地表加固高壓旋噴樁施工工藝及發(fā)展方向專題講座ppt

1、廣深港客運專線**標**工區(qū),地表加固高壓旋噴樁施工工藝及發(fā)展方向,,目　錄,一、高壓旋噴樁發(fā)展過程及適用范圍二、高壓旋噴樁施工原理及分類三、高壓旋噴樁施工工藝四、高壓旋噴樁發(fā)展方向,一、高壓旋噴樁發(fā)展過程及適用范圍,高壓旋噴樁屬于高壓噴射注漿法范疇。它是70年代日本首先提出，在靜壓注漿的基礎上，采用高壓水射流切割技術而發(fā)展起來的。,旋噴樁工藝特點：施工機具設備簡單，便于管理，施工簡便。固結體形狀可以控制。具有較好的耐久性，

2、且料源廣闊，價格低廉。噪聲小，無污染，無公害，生產安全。確保固結體的強度。漿液集中，流失較少。,適用范圍：受土層、土的粒度、土的密度、硬化劑粘性、硬化劑硬化時間影響小，可廣泛應用于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉質粘土、（亞粘土）、粉土（亞砂土）、砂類土、黃土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多種土層?？勺鳛榧扔薪ㄖ托陆ńㄖ牡鼗庸讨茫部勺鳛榛A防滲之用；可作為施工中的臨時措施（如深基坑側壁擋土或擋水、防水帷幕等），也可作為永

3、久建筑物的地基加固、防滲處理。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性、永凍土、地下水流速過大和已涌水的地基工程時均不宜采用該法，宜通過試驗確定其適用性。,旋噴樁加固利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層預定的深度，依靠水泥漿攪拌系統(tǒng)、高壓注漿泵等設備，以20 ～ 40Mpa的壓力把水泥漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層。當能量大、速度和脈動狀的射流，其動壓大于土層結構強度時，土顆粒便從土層中剝落下來。一部分細顆粒隨漿液或水冒出

4、地面，其余土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等力的作用下，與漿液攪拌混合，漿液凝固后，便在土層中形成一個固結體。 旋噴法施工時，噴嘴一面噴射一面旋轉并提升，固結體呈圓柱狀。主要用于加固土體質量，提高土體的抗剪強度，改善土的變形性質，減少建筑支檔土壓力，也可組成閉合的帷幕，用于阻擋地下水流和治理流沙，可靠性好。旋噴樁可以根據工程實際情況設計為單樁承載、多樁承載和復合地基幾種形式。,二、高壓旋噴樁施工原理及分類,分類：根據機具

5、的不同分為，單管法，二重管法，三重管法。根據成樁形式分旋噴注漿、定噴注漿和擺噴注漿成樁直徑的區(qū)別：單管法的成樁直徑較小，一般為0.3 ～ 0.8m，雙管法在1.0m左右，三重管法一般在0.8m ～ 2.0m左右，但成樁強度較低。成樁形式的區(qū)別：高壓噴射注漿法所形成的固結體形狀與噴射流移動方向有關，旋噴后成柱樁，擺噴后成壁狀，定噴后成塊狀。,成樁機理：,高壓噴射注漿的成樁機理包括以下五種作用：高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流

6、動壓以脈沖形式沖擊破壞土體，使土體出現空穴，土體裂隙擴張?；旌蠑嚢枳饔?。鉆桿在旋轉提升過程中，在射流后部形成空隙，在噴射壓力下，迫使土粒向著與噴嘴移動方向相反的方向（即阻力小的方向）移動位置，與漿液攪拌混合形成新的結構。升揚置換作用（三重管法）。高速水射流切割土體的同時，由于通入壓縮氣體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漿液補充。充填、滲透固結作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙，析水固結，還可滲入砂

7、層一定厚度而形成固結體。壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中，在破碎部位邊緣還有剩余壓力，并對土層可產生一定壓密作用，使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。,旋噴樁固結體情況圖4所示。,單管法：單層噴射管，僅噴射水泥漿。通過單根管路，利用高壓泥漿（20MPa ～ 30MPa）噴射沖切破壞土體，成樁直徑一般40 ～ 50cm。其加固質量好，施工速度快和成本低，但固結體較小。,二重管法：又稱漿液氣體噴射法，是在單管法的基礎上又加以

