1、高壓旋噴樁施工工藝四篇第 1 條高壓旋噴樁施工技術最早于20 世紀 70 年代在日本提出。它是在靜壓注漿和引進水力采煤技術的基礎上發展起來的。它利用噴射作用切割混合地層， 改變原位地層的結構和組成，同時注入水泥漿或復合漿形成凝析油，從而達到地基加固和防滲的目的。1 工藝特點 (1)施工機械設備簡單，易于施工。(2)耐久性好，材料來源廣泛，價格低廉。(3)低噪音、無污染。2 適用范圍 (1)受土層、土壤粒徑、土壤密度、硬化劑粘度、硬化劑硬化時間的影響，可廣泛適用于各種土層，如淤泥、淤泥、粘性土、粉質粘土、 (亞粘土 )、粉質土 (粘質淤泥 )、砂土、黃土、人工填土中的素填土、甚至礫石土。(2)可

2、用于既有建筑和新建建筑的基礎加固，以及基礎防滲。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 )。)，也可用作永久性建筑物的地基加固、防滲處理。(3)當用于處理泥炭土或侵蝕性、的地下水時，當地下水流速過高且出現涌水時，應通過試驗確定其適用性。3 工藝原理和設計要求3.1 加固原理高壓噴射灌漿法是用鉆機將帶有噴嘴的灌漿管鉆入土層的預定位置，然后用高壓設備使泥漿或水、 (空氣 )成為 20-40 兆帕的高壓射流從噴嘴噴出。打孔、擾動、破壞土體。同時， 鉆桿以一定速度逐漸提升，泥漿和土壤顆粒被強制攪拌混合。泥漿固化后，在土中形成一個圓柱形固結體 (即旋噴樁 )，達到加固地基或止水防滲

3、的目的。根據注漿方法的不同， 注漿可分為單管法、雙管法和三管法。單管法和單層噴射管只噴射水泥漿。雙管法也稱泥漿注氣法， 是利用雙注漿管同時向土體側向注入高壓泥漿和空氣，對土體進行沖擊和破壞。在高壓泥漿及其外環周圍氣流的共同作用下， 破壞土體的能量顯著增加，最終在土中形成較大的固結體。三重管法是一種泥漿、水、注氣的方法。采用三重注漿管，分別輸送水、氣體、漿液三種介質。圓柱形氣流圍繞由高壓產生裝置如高壓泵產生的高壓水流。 高壓水流噴射和氣流同軸噴射到模切土體上，形成較大的間隙。 然后用泥漿泵將泥漿以較低的壓力注入開挖的地基。噴嘴旋轉并提升，將泥漿與土壤混合，并在土壤中固化，形成更大的固結體，并添加

4、固體。噴射灌漿法的加固半徑與許多因素有關，包括噴射壓力 P、提升速度 S、抗剪強度 、噴嘴直徑 d 和漿液稠度 b加固范圍與注射壓力 P、噴嘴直徑 d 成正比，與提升速度 S、時土壤的抗剪強度 和泥漿稠度 b 成反比。添加固體的強度與單位添加固體中的水泥含量和土壤質量有關。3.2 成樁機理高壓旋噴樁的成樁機理包括以下五個方面的作用:(1)高壓噴射流對土壤的切割和破壞作用。射流壓力以脈沖的形式沖擊和破壞土壤，導致土壤中的孔洞和裂縫擴大。(2)混合攪拌。在旋轉和提升鉆桿的過程中，在射流的后面形成一個間隙。在射流壓力下，土壤顆粒被迫向與噴嘴運動方向相反的方向(即阻力小的方向 )運動，并與泥漿攪拌混合

