毕业设计（论文）高压旋喷桩加固处理.doc

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1、 目录1.高压旋喷桩加固处理.11.1施工准备.11.1.1施工用水用电.11.1.2原材料的检测及进场储存.11.1.3水泥搅拌桩施工方案.11.1.4试桩.11.1.5施工前准备工作.11.1.6施工工艺.21.1.7质量检测.31.2高压旋喷桩施工方案.31.2.1编制说明.31.2.2机械设备.31.3施工工艺.41.3.1本标段拟采用单管旋喷法，施工工艺流程为：.41.3.2施工方法.41.4质量保证体系.52.软弱地基处理方法.52.1.1排水固结法.52.1.2振密、挤密法.62.1.3置换及拌入法.62.1.4加筋法.62.2地基基础其他处理办法.62.3基础方案选择原则.63

2、.不良地基处理方法.63.1物理性质.63.2力学性质.73.3 工程特性.73.4设置沉降缝.84.工程概括.94.1工程介绍.94.2施工中出现的问题.94.2.1雨、夜施工技术措施.94.2.2安全保证措施.94.2.3施工注意事项.10结论.11主要参考文献.121.高压旋喷桩加固处理1.1施工准备 1.1.1施工用水用电 施工用水为深水井，施工前对水质进行了检测，符合使用要求，可以使用。施工采用工业电。 1.1.2原材料的检测及进场储存 施工所用水泥为散装水泥，水泥标号为硅酸盐32.5复合水泥，水泥进场后必须进行检测，合格后方可用于工程施工。1.1.3水泥搅拌桩施工方案1、编制说明：

3、 搅拌桩桩径为50cm，采用正方形布置，桩间距1m，共1888根，平均有效桩长为8.6m，本工程共有粉喷桩16236m，水泥用量依据试验结果确定。 总体要求和质量目标1、总体要求：检测优良率达到95%以上，无不合格桩。2、质量目标：达到公路工程质量检验评定标准要求。检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率桩距（mm）100抽查2%桩径（mm）不小于设计500mm抽查2%桩长（mm）不小于设计860mm 查施工记录竖直度（%）1.5查施工记录单桩喷粉量符合设计要求查施工记录强度（MPa）1.0抽查5% 1.1.4试桩在大规模施工前必须进行试桩，以确定各项参数，并指导以后施工，试桩数量不少于5根，试

4、桩主要达到以下目的：1、掌握能满足设计要求的各种技术参数，如：钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷灰压力等；2、掌握下钻和复搅的阻力情况，合理决定桩长和复搅深度；1.1.5施工前准备工作1、场地准备根据设计要求，先清理整平场地确定高程。2、施工机械施工机械采用HP-5、GPP-5型钻机，动力大于37KW以上，钻头双“十”字型层。 13、测量放样在导线复测闭合后，放出施工段中桩20m一处，同时测量地面整平后的标高，并绘制桩位点状网络图，送监理组审核。依据审核后的桩位图及路线中桩、控制桩布设桩位，布桩时现场用钢卷尺定出每一根桩的桩位，用不易损坏的竹签插入土层标定位置，并用白石灰点出桩位，桩位偏差不得大

5、于50mm。4、机械设备进场、安装调试每台粉喷桩配备一大一小两个灰罐，桩机配备性能良好的能显示钻杆钻进时电流变化的电流表、显示管道压力的压力表、计量灰喷入量的监测记录仪和水泥浆比重器，且经过计量部门检测标定。机械进场安装好后需进行试运行，检查各部位运作是否正常。5、材料进场试验: 施工用水泥采用复合型硅酸盐32.5级水泥，水泥经监理见证取样试验，检验结果合格。1.1.5成桩试验参数1、满足设计水泥用量的的各种技术参数(1)钻进速度，初步采用V0.8m/min；(2)提升速度，参考值：喷灰时V0.4-0.7 m/min，复搅及提升时V0.7 m/min；(3)钻进、复搅与提升的工作压力，参考值：