8、壓縮空氣，并使用雙通道的二重注漿管。在管的底部側面有一個雙重噴嘴，高壓漿液以20MPa左右的壓力從內噴嘴中高速噴出，在射流的外圍加以0.8MPa左右的壓縮空氣噴出，同時將高壓水泥漿和空氣兩種介質噴射流橫向噴射出，沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，最后在土中形成直徑明顯增加的柱狀固結體，達到0.8m～1.5m。,三重管法：是一種漿液、水、氣噴射法，使用分別輸水、氣、漿液三種介質的三重注漿管，在以

9、高壓泵等高壓發(fā)生裝置產生高壓水流的周圍環(huán)繞一股圓筒狀氣流，進行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，可以減少水射流和與周圍介質的摩擦，避免水射流過早霧化，增強水射流的切割能力，也借空氣的上升力把被破碎的土由地表排除，形成較大的空隙，在地基中形成較大的負壓區(qū)，攜帶另一個噴嘴噴出的低壓力水泥漿充填空隙，注入到被切割、攪拌的地基中，噴嘴作旋轉和提升運動，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成較大的固結體，達到加固目的，其加固直徑可達800～200

10、0mm。,旋噴樁的加固半徑和許多因素有關，其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強度τ 、噴嘴直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴嘴直徑d成正比，與提升速度S、土的抗剪強度τ和漿液稠度B成反比。加固體強度與單位加固體中的水泥摻入量和土質有關。,三、高壓旋噴樁施工工藝,工藝設計要求:,加固體直徑的確定 旋噴樁直徑與現場土質、土體強度和噴射壓力、流量、提升速度和漿液稠度等諸多因素有關，當無試驗資料時可參考工程經驗，如

11、表1。當地層成樁難度大，難以噴射成樁時，需要根據地層情況通過現場做試驗樁確定旋噴樁施工技術參數，達到要求的樁徑和成樁質量。 布置形式 樁的平面布置形式需根據加固的目的給予考慮，分離布置的單樁可用于基礎的承重，排樁、板墻可用作防水帷幕，整體加固則常用于防止基坑底部的涌土或提高土體的穩(wěn)定性，水平封閉樁可用于形成地基中的水平隔水層。圖5為一般樁的平面布置形式。,表1 旋噴樁直徑參考值（m）,注：表中N為標準貫入實測錘擊數。,

12、圖5 一般樁的平面布置形式圖,漿量計算有兩種方法，即體積法和噴量法，取大者作為設計噴射漿量。體積法：,噴量法：,式中 Q ——需要的噴漿量（m3）； De——旋噴固結體直徑（m）； D0——注漿管直徑（m）； K1——填充率，0.75～0.9； h1——旋噴長度（m）；,K2——未旋噴范圍土的填充率，0.5～0.75； h2——未旋噴長度（m）

13、； β——損失系數，0.1～0.2； ν——提升速度（m/min）； H——噴射長度（m）； q——單位噴漿量（m3/min）。 根據計算所需的噴漿量和設計的水灰比，即可確定水泥的使用數量。,漿量計算,旋噴樁施工工藝:,工法選擇： 工法選擇不當，會使加固效果達不到設計要求，不僅會造成外部水土流失、坍塌等風險，還將導致工程造價成倍增加。 根據

14、本工程加固地質情況及施工條件限制，選用高壓旋噴樁對地層加固。加固范圍主要為粉質粘土層、砂質粘性土層、砂土層、全風化變質砂巖、強風化變質砂巖。旋噴工藝采用成樁直徑較大的三重管旋噴法，以減少孔數和旋噴工作量，保證旋噴樁加固質量，降低成本。 加固原則：盾構隧道洞頂土體強度底，通過加固，改變土體強度，提高土體穩(wěn)定性；隧道經過上軟下硬的復合地層，土質不均，通過加固，改變軟弱土體強度，減小土體強度差異；確保盾構機掘進過程中，上部土體失穩(wěn)，導