5、形成新的結構。(3)上升位移 (三重管法 )。在用高速水射流切割土壤的同時， 由于壓縮氣體的引入， 一部分被切割的土壤顆粒被排出地面， 在土壤顆粒排出后留下的空隙被水泥漿補充。(4)填充、滲透固結。高壓水泥漿快速填充土壤顆粒的沖溝和空隙，分析水進行固結，也可以滲透到砂層中達到一定厚度，形成固結體。(5)壓實。在切割破碎土層的過程中， 高壓射流在破碎部分的邊緣仍有殘余壓力，會對土層產生一定的壓實作用，使得旋噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。圖 4 顯示了旋噴樁的固結體。3.3 工藝設計要求 3 .3 .1+1+固體直徑旋噴樁直徑的確定與現場土質、土強度和注入壓力、流速、提升速度和泥漿稠度等諸

6、多因素有關，應通過現場試驗確定。當沒有測試數據時，請參考表1 進行選擇。3.3.2 應根據加固目的考慮樁的平面布置。基礎的承載可采用單獨布置的單樁，排樁、 板墻可作為防水帷幕，一般采用整體加固的方法來防止基坑底部的涌土或提高土體的穩定性。 水平封閉樁可用于在基礎中形成水平防水層。圖 5 是一般樁的平面布置圖。鐵路、公路路基基底一般采用梅花形分離樁的形式進行地基加固。樁間距一般為 1 .2 1 .5m。公路設計規范規定，相鄰樁之間的凈距不應大于樁徑的4倍。表 1 旋噴樁直徑參考值 (m) 單管法雙管法三管法 0 n 51 .2+0 .21 .6+0 .32 .5+0 .310 n 200 .8+

7、0 .21 .2+0 .31 .8+0 .320 n 300 .6+0 .20 .8+0 .31 = 1 1+0 0 .310 n 200 .8 0 .21 .2 0 .31 .50.320 n 300 .6 0 .21 .0 .21 .0 0 0 .31 .2 0 .3 礫石 20 n 300 .60.21 .1+03.3.3 設計承載力圖 (1)基于樁強度的容許承載力計算。圖 5 普通樁平面布置圖 p a 中a樁 p 的容許承載力 (kn );a 樁材料的強度折減系數，A0.40.5； 樁材料 7 厘米 7 厘米 7厘米試樣的室內平均抗壓強度 (千帕)；a 樁的橫截面積。(2)根據土強度計

8、算樁身容許承載力。(p)u filiar中p 樁的容許承載力 (kn );u 樁體截面周長，按樁的直徑(m)計算；fi 土層的容許摩擦阻力 (KPa)；李各土層厚度 (m)；a .根據樁的直徑 (m)計算樁底的承載面積；樁端地基容許承載力 (千帕 )。(3)復合地基承載力。1 COMEPPARA 公式中復合地基的容許承載力(千帕 )；單樁承載力 (千帕 )；樁間土的天然地基承載力(千帕 )；一根樁分擔的 Ae 荷載面積；堆的破損區域；a 不考慮樁間土相互作用時， 天然地基承載力折減系數為0。3.3.4 計算泥漿量有兩種方法，即體積法和噴射量法，取較大者，作為設計噴射量。容積法 22011221

9、44 ddeqkhkh噴射量法 1hqqvq 型所需噴射量 (m3)；德旋噴固結體直徑 (m)；D0 注漿管直徑 (m) ；K1 填充率， 0 .75 0 .9；H1 噴流長度 (米 )；K2 土在非旋噴范圍內的填充率為0.50.75；H2 未旋轉長度 (米)；損失系數， 0 .1 0 .2；提升速度 (m/min) ；h 注射長度 (m)；q 單位噴淋量 (m3/m)。根據噴射混凝土所需量和設計水灰比的計算， 可以確定水泥用量。3.3.5 強度要求旋噴樁設計要求，樁芯拔出后28 天取樣進行無側限抗壓強度試驗，取樣數量為2 個，不少于 2 個，其無側限抗壓強度不得低于設計要求；地基加固后，復合

