，在泵送压力下会使钻头处的水泥浆液挤出，同样可使钻头阀门处产生无水泥浆的干硬少浆的混合料塞体，使管线堵塞，混合料不能下落。2、窜孔在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到这种情况：打完1号桩后，接着打相邻的2号桩时，随着钻杆的钻进，发现已打完尚未结硬的1号桩桩顶突然下落，有时甚至达2m以上，当2号桩泵入混合料时，能使1号下降的桩顶开始回升，泵入2号桩的混合料足够多时，1号桩桩顶恢复到原标高。工程中称这种现象叫窜孔。实践表明，窜孔发生的条件为： 被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂。 钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动。 随着土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生变化。控制措施：当被加固土层中虽然有松散粉土、粉细砂，但没有地下水时，施工未发现有窜孔现象：被加固土层有松散粉土、粉细砂且有地下水，但桩距很大，每根桩成桩时间很短，也很少发生窜孔；只是在桩距较小。桩的长度大，成桩时间长，成桩时一次移机施打周围桩数量过多时才发生窜孔。鉴于此，工程中常用如下的方法防止窜孔： 对有窜孔可能的被加固地基尽量采取大桩距的设计方案。增大桩距目的在于减少新打桩对已打桩的剪切扰动，避免不良影响。 改进钻头，提高钻进速度。 减少在窜孔区域打桩推进排数，如将一次打4排改为2排或1排。尽快离开已打桩，减少对已打桩扰动能量的积累。 必要时采用隔桩、隔排跳打方案。但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。发生窜孔后一般采取如下方法处理：当提钻灌注混合料到发生窜孔土层时，停止提钻，连续泵送混合料直到窜孔桩混合料液面上升至原位为止。对于处于夹有松散饱和粉土、粉细砂的土层，成孔时在剪切荷载作用下，土体液化，导致刚打完处于流动状态桩的桩周土丧失对桩的侧向约束能力，桩体侧向膨出、桩顶下沉，产生窜孔，液化区域连成片甚至导致桩周土面开裂下沉，在这类地基上施工应采取如下措施： 降饱和粉土、粉细砂中的水。 采用小叶片螺旋钻杆成孔，减少剪切能积累并对桩间土具有一定的挤密作用。 合理设计施打顺序和控制日成桩数量，避免在某个区域产生成片的液化区，也可采用跳打等方法减少剪切能量的积累。 快速钻进。减少剪切能量的积累。 选用下开式钻头，防止阀门打不开，避免在同一桩位多次复钻。 混合料尽量采用较小的坍落度。3、偏桩一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。控制措施： 施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜； 放桩位时认真仔细，严格控制误差； 桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。4、断桩、夹层断桩是由于提钻太快泵送混凝土跟不上提钻速度，钻头上的泥块落入桩孔内，或是用大型机械(装载机或挖掘机)野蛮清理桩间土，造成旋喷桩身浅层断桩。如果旋喷桩在设计标高以下断桩，则必须采取补救措施：假如断裂面距桩头较近（2m以内），可接桩至设计桩顶标高，剔平凿毛桩顶并用水冲洗干净，用C20豆石混凝土接桩，并超出桩周200mm；如果是断桩位置较深（大于2m），应在旁边补加两根旋喷桩，具体位置为确定为在断桩和原设计相邻桩中间位置左右两侧各补一根桩。控制措施：(1) 保持混凝土灌注的连续性，可以采取加大混合料泵量，配备储料罐等措施。(2) 严格控制提速，确保中心钻杆内有0.1m3以上的混合料。如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应将这根桩灌注至地面，防止钻杆拔出造成坍孔，然后待这根桩混凝土终凝后在再旁边补加2根CFG，重新成孔灌桩。(3) 在旋喷桩灌注完毕后，将桩间土及桩头混合料同时清除，即采取软截除的办法进行桩头的处理。(4) 不能用大型机械清理桩间土，应用小型挖机配合人工清理桩间土。(5) 清理出桩头后，用截桩机（切割机）截除桩头，先用截桩机（切割机）在标高位置切入桩头2/3位置一圈，再在同一水平面按同一角度对称设置2个或者4个钢钎，用大锤同时击打将桩头截断。5、桩身混合料强度不足压灌桩受泵送混合料技术要求，坍落度一般控制在1620cm，因此要求和易性好。混合料中有粉煤灰，这样混合料前期强度低，加上粗骨料粒径小，如果不注意对用水量的控制仍容易造成混合料强度低。控制措施： 优化粗骨料级配。大坍落度砼一般用0.51.5cm石子，根据桩径及地下水情况可以加入部分22.5cm石子，并尽量不要加大砂率。 合理选择外加剂。尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂。 粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量，粉煤灰选用I级灰。6、桩身回缩桩身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数达到试桩确定的充盈系数（充盈系数>1）。控制措施： 桩顶至少超灌0.5m，并防止孔口土混入。 选择减水效果好的减水剂。9、桩头质量问题多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。控制措施： 及时清除或外运桩口出土。 保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡。 桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩。10、施工安全保证措施1、分析安全难点，确保安全管理重点，在施工现场设置安全标识牌。2、现场电气设备均作漏电保护装置，配电线采用三相五线制。3、施工机械的使用严格按照有关规定执行，无关人员严禁使用。4、建立严格的安全教育制度，坚持入场教育、坚持每周按班组召开安全工作教育研讨会，增强安全意识，使安全工作落到广大群众基础上。5、编制安全技术交底，设计和购置安全设施。6、强化安全法制观念，严格执行安全工作文字交底，双方认可，坚持特殊工种持安全操作证上岗制度等。7、加强施工管理人员的安全考核，增强安全意识，避免违章指挥。8、钻机应放置平稳，安装后钻杆中心线的偏斜应小于全长的1%。9、钻孔中如遇卡钻，应立即切断电源、停止下钻，在未查明问题前不得强行启动。10、钻孔过程中遇有机架晃动、移动、偏斜应立即停钻。11、清洗泵管时，出口方前方10m内不得有人。12、钻机作业中，施工人员必须佩戴安全帽。13、钻机作业中，应有专人负责电缆的收放。14、钻孔时，严禁用手清除螺旋片上的泥土。11、环保水保措施在机械化施工过程中，要尽量减少噪音、废气、废水及尘埃等的污染，以保障人民的健康，运转中尘埃过大时要及时洒水。对清理场地的表层种植土，砍伐的树木等，要运至指定地点进行处理。清洗施工机械、设备和机具的废水、废油等有害物质以及生活污水，不得直接排入河流或其他水域中，也不得倾泻于饮用水源附近的土地上，以防污染水质和土壤。