15、致地表過大沉降和塌陷，減小土體強度差異和地層不整合程度，避免刀具和刀盤異常磨損。,試樁目的 第一區(qū)間剩余盾構段有6個加固段，分段里程為：DK108+310 ～ DK108+425，115m；DK108+440 ～ DK108+470，30m；DK108+485 ～ DK108+495，10m；DK108+520～ DK108+540，20m；DK108+790 ～ DK109+015，225m；DK109+0

16、85 ～ DK109+250，165m。 在大面積施工前需要做試樁試驗，來確定合理的施工工藝及提桿速度和泵漿壓力大小才能滿足旋噴樁施工技術參數，由此確定高壓旋噴樁的施工工藝及施工技術參數，以確保大面積施工時高壓旋噴樁的施工質量。第一段加固試樁： 試樁數量不少于3根（不在同一地點）。試樁里程DK108+300 ～ DK108+310，9根樁，分為3組，2組試驗樁徑Φ800，樁間距600mm，1組試驗樁徑Φ6

17、00，樁間距500mm。,結合本工程實際，僅介紹三管法旋噴樁施工工藝。,測量放線定位,引孔鉆機就位,搬遷,鉆進成孔,清孔,移鉆,插入高噴管,高噴作業(yè),回灌,漿液配置泵送,啟動高壓泵送水,啟動高壓機送風,開孔檢查,換漿清渣,試噴檢查,觀察高噴參數,孔內保持滿漿,,,,,,,,,,,,,,,,,,,三管法旋噴樁工藝流程,三管旋噴施工工序場地三通一平樁位測設鉆機就位鉆孔漿液配置下噴射管噴射作業(yè)沖洗管路廢漿處理移動機具將鉆機

18、等機具設備移到新孔位上。回灌施工記錄,場地三通一平 施工前對場地平整，供水、供電、行車道路進行規(guī)劃。挖好排漿溝，設置回漿池，漿液回收處理，防止污染環(huán)境。樁位測設 根據設計圖紙，進行布孔，測量放線，準確定出樁位。鉆機就位 鉆機應垂直于地面且擺放平穩(wěn)，放線樁位與設計樁位的偏差不得大于50mm。要求鉆機安放保持水平，鉆桿保持垂直，其傾斜度不得大于1.5%。鉆孔 把鉆機移至鉆孔位置后，對準孔

19、位用水平尺掌握機臺水平，立軸垂直、墊牢機架、鉆機的垂直度滿足精度要求，經技術人員驗測合格后方可開鉆。如發(fā)現鉆機傾斜，則停機找平后再開鉆。鉆進成孔，孔徑為Φ150mm，嚴格按已定樁位進行成孔，平面位置偏差不得大于50mm，采用原土造漿護壁。鉆進過程中，遇到異常情況及時查明原因，采取相應措施，對地層變化、顆粒大小、硬度等要詳細記錄，鉆孔結束后，由技術人員進行質量檢查，合格后方可移位進行下一個孔的鉆進。,5. 漿液配制攪拌

20、 本工程旋噴樁漿液采用水灰比為1:1 ～1:1.5的水泥漿。水泥要過篩，且為了防止水泥漿離析，應在灰漿機中不停攪動。在實際施工時，可使用比重計隨時測量漿液比重，水灰比1:1的水泥漿液比重為1.49，并做好比重測試記錄。首先將水加入桶中，再將水泥倒入，開動攪拌機攪拌10～20分鐘，而后擰開攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網（孔徑為0.8mm），過濾后流入漿液池，然后通過泥漿泵抽進第二道過濾網（孔徑為0.8mm），第二次過濾后流入漿液桶中，待壓

21、漿時備用。下噴射管 將噴射臺車移至成孔處，在插入旋噴管前先檢查高壓水與空氣噴射情況，各部位密封圈是否封閉，先在地面進行漿、氣試噴，檢查各項工藝參數符合設計要求后將噴射管下至設計深度，經現場質檢人員檢查認可后方可進行高噴注漿施工。如因塌孔插入困難時，可用低壓水（0.1～2MPa）沖孔，邊下管邊射水，但須把高壓水噴嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。噴射過程中如遇特殊情況，如漿壓過高或噴嘴堵塞等，應將噴射管提出地面進行處理，處理好