6、P1.5Mpa，并根据机械类型及管道长度调整；（4）喷灰时喷灰口处压力，粉喷桩参考值：0.2MpaP0.4Mpa。5.2、确定灰与土搅拌的均匀程度，掌握下钻及提升（特别是复搅下钻与提升）的困难程度，选择合理的技术处理措施。1.1.6施工工艺工艺流程如下图：水泥搅拌桩施工工艺流程钻机定位调平钻孔定位空压机送气钻 进达到设计孔深转入下一循环泵送水泥灰喷灰、搅拌、提升、钻头升至原地面30cm时停止成 桩设计桩顶全桩复搅停 灰打印检验水泥用量、桩号等 2（1）桩机就位，校正桩架垂直度1.0%；丈量钻杆长度，使之满足设计要求并保证3m左右的预留长度。（2）启动电机，钻杆下沉钻进至设计深度。对于粉喷桩采用

7、设计桩长与入持力层50cm双重控制钻进深度，入持力层以电流表读数明显变化为准。（4）泵送喷灰，提升钻杆进行强制搅拌，根据电脑监测记录仪上显示的单位灰流量对钻杆提升速度进行控制。（5）钻杆提升至原地面下0.3m时停止喷灰，重复搅拌并下沉至桩底或规定深度，继续搅拌并提升至地面。（6）将钻杆提升出孔，关闭搅拌机械。（7）成桩结束后，电脑记录仪自动打印出成桩资料，包括整理后的监测数据。（8）钻机移位，进行下一根桩施工。1.1.7质量检测 7.1、施工过程中随时检查喷灰量、桩长、复搅长度。 7.2、成桩7天后，应进行开挖检查，观察桩体成型情况及搅拌均匀程度，测量成桩直径，如发现凝体不良情况，应及时补桩。

8、 7.3、成桩28天后应按每段总量的3进行钻孔取芯，检查桩身成型情况及取样测定强度。1.2高压旋喷桩施工方案 1.2.1编制说明 本标段设计共有高压旋喷桩1559根、平均有效桩长8.6m、设计总计13407.4m，桩径为0.6m，水泥用量按照试验结果确定, 施工参数：液喷嘴直径3mm（一个），喷压力20Mpa，注浆管直径50mm，钻头旋转速度25r/min，钻头提升速度22-25cm/min，浆液流量57L/min。 1.2.2机械设备本标段采用MGJ-50型旋喷桩机，设备进场后，对其进行了调试、检验，设备处于良好的工作状态，可保证其能正常进行,机械的主要性能如下表。主要性能序号检验项目技术要

9、求1立轴输出最大转矩间接测试：电压380V时，电流为22.6A2液压系统背压0.3MPa3噪音80dB4工作温度轴承齿轮各部位温度40最高温度705动力头提升能力给进油缸用8Mpa压力提升时，即认为达到提升力22.2KN 31.3施工工艺1.3.1本标段拟采用单管旋喷法，施工工艺流程为：施工准备测量定位机具就位钻孔至设计标高封堵垂向喷嘴搅浆旋喷开始提升旋喷注浆成桩冲洗移位。1.3.2施工方法1测量定位 首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩机准确就位。2机具就位：自卷式缓慢移动至施

10、工部位，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于1.5%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于5cm。3启动钻机边旋转边钻进，至设计标高后停止钻进：采用旋喷法施工。该方法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。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，高压水喷嘴边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，至设计标高后停止钻进。4浆液配置：高压旋喷桩的浆液，采用硅酸盐32.5复合水泥，水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比以及水泥浆比重。搅拌灰浆时，先加水，然后加水

11、泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。5喷射注浆在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向

12、匀速旋转提升注浆管，提升速度为220-250mm/min，直至距桩顶1米时，放慢搅拌速度和提升速度 。保证桩顶密实均匀。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1m，防止固结体脱节。 46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，通常把浆液换成清水在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。7重复以上操作，进行下一根桩的施工。1.4质量保证体系成立以项目经理为首的质量保证体系，项目总工具体负责工程质量的日常管理工作、工程创优、持续改进，由质检工程师负责日常