10、地基的承載力不得低于設計要求。4 工藝流程 5 操作要點 5.1 施工前準備 (1)在設計文件提供的各種技術資料的基礎上補充工程地質勘探，以進一步了解各施工現場地基土的性質、埋藏條件。(2)準備足夠的水泥增強材料和水。水泥品種、規格、出廠時間經實驗室檢驗符合國家規范和設計要求，并有質量證明書。嚴禁使用過期、潮濕、硬化、變質的鋼筋材料。普通水泥是 425 普通硅酸鹽水泥。水應該是干凈的， pH 值在 5 到 10 之間。(3)根據補充勘探資料，所選試驗場地加固范圍內的每一個有代表性的地層都要用一個帶有必要數量原狀土的薄壁取樣器送至實驗室。獲得的土樣應在試驗前妥善保存，以盡可能保持土樣的物理和化學

11、性質不變。(4)室內配合比試驗。根據設計要求的噴射混凝土量或現場土樣的情況，根據不同的含水量設計和調整幾種配合比。通過室內空氣(干燥 )干燥、現場采集的土樣的研磨，以及粉末土樣通過2-5 mm 篩，噴射混凝土的量、水灰比混合、養護、機械試驗根據噴射混凝土的設計量、水灰比確定。一般情況下，水灰比為1 .0 1 .5。為了提高水泥土的性能、 抗沉降性能和強度， 宜添加木質素磺酸鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、粘土、堿等添加劑。如果土壤樣品的含水量在試驗前發生變化，應將其調整至自然含水量。(5)試樁試驗。根據施工灌漿量、 室內試驗確定的水灰比配制水泥漿； 在測試現場設置幾個測試樁； 根據

12、試樁結果調整加固材料的灌漿量； 確定攪拌樁攪拌機提升速度、攪拌軸轉速、注入壓力、停漿面等施工工藝參數。(6)推土機、挖掘機配合自卸汽車清除地面0.3m 厚的種植土和雜物，并按設計要求平整原地面，填好出口拱。根據施工現場的實際情況，應修建臨時排水、截水設施，施工孔位至泥漿池的廢泥漿池和排水溝應在施工范圍外開挖。(7)根據設計要求，完成施工放樣，用木樁確定樁位，并用白灰做明顯標記。5.2 施工技術 (1)鉆機定位。將旋噴樁機移動到指定的樁位，將鉆頭對準孔的中心位置，同時調平鉆頭，放置平穩、水平，鉆桿垂直度偏差不大于11.5。就位后，首先進行低壓(0 .5mA)注水試驗，檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正

13、常。(2)配制水泥漿。打樁機移動時，水泥漿應按設計配合比進行攪拌。首先向桶內加水， 然后向桶內倒入水泥和外加劑， 開動攪拌機攪拌 10-20 分鐘，然后擰開攪拌桶底部的閥門，將第一個濾網 (孔徑為 0 .8 毫米 )放入桶內，過濾后流入泥漿池，然后通過泥漿泵泵入第二個濾網 (孔徑為 0 .8 毫米 )，經第二次過濾后流入泥漿桶內，待灌漿時備用。(3)鉆孔 (三重管法 )。使用地質鉆機鉆孔時，鉆頭在預設樁位 (預鉆孔直徑為 15cm)鉆至設計標高。(4)插管 (單管法、雙管法 )。使用旋噴注漿管進行鉆孔作業時， 鉆孔和插管兩個步驟可以合二為一。當第一階段滲透到土壤中時， 可以通過注射管本身進行注

14、射或振動。過程是啟動鉆機， 同時啟動高壓泥漿泵， 在低壓下輸送水泥漿，使鉆桿沿導向架振動、射流，形成孔洞和下沉；直到樁底設計標高，觀測到的工作電流不得大于額定值。用三管鉆機鉆孔后，拔出鉆桿并插入旋轉噴嘴。在插管過程中， 為了防止泥漿和沙子堵塞噴嘴，可以在小壓力下 (0 .5 1 .0 MPa)下放導管的同時噴水。(5)提起噴管、攪拌。噴射混凝土管下沉到設計深度后，停止鉆孔，繼續旋轉。高壓泥漿泵壓力增加至施工設計值(20 40 兆帕 )。坐底噴漿 30 秒鐘后，旋轉時噴鉆桿。同時，嚴格按照設計和試樁確定的提升速度提升鉆桿。如果是雙管施工或三管施工，在達到設計深度后， 連接高壓水管、氣壓管，啟動高