22、后再進行施工。,7. 噴射作業(yè) 噴嘴直徑、提升速度、旋噴速度、噴射壓力、排量等旋噴參數根據試樁結果來確定。開始時，先送高壓水，再送水泥漿和壓縮空氣。一般情況下，壓縮空氣可晚送30s，然后再進行邊旋轉、邊提升、邊噴射作業(yè)。噴射時，應先達到預定的噴射壓力、噴漿量后再逐漸提升注漿管。中間發(fā)生故障時，應停止提升和旋噴，以防柱體中斷，同時立即進行檢查排除故障；如發(fā)現有漿液噴射不足，影響樁體的直徑時，應進行復核。

23、因故停工時，必須做好接樁措施，一般接樁長度＞0.5m。在旋噴過程中，冒漿量應控制在10%～25%之間。噴到樁高后應迅速拔出注漿管，用清水沖洗管路，防止凝固堵塞。相鄰兩樁之間的施工間隔時間應不小于48h，間距應不大于4～6m。針對不同地質土層的特征，要采取相對的措施來完成注漿。特別對硬土及粘土部位，深部土層要適當放慢提升速度和旋轉速度或提高旋噴壓力等。,復噴 在不改變旋噴技術參數的條件下，對同一土層作重復注漿（噴 到頂再

24、下鉆重噴該部位），第一遍用高壓清水和氣切割土體，不噴水泥漿，第二遍復噴時全部噴漿，能增加土體破壞有效長度，從而加大固結體的直徑或長度并提高固結體強度，復噴的次數愈多固結體直徑加長的效果愈好。8. 沖洗管路 噴射施工完畢后，應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內機內不得殘存水泥漿?？砂阉酀{換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除。廢漿處理 噴射注漿施工中，將產生不少廢棄漿液。為確保場地

25、整潔和順利施工，在施工前擬在場地內設置泥漿池，泥漿在施工中抽排匯入泥漿池中，待泥漿固結后再外運處理。 移機到下一循環(huán) 移動樁機進行下一根樁的施工。,回灌 噴射結束后，隨即在噴射孔內進行靜壓充填灌漿，直到漿面不再下沉為止，回灌漿液一般采用鄰孔高噴冒漿靜壓充填。記錄 施工中鉆孔、高噴的各道工序應詳細、及時、準確記錄，所有記錄需按要求使用統(tǒng)一表格。,表2 三管旋噴參數參考,,表3 旋噴樁施工技術要

26、求表,施工后檢查施工后主要對加固土體進行檢查，包括：①固結土體的整體性及均勻性；②固結土體的有效直徑；③固結土體的強度；④固結土體的抗?jié)B性；成樁質量檢查質量檢驗時間、內容施工對噴射施工質量的檢驗，應在高壓噴射注漿結束后1周，檢查內容主要為加固區(qū)域內取芯實驗等。質量檢驗數量、部位檢驗點的數量為施工注漿孔數的2%，對不足20孔的工程，至少應檢驗3個點，不合格者應進行補噴。檢驗點應布置在下列部位：樁間咬合處、施工中出現異常

27、情況的部位。,檢驗方法旋噴樁的檢驗可采用鉆孔取芯方法進行。鉆孔取芯：在已施工好的固結體中鉆取巖芯，并將其做成標準試件進行室內物理力學性能試驗，檢查內部樁體的均勻程度無側限抗壓強度。,注意事項1.在旋噴樁施工區(qū)最外圍的一排樁采用1, 5, 9…間隔跳打的方法進行施工，圍內部采用不跳樁按次序施工。2.鉆機或旋噴機就位時機座要平穩(wěn)。3.噴射注漿前要檢查高壓設備和管路系統(tǒng)。設備的壓力和排量必須滿足設計要求，管路系統(tǒng)的密封圈必須良好