13、质量检查工作，工序验收工作，做到责任分明、奖罚分明，有章可循，有据可依。1.4.1制定各部门的岗位质量责任制，执行工程质量奖惩条例。1.4.2严格按照施工要求、技术规范和质量标准进行施工和检验评定。1.4.3工程所用的水泥在使用必须通过试验室验确定，并有监理工程师在场且认可后再投入使用。1.4.4严格实行自检、互检和专检 “三检”制，定期或不定期进行质量检查、开展工程质量评比。1.4.5建立开工前技术交底制度，同时工程开工前应按规范要求编制分项工程施工方案，经监理工程师审批后实施。1.4.6施工测量由专职的测量人员进行放样测量，并有监理工程师在场且认可后再施工。2.软弱地基处理方法软弱地基的处

14、理方法，按其原理和作法的不同，可分为以下四类： 2.1.1排水固结法排水固结法又称预压法，其包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空与堆载联合作用法、降低地下水位法和电渗法等多种方法；通过在预压荷载作用下使软粘土地基土体中孔隙水排出，土体发生固结 ，土中孔隙体积减小，土体强度提高，达到减少地基施工后沉降和提高地基承载力的目的。 52.1.2振密、挤密法振密、挤密法有表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密密实法、爆破挤密法和土桩、灰土桩等多种方法；采用一定措施，通过振动和挤密使深层土密实，使地基土孔隙比减小，强度提高。 2.1.3置换及拌入法置换及拌入法有换填垫层法、振冲置换法、高压喷射浆

15、法、深层搅拌法、褥垫法等多种方法；采用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体，与未被加固部分的土体一起形成复合地基，从而达到提高地基承载力减少沉降量的目的。 2.1.4加筋法加筋法有加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度砼桩复合地基法、钢筋砼桩复合地基法等多种方法。通过在土层埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力，减小沉降，维持建筑物稳定。 以上方法的原理、适用范围及工程实例可参考殷宗泽、龚晓南主编的地基处理工程实例2一书。 2.2地基基础其他处理办法地基基础其他处理办法还有：砖砌连续墙基础法、混凝土连续墙基础法、单层或

16、多层条石连续墙基础法、浆砌片石连续墙(挡墙)基础法等地基基础其他处理办法还有：砖砌连续墙基础法、混凝土连续墙基础法、单层或多层条石连续墙基础法、浆砌片石连续墙(挡墙)基础法等，在此就不进行一一说明。2.3基础方案选择原则在确定地基处理方案时，根据地质情况的不同、建（构）筑物的承载条件需要以及各种处理方案的成本比对，选择既能达到要求，成本又较低的处理方法。3.不良地基处理方法3.1物理性质 粘粒含量较多，塑性指数Ip一般大于17，属粘性土。软粘土多呈深灰、暗绿色，有臭味，含有机质，含水量较高、一般大于40%，而淤泥也有大于80%的情况。孔隙比一般为1.02.0，其中孔隙比为1.01.5称为淤泥质

17、粘土，孔隙比大于1.5时称为淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比，因而其力学性质也就呈现与之对应的特点低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。 63.2力学性质 软粘土的强度极低，不排水强度通常仅为530kPa，表现为承载力基本值很低，一般不超过70kPa，有的甚至只有20kPa。软粘土尤其是淤泥灵敏度较高，这也是区别于一般粘土的重要指标。 软粘土的压缩性很大。压缩系数大于0.5MPa，最大可达45MPa，压缩指数约为0.350.75。通常情况下，软粘土层属于正常固结土或微超固结土，但有些土层特别是新近沉积的土层有可能属于欠固结土。渗透系数很小是软粘土的又一重要特点，一般在10-510-8

18、cm/s之间，渗透系数小则固结速率就很慢，有效应力增长缓慢，从而沉降稳定慢，地基强度增长也十分缓慢。这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。 3.3 工程特性 软粘土地基承载力低，强度增长缓慢；加荷后易变形且不均匀；变形速率大且稳定时间长；具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。 杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内，是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类：即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性

19、差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异，极易造成不均匀沉降，通常都需要进行地基处理。 结合本工程地基土的具体特征，施工现场采取了以下措施： 利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层，获得一定厚度的持力层。 施工要点：施工前应试夯，确定有关技术参数，如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量；夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高；夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内；大面积夯时应按顺序；基底标高不同时应先深后浅；结束后，应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。 换土垫层就是将独立基础下面一定厚度