15、壓清潔水泵、 泥漿泵、空氣壓縮機和鉆機旋轉，用儀器控制壓力、流量和空氣流量，分別達到預定值后開始提升，繼續旋轉噴淋和提升，直到達到預期的加固高度后停止。(6)樁頭局部處理。當旋噴樁靠近樁頂提升時，從樁頂以下1.0m 處緩慢提升幾秒鐘，然后緩慢向上提升0.5m，直至樁頂止漿面。(7)在形成礫石的情況下，為了保證樁徑，重復噴射、攪拌。按上述 4-6 步重復噴漿、攪拌，直至噴漿管升至停漿面，關閉高壓泥漿泵 (清水泵、空氣壓縮機)，停止輸送水泥漿 (水、空氣 )，將旋轉噴漿管提離地面，關閉鉆機。(8)清潔。向泥漿罐中倒入適量清水， 打開高壓泵， 清洗所有管道中剩余的水泥漿，直至基本干凈。清洗附著在噴管

16、頭上的泥土。(9)輪班。移動樁機以建造下一樁。(10)補充泥漿。噴射灌漿作業完成后， 由于漿液的分水作用， 漿液一般會不同程度地收縮，使固結體的頂部呈凹形。水灰比為 1.0 的水泥漿應及時回填。5.3 推薦的主要施工技術參數(1)單管法。泥漿壓力為 20 40 MPa，泥漿比重為 1 .30 1 .49，旋轉噴射速度為 20 分鐘，提升速度為 0 .2 0 .25 米/分鐘，噴嘴直徑為 2 3 毫米，泥漿流速為 80 100 升/分鐘 (視樁流量可增加而定 )。(2)雙管。工藝漿液壓力為20 40 兆帕，壓縮空氣壓力為0 .7 0 .8兆帕。(3)三重管。工藝漿液壓力 0 .2 0 .8 MP

17、a，漿液比重 1 .60 1 .80，壓縮空氣壓力 0 .5 0 .8 MPa，高壓水壓 30 50 MPa。6 推薦的主要機器和設備見表2。表 2 主要機械設備表設備名稱、型號規格機、單管法、雙管法、三管法、高壓泥漿泵 SNS-H300 水流、 Y-2 液壓泵、 20 兆帕 50兆帕 高壓水、 3XB 型、 3W6b 50 兆帕 設備名稱、型號規格機、單管法、雙管法、三管法、泵、 3XB 型、3W7b 20 兆帕鉆機、工程地質鉆探振動鉆機 泥漿 3 m3/min 泥漿攪拌罐 200 L/min 灌漿管 高壓軟管 19 22mm工作壓力 7勞動力組織單機作業各班次的分工見表 3。表 3 單機作

18、業各班組人員應組織分工， 列出職責順序， 列出負責人職責，列出負責人職責， 列出施工進度總體控制、 質量和安全，列出鉆機公司對鉆機的操作， 卸下鉆桿并連接。 維護和故障排除 3 名泵工 1 名泥漿泵操作、清潔水泵和維護 4 名空氣壓縮機 1 名空氣壓縮機操作和維護 (單管法不要求 )5 名電工 1 名負責鉆機、電源、電路、現場照明和電氣故障排除 6 名鉗工 1 名機械設備綜合維護 7 名普通工2 名反向水泥。操作泥漿混合罐，倒灰和過濾8 名普通工人 2 名協助鉆機 (卸鉆桿、沖洗等。 )9 名技術員 1 名掌握施工技術、質量，填寫工程日志并記錄 118 項質量要求和質量控制點 8.1 旋噴樁施