28、各通道和噴嘴內不得有雜物。4.噴射注漿作業(yè)后，由于漿液析水作用，一般均有不同程度收縮，使固結體頂部出現凹穴，所以應及時用回漿進行補灌。5.在噴射注漿過程中，應觀察冒漿的情況，以及時了解土層情況，噴射注漿的大致效果和噴射參數是否合理。采用單管或一重管噴射注漿時，冒漿量小于注漿量20%為正?，F象，超過20%或完全不冒漿時，應查明原因并采取相應的措施。若系地層中有較大空隙引起的不冒漿，可在漿液中摻加適量速凝劑或增大注漿量，如冒漿過大，可

29、減少注漿量或加快提升和回轉速度，也可縮小噴嘴直徑，提高噴射壓力。6. 在開鉆前根據管線圖摸清管線位置及走向，遇有不明管線應及時向上級匯報。,固結體強度不均勻、縮頸產生原因⑴噴射方法與機具沒有根據地質條件進行選擇。⑵噴漿設備出現故障中斷施工。⑶拔管速度、旋轉速度及注漿量適配不當，造成樁身直徑大小不均勻，漿液有多有少。⑷噴射的漿液與切削的土粒強制攪拌不均勻，不充分。⑸穿過較硬的粘性土，產生頸縮。預防措施及處理方法⑴根據設

30、計要求和地質條件,選用不同的噴漿方法和機具。⑵噴漿前,先進行壓漿壓氣試驗，一切正常后方可配漿，準備噴射，保證連續(xù)進行.配漿時必須用篩過濾。⑶根據固結體的形狀及樁身勻質性，調整噴嘴的旋轉速度提升速度、噴射壓力和噴漿量。⑷對易出現縮頸部位及底部不易檢查處進行定位旋轉噴射（不提升）或復噴的擴大樁徑辦法。⑸控制漿液的水灰比及稠度。⑹嚴格要求噴嘴的加工精度、位置、形狀、直徑等，保證噴漿效果。,壓力上不去產生原因⑴安全閥和管路

31、安接頭處密封圈不嚴而有泄漏現象。⑵泵閥損壞，油管破裂漏油。⑶安全閥的安全壓力過低，或吸漿管內留有空氣或密封圈泄漏。預防措施及處理方法應停機檢查，經檢查后壓力自然上升，并以清水進行調壓試驗，以達到所要求的壓力為止。壓力驟然上升產生原因⑴噴嘴堵塞。⑵高壓管路清洗不凈，漿液沉淀或其他雜物堵塞管路。⑶泵體或出漿管路有堵塞。預防措施及處理方法⑴應停機檢查，首先卸壓，如噴嘴堵塞將鉆桿提升，用銅疏通。⑵其他情況堵塞應松開

32、接頭進行疏動，待堵塞消失后再進行旋噴。,鉆孔沉管困難偏斜、冒漿產生原因⑴遇有地下埋設物，地面不平不實，鉆桿傾斜度超標。⑵注漿量與實際需要量相差較多。⑶地層中有較大空隙不冒漿或冒漿量過大則是因為有效噴射范圍與注漿量不相適應，注漿量大大超過旋噴固結所需的漿液所致。預防措施及處理方法⑴放樁位點時應釬探，遇有地下埋設物應清除或移動樁鉆孔點。⑵噴射注漿前應先平整場地，鉆桿應垂直傾斜度探制在0.3%以內。⑶利用側口式噴頭，

33、減小出漿口孔徑并提高噴射能力，使?jié){液量與實際需要量相當，減少冒漿。⑷控制水泥漿液配合比。⑸針對冒漿的現象則采取在漿液中參加適量的速凝劑，縮短固結時間，使?jié){液在一定土層范圍內凝固，還可在空隙地段增大注漿量，填滿空隙后再繼續(xù)旋噴。⑹針對冒漿量過大的現象則采取提高噴射壓力、適當縮小噴嘴孔徑、加快提升和旋轉速度。,四、旋噴樁的發(fā)展,隨著旋噴樁技術的發(fā)展和工程經驗的積累，旋噴樁的應用更加廣闊，當旋噴樁的瓶頸能夠突破后，旋噴樁加固會