20、的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料填实。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。 换土垫层的设计： 换土垫层的设计包括计算垫层所应具有的最小宽度和厚度。在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。 7在该对该厂房的基础进行设计时，由勘察资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk一80kN/m，重度r=17 kN/m3，IL=1.00，e=1.00

21、。已知厂房独立基础承受上部结构荷载设计值F-155kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求，故需要进行换土垫层。垫层材料选用中砂，其承载力设计值按f=180kN/m计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取r=19.5kN/m。 按公式1=b=F/（fyh）确定基底长度和宽度（独立柱正方形桩承台基础）。 式中：1、b基础底面长和宽； F上部结构的荷载设计值； f换土垫层承载力； 7-基础及回填土平均重度，一般取r=20kN/m； h基础自重计算高度。 将具体数值代入后得： 采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法，即预先估计

22、一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。 为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见建筑地基基础1990.10；231。 首先，按下式计算出 本工程除了对设计好的基础进行地基加固处理以外，在施工设计阶段就根据勘察资料进行结构本身防变形的设计，真正做到以设计为中心，预防结合的思想。 建筑物常因功能的需要，使本身具有一定的刚度，一般工业及民用建筑刚度比较大的有两种，一种为绝对刚性，如钢筋混凝土筒仓，烟囱等；另一种为相对刚性，如多层砖石房屋，多层钢筋混凝土框架，它具有一定的刚度，可是它的强度较低，不能与它的刚度协调一致

23、，其抗拉能力尤弱，因此碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度，这样有利于利用建筑物的刚度来调整建筑物部分不均匀沉降。本工程在关键部位的柱、梁均采取了加大纵筋直径，全程加密箍筋的方法，以达到增大建筑物整体抗拉强度的目的。 3.4设置沉降缝对于粘土层厚较大大的软弱地基，尤其是地基压缩量相差较大的位置，在建筑物上设置沉降缝是常用的处理措施。沉降缝的设置宜结合建筑物的平面形状、地基土质、基础类型及荷载条件等设置沉降缝，一般在下列部位设置：建筑平面的转折部位；高度差异或荷载差异处；长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位；建筑结构或基础类型不同处；分期建造的房屋的交界处。沉降缝应有足

24、够的宽度，房屋层数为2至3层时，沉降缝宽度为5080mm。房屋层数为4至5层时， 8沉降缝宽度为80120mm，房屋层数为5层以上时，沉降缝宽度不小于120mm，在特殊情况下可适当加宽。通过以上部位设置沉降缝可大大减少由于地基土软弱引起的不均匀沉降缝。本工程是矩形平面，由于长度超过70米，所以在建筑物中部设置沉降缝，宽度为240mm。 建筑物荷载不仅使本建筑物下的土层产生压缩变形，在它以外一定范围内的土层，由于受到基础压力扩散的影响也将产生压缩变形，这种变形随着距离增加值逐渐减小，由于软土地基的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，这类附加不均匀压缩变形甚大，常造成邻近建筑物的倾斜或损坏，若被

25、影响建筑物的刚度强度较差时，危害主要表现为产生裂缝；当刚度强度较好时则表现为建筑物的倾斜。 减轻自重可减少建筑物的总沉降量，从而有利于对不均匀沉降的控制。也可在预先估计沉降量大的部分减轻自重，用以直接调整不均匀沉降。由于一般砖石结构民用建筑墙身重量所占比例很大，故若能用轻质材料和改变结构体系来减轻这部分的重量，对控制沉降会有明显效果。本工砌体材料均采用蒸压混凝土空心砌块，在起到保温效果的同时又减轻了建筑物的自重。 4.工程概括 4.1工程介绍 本工程为华元西路西延工程，路线全长770m。本工程K0+579.6桥1号桥台至K0+670段经业主、监理、设计及施工单位现场开挖、察看后发现此段路基下存