19、工質量要求旋噴樁施工質量要求應符合表 4 的要求。表 4 旋噴樁施工質量標準表編號。 項目允許偏差檢驗數量檢驗方法和說明 1:50 毫米固結體位置 (垂直和水平方向 )抽樣檢驗 2，但不少于 2 件用經緯儀檢驗 (或用鋼尺測量 )2 固結體垂直度 1.5。用經緯儀檢查固結體有效直徑 +50 mm 噴射混凝土管 3 開挖 0 .5 1 m 深。4個樁身的無側限抗壓強度不小于設計規定的鉆芯取樣。做無側限抗壓強度試驗5 復合地基的承載力不小于設計規定的抽檢的2，但不小于 1。平板載荷試驗現場的滲透系數不應小于設計規定的6%。應根據設計要求進行體內或原位鉆孔注水(壓力 )試驗。樁體無側限抗壓強度試驗采

20、用取芯法取樣、 復合地基的板荷載試驗和滲透系數試驗應在成樁后 28 天進行。如果設計中有其他要求， 應按設計要求進行試驗。8.2 質量控制要點 (1)正式施工前，應認真做好試樁工作，確定合理的施工技術參數和泥漿配比。(2)在噴射灌漿過程中，通常出現的現象是排出的泥漿量少于灌漿量的20%。如果超過20%或根本不冒漿，應查明原因，調整噴射灌漿參數或改變噴嘴直徑。(3)鉆桿的旋轉和起吊必須連續不斷，不得中斷，取下接長鉆桿或繼續旋噴以保持鉆桿有10 20 cm 的搭接長度，避免斷樁。(4)在旋噴過程中，如果旋噴因機械故障而中斷，旋噴應重新鉆至樁底設計標高，然后再進行旋噴。(5)灌漿時，嚴格按照設計控制

21、水灰比，不得隨意改變。在旋噴過程中，應防止泥漿沉淀和濃度降低。不要使用潮濕或過期的水泥。當泥漿混合后送至泥漿吸入桶時， 泥漿應使用小于噴嘴直徑1/2 的篩網進行過濾。(6)如果在噴射灌漿過程中遇到巨礫或巨礫，可適當移動樁(必要時可根據受力情況增加樁)，以避免樁變形或斷樁。(7)旋噴過程中，應按表4 的要求做好施工記錄。表 4 旋噴灌漿記錄表項目名稱鉆機高壓泵型號空氣壓縮機型號水泵型號灌漿管直徑噴嘴孔徑噴嘴數量設計提升速度設計提升速度水泥漿配比水泥標號灌漿孔編號旋噴深度 (M) 實際有效長度旋噴時間 (時分 )旋轉速度 (r/s)提升速度 (m/s)旋噴壓力 (MPa)灌漿量 (m3)灌漿量和剩

22、余供水壓力 (MPa)供氣壓力 (MPa)旋噴開始結束日期 (M) 狀態現場監理記錄 8.3 常見質量缺陷處理 (1)常見的原因是加筋土層粒徑過大，孔隙多。可采取以下措施:1)增加漿液濃度，漿液濃度可從1.1 增加到 1.3 左右，繼續噴灑。2)倒入粘土漿或加入細砂、中砂，待孔隙填滿后繼續正常噴灑。3)向漿料中加入骨料。4)泥球關閉后將繼續正常噴射。5)灌注水泥砂漿后，用粘土漿替換孔內的水泥漿，待孔內填滿后繼續正常噴射。(2)泥漿排放過多。一般來說，有效噴射范圍與噴射量的不適應性有關，可以采取以下措施 :1)增加噴射壓力。2)適當減小噴嘴直徑。3)適當加快提升速度。由于產出的泥漿中含有地層顆粒

