全方位介绍高压旋喷桩

高压旋喷桩施工技术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水的目的.

工艺特点

(1) 施工机具设备简单, 施工简便.

(2) 具有较好的耐久性, 且料源广阔, 价格低廉.

(3) 噪声小, 无污染.

适用范围

(1) 受土层, 土的粒度, 土的密度等因素影响, 可广泛应用于淤泥, 淤泥质土, 粘性土, 粉质黏土, 粉土, 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, 也可以作为基础防渗之用.

(3) 可作为施工中的临时措施 (如深基坑侧壁挡土或挡水, 止水帷幕等) , 也可作为永久建筑物的地基加固, 防渗处理.

一, 高压旋喷桩的分类及加固机理

高压旋喷是高压喷射注浆法的一种, 是将带有特殊喷嘴的注浆管插入设计的土层深度, 然后将水泥浆以高压流的形式从喷嘴内射出, 冲击切削土体. 土体在高压喷射流的强大动力等作用下, 发生强度破坏, 土颗粒从土层中剥落下来, 与水泥浆搅拌形成混合浆液. 一部分细颗粒随混合浆液冒出地面, 其余土粒在射流的冲击力, 离心力和重力等力的作用下, 按一定的浆土比例和质量大小, 有规划地重新排列. 这样从下向上不断地喷射注浆, 混合浆液凝固后, 在土层中形成具有一定强度的固结体, 并且固结体呈圆柱体.

高压旋喷桩的基本工艺类型有: 单管法, 二重管法, 三重管法和多重管法等四种方法. 使用较多的是单管法和二重管法.

单管法是利用钻机把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴, 置入土层预定深度后, 用高压泥浆泵等装置, 以 20KPa 左右的压力, 吧水泥浆从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体, 使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合, 经过一定时间凝固, 便在土中形成一定的固结体. (单管法成桩直径较小, 一般为 0. 3-0. 8m)

二重管法是使用双通道的二重注浆管. 当二重注浆管钻进到土层的预定深度后, 通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴, 同时喷射出高压浆和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体. 即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出 20KPa 左右的浆液, 从内喷嘴中高速喷出. 在高压浆液和它外环气流的共同作用下, 破坏土体的能量显著增大, 最后在土中形成较大的固结体. (二重管法成桩直径为 1. 0m 左右)

三重管法: 分别输送水泥浆液和空气及高压水. 在以高压泵等高压发生装置产生 20MP 左右的高压水喷射流周围, 环绕一股 0. 7MPa 左右的圆筒状气流, 进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体, 形成较大的空隙, 再另由泥浆泵注入压力 2-5MPa 的浆液填充, 当喷嘴作旋转和提升运动时, 便在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体. (三重管法成桩直径较大, 一般在 1-2m, 但桩身强度低, 一般在 0. 9-1. 2MPa)

二, 高压旋喷桩施工方案 (单管法)

1, 主要施工机具设备

单管法高压旋喷桩主要的施工机具设备包括: 高压泵, 钻机, 浆液搅拌器等.

2, 旋喷材料

旋喷用的水泥采用 42. 5 级普通硅酸盐水泥. 水泥浆水灰比为 1: 1, 稠度过大, 流动缓慢, 喷嘴常易堵塞, 增加排除故障时间, 影响施工进度. 稠度过小对强大有影响. 为消除离析, 一般加入水泥用量 3%的陶土, 0. 9%的碱, 以免堵塞管路和喷嘴.

3, 施工工艺及方法

(1) 测量放样

首先清理, 整平场地, 然后依据布桩图, 使用全站仪对施工桩位进行标记.

(2) 试桩及确定工艺参数

为保证施工质量须进行试桩, 以校验和确定施工工艺参数是否合理. 通过试桩确定成桩直径为 800mm 的高压旋喷桩施工工艺参数如下:

注浆管: 提升速度为 15cm/min

旋转速度为 17 转/min

浆液压力: 20Mpa; 流量' 60L/min

水灰比: 1: 1

(3) 钻机就位

将钻机安放在设计孔位上, 使钻头对准孔位中心, 纵横向偏差不得大于 20mm. 为保证钻孔达到规范要求的垂直度偏差 1%以内, 钻机就位后, 必须作水平校正, 使钻杆轴线垂直对准孔位, 并固定好桩机.

(4) 钻孔插管

钻孔插管是将喷管插入地层预定的深度. 在钻孔插管过程中, 为防止泥沙堵塞喷嘴, 可边射水, 边插管, 水压力一般不超过 1MPa, 若压力过高, 则易将孔壁射塌.

(5) 旋喷管插入预定深度后, 自下而上进行喷射作业, 成桩过程中严格按试桩工艺参数控制. 施工过程中值班技术人员注意时刻检查浆液初凝时间 (正常时水灰比 1: 1 初凝时间为 2 小时左右) , 注浆流量, 压力, 旋挖提升速度等参数是否符合设计要求, 并随时做好记录. 当浆液初凝时间超过 2 小时应及时停止使用该水泥浆液.

(6) 冲洗器具

喷射作业完成后, 应吧注浆管等机具设备冲洗干净, 管内, 机内不得残存水泥浆. 冲洗方法是将浆液换成水, 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) 移动机具

把钻机等机具设备移动新孔位就位.

4, 施工工艺要点

(1) 旋喷前须检查高压设备和管路系统, 其压力和流量表必须满足设计要求. 下管前必须检查注浆管路是否畅通, 接头密封是否良好.

(2) 在插管过程中, 为防止泥沙堵塞喷嘴, 可边射水边插管, 水压一般不超过 1MPa.

(3) 当喷管插入预定深度后, 由下而上进行喷射作业, 喷射注浆时要注意, 待估算水泥浆的前锋已流入喷头后 (一般 2-4 秒) 方可开始提升注浆管. 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. 拆卸钻杆继续喷射时, 保持钻杆有 0. 3m 的搭接长度, 不得使喷射固结体脱节. 深层旋喷时, 先喷浆后旋转和提速, 以防注浆管扭断.

(4) 重复喷射: 在不改变喷射技术参数的条件下, 对同一孔位做重复喷射, 既能增加土体破坏的有效长度, 从而加大固结体的直径或长度和提高固结体强度, 复喷时全部喷浆, 复喷的次数愈多, 固结体直径加长的效果愈好.

(5) 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, 喷头需插入到停浆点 0. 5m 以下, 待恢复供浆时再提升. 如停止时间超过 3 小时, 需将输浆管卸下进行清洗.

(6) 所用水泥浆, 水灰比不得随意更改, 要保证水泥质量, 水泥要过筛, 其细度应在标准上的筛余量不大于 15%, 禁止使用受潮, 过期的水泥.

(7) 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.

(8) 为保证桩头的施工质量, 旋转提杆至标高以下 1m 喷射提升时, 采用慢速, 控制在 10cm/s 以内.

(9) 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.

三, 质量控制措施

1, 施工前先打一组试桩 (3 根) , 从而确定施工的各项参数, 如钻进速度, 提升速度和旋转速度等, 确定机械需配备的人员. 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.

2, 钻机开孔前必须复核孔位, 孔距, 检查钻机的水平度, 轴垂直度. 钻进时应避免钻机的剧烈振动, 跳动及钻杆摆动, 确保钻机垂直度.

3, 控制旋喷的压力和提升及旋转速度, 确保加固范围内每一深度的喷浆饱满.

4, 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要求.

5, 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