26、在淤泥质土，该层土厚度较厚且结构松散，地基承载力低，为保证路基稳定现对存在该土层的路幅进行加固处理。对1号桥台至K0+630段考虑到高压线对施工影响，此段采用高压旋喷桩加固处理。K0+630-K0+670段采用水泥搅拌桩加固处理。 4.2施工中出现的问题4.2.1雨、夜施工技术措施1 现场在雨天安排专人值班，密切注意天气变化情况，做好防范工作。2电闸采取防雨、防潮的措施，安装接地保护装置，且防漏电、触电。对现场电缆接头加强检查以防漏电，并明牌警示。3夜间施工：对水池、电箱等应设明显的标识，并派专门人员进行巡查，防止漏水、漏电及机械伤害事故的发生。4.2.2安全保证措施1建立健全安全生产规章制度

27、和安全生产责任制度，贯彻管生产必须管安全的原则，牢固树立安全第一的观念，把安全生产责任落实到人。使安全生产有章可循，有法可依，形成制度。2经常组织学习有关安全生产法规和安全生产操作规程，施工前进行安全技术交底，抓好安全教育，增强安全意识。3高压旋喷桩等在进行作业时，严格按照机械技术操作规程进行作业；做到管理人员不违章指挥，作业人员不违章操作。 94施工用电实行“三相五线制”和一机一闸一漏一保护的制度，并符合有关施工用电的规章制度。4.2.3施工注意事项1、对于低洼及河塘段应回填粘性土，严禁回填杂土及建筑垃圾。2、送灰导管长度不得大于60m，并用铁丝绑扎紧，防止漏气。3、每次下钻前必须有高压气体

28、从钻头射出才能下钻。4、每次加入灰量不得少于单根用量。5、每次提升喷灰施工应先喷灰，待灰到达钻头出口处才能提升。6、施工深度参考设计桩长并根据试桩确定。7、若成桩过程中发生意外事故影响质量，则应在初凝时间内补打，补喷重叠不小于1m，否则应重新打设，新桩距废桩位置不大于桩距的15%。8施工前，要求检查旋喷管的高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，合格后方可喷射浆液。9喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。10旋喷过程中，冒浆量控制在10%25%之间。11高压喷射注浆完毕后，应迅速拔出喷射管。12施

29、工中做好泥浆处理，及时将泥浆排出。13质量检验在旋喷注浆结束28天后进行，检验桩的数量不小于已经完成桩数的2%5%，不合格者进行补喷。高压旋喷桩检查项目项次项目规定值或允许偏差检查方法1桩距（mm）100尺量2桩径（mm）不小于设计(600)尺量3桩长（mm）不小于设计(860)查施工记录4垂直度（%）1.5查施工记录5单桩注浆量不小于设计查施工记录6桩体28天强度（Mpa）1.0钻芯取样7单桩承载力（KN）100荷载试验8复合地基承载力（Kpa）间距2.0m 130间距1.8m 140间距1.6m 150荷载试验 10 结论地基处理的质量控制是一项十分重要的工作，需要周密考虑，精心组织。尽管

30、影响地基处理施工质量的因素很多，但只要从事地基处理的施工和监理人员齐抓共管，严格控制好施工过程中的每个环节，就能保证地基处理的施工质量。本工程除了对设计好的基础进行地基加固处理以外，在施工设计阶段就根据勘察资料进行结构本身防变形的设计，真正做到以设计为中心，预防结合的思想。 建筑物常因功能的需要，使本身具有一定的刚度，一般工业及民用建筑刚度比较大的有两种，一种为绝对刚性，如钢筋混凝土筒仓，烟囱等；另一种为相对刚性，如多层砖石房屋，多层钢筋混凝土框架，它具有一定的刚度，可是它的强度较低，不能与它的刚度协调一致，其抗拉能力尤弱，因此碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度，这样有利于利用建筑物的刚度来调整建筑物部分不均匀沉降。本工程在关键部位的柱、梁均采取了加大纵筋直径，全程加密箍筋的方法，以达到增大建筑物整体抗拉强度的目的。 11 主要参考文献公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-2004高压喷射注浆施工操作技术规程HG/T 20691-2公路软土路基路堤设计与施工技术规范JTJ017-96建筑地基处理技术规范JGJ79-2002建筑安装工人安全技术操作规程 建设部颁发的JGJ59-99有关安全生产的规定 12