23、和泥漿的混合物，目前還沒有合適的方法來分離和回收產出的泥漿中的水泥。在施工期間，過濾、沉淀、回收和濃度調整通常用于重復使用。(3)溶洞處理。1)當噴射灌漿完成時， 在靜壓下將漿液連續或間歇地注入噴射孔，直到孔中的混合液凝固而不下沉。2)噴射灌漿完成后， 對固化體與其上部結構之間的間隙進行第二次靜壓灌漿。水泥漿的比例應為不收縮和可膨脹的材料，如水泥 :水:鋁粉的比例為 9 .8: 6 .9: 0 .3 的水泥漿。9 施工安全注意事項9.1 安全措施 (1)高壓泥漿泵、空氣壓縮機、高壓淡水泵必須由指定人員操作，壓力表應定期檢修和校驗，以確保正常工作。(2)鉆機操作人員應具備熟練的操作技能。(3)施

24、工前應對高壓設備和管道系統進行檢查。壓力和流量(風量 )應符合設計要求。應檢查管道的耐久性和管道連接是否可靠。泵體、灌漿管和噴嘴內不得有雜物。 各種密封圈應完好無泄漏。 否則，接頭斷開、軟管破裂將導致安全事故，如泥漿、高壓水分散、軟管甩出。安全閥中的安全銷應進行壓力試驗(壓力試驗應在當地壓力容器檢驗辦公室進行)。當達到規定的壓力時，必須確保可以折斷銷以釋放壓力。未經試壓的自制安全銷不得輕易安裝。(4)從噴嘴噴出的漿液能量高，人體與噴嘴之間的距離不應小于 60 厘米。(5)目前，噴射灌漿的漿液主要是水泥漿液，但有時也加入其他化學添加劑。一般來說，水泥漿硬化后對人和動物無害。然而，當硬化前的液體進

25、入眼睛時，必須立即徹底清洗并及時在醫院治療。(6)當懸掛、放注管道時，嚴禁站在管道下。不要將電纜浸入水和泥漿中，以防漏電傷人。9.2 環保 (1)水泥、石灰細顆粒散裝材料，應覆蓋儲存；運輸必須封閉和覆蓋，不得沿途分散。(2)制定灑水抑塵措施，并指定專人負責現場灑水抑塵。(3)采取有效的降噪措施。(4)廢棄加固材料不得隨意排放。高壓旋噴樁在秦沈客運專線的應用我局承擔的A12、A13 標段工程位于錦州市轄的凌海市、盤錦市轄的北寧市和盤錦市盤山縣。起止里程為 218500 263400丹麥克朗，全長35 .367 公里。DK218500DK230200 段為第四系沖洪積平原，沖洪積層較厚。表面是旱地

26、種植土壤。 巖性自上而下為砂質粘土、 粘性砂、中砂、細砂、礫石砂、圓形礫石土，各層厚度不同。細砂、中砂為夾層，薄層厚，下部為花崗巖。DK230200DK241700 段為第四系濱海平原。地表大部分是旱地種植土壤。巖性自上而下分別為粉土、砂質粘土、細砂、中砂、粗砂、圓礫土。細、中粗砂為夾層，層厚較薄，砂質粘土、圓礫，層厚較厚，花崗巖在下面。DK241700DK263400 段為第四系濱海平原。地層依次為淤泥、砂質粘土、細砂、中砂、粗砂和圓礫土。線路路基總長度為23 .5 公里，其中軟土或軟基路基長度為21 .156 公里，地基承載力約為 080 140帕，相對較低，基巖埋深。路基地基必須加固，以

27、提高地基承載力。(1)旋噴樁工程設計。共有 14 個旋噴樁場地，其中10 個用于路基地基加固， 4 個用于涵洞地基加固。其中， 4 個涵洞場地設計成樁徑0.6m，呈等邊三角形布置，間距1.3m。樁長均為 7.0m，累計樁長為 4228m。其余 10 個工地的設計樁徑為 0.8m，樁長為 6 .0 、15 .0 、 16 .5 、20 .0 、25 .0m，排列成等邊三角形，間距為 2.0m，累計樁長為 26022.5m。(2)施工機械的選擇。由于設計樁徑為0.6m、0.8m，根據類似工程的施工經驗，單管施工法能夠滿足設計要求，因此根據類似工程的施工經驗，選擇武漢機械巖土工程機械廠生產的一臺 PH5B 旋噴灌注樁鉆孔機