引孔法三管高压旋喷桩施工工法.doc

引孔法三重管高压旋喷桩施工工法
中铁五局集团机械化工程有限责任公司
庞欢 唐颖 刘洋
1.前言
在工程建设中高压旋喷桩多用于土体加固和作为止水帷幕，其作为一种围护形式的存在，施工质量的保证直接影响后续工序的顺利施工,采用引孔法三重管高压旋喷桩施工工法突出体现在施工质量上给与改善提高，目前较为被工程施工接受。
2.工法特点
（1)通过引孔施工三重管高压旋喷桩功效得以提升；
(2)施工质量得以提高；
（3)适用性更为宽广；
3.适用范围
本工法适用于土体加固和止水帷幕施工。
4.工艺原理
三重管高压旋喷桩是一种水、气、浆液喷射的方法.使用分别输送水、气、浆液三种介质的三重注浆管，在以高压泵等高压发生装置产生高压水流的周围环绕一股圆筒状气流,进行高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入被切割、破碎的地基中,喷嘴做旋转和提升运动，使水泥浆与土混合,在土中凝固，形成较大的固结体.用地质钻机提前根据点位提前引孔。
5。施工工艺流程及操作要点
5。1 施工工艺流程
引孔法三重管高压旋喷桩工艺流程如下：
引孔钻机就位
钻进成孔
换浆清渣

清孔
回灌
搬迁
移钻
开孔检查
启动空压机送气
启动高压泵送水
试喷检查

插入高喷管
浆液配制泵送
高喷作业
观察高喷参数

孔内保持满浆

测放桩位

5。2 操作要点
旋喷桩施工前进行试桩，根据实际情况以确定预定的浆液配比、喷射压力、喷浆量等技术参数.试桩数量不少于3根，并通过取芯检验结果，以此获得施工参数.一般施工参数如下:
旋喷桩施工主要技术参数参考表
序号
地质结构
水灰比
提升速度(㎝/ min）
备注
1
黏土层
0.95
15

2
砂层
0.8
7

项目
技术参数
压缩空气
气压(MPa）
0。6~0。8
气量(m3/min）
0.8~1。2
水泥浆
压力（MPa）
3～6
流量（L/min）
＞30
喷嘴直径mm
6～12
水
喷嘴直径mm
1。7~1.7
压力(MPa）
20～40
流量（L/min）
100~150
水灰比
0。8～1.0
提升速度(cm/min）
宜为10～20
1。引孔钻进
钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，穿透障碍物，钻机施工前,应首先在地面进行试钻，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50 mm，钻孔垂直度满足规范要求。引孔点位保证相邻桩的搭接咬合尺寸。
2。泥浆配制
按设计确定的配合比拌制水泥浆，每次按照配比设计量称量。先将水加入桶中，再将水泥引入，开动搅拌机搅拌10～20分钟,浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌,防止沉淀造成泥浆比重不足，并随时在泥浆桶中取样检测泥浆比重,直到喷浆前。喷浆时对浆液进行两次过滤，防止堵塞管道.
3。插入注浆管
引孔至设计深度后，提出钻杆，移走钻机，旋喷机就位,接通喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1Mpa,以免压力过高。
4.旋喷提升
当喷射注浆管插入设计深度后，接通高压水管和空气压缩管，开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转,并用仪表控制压力、流量和风量，分别达到测定数值后再逐渐提升旋喷管,以防扭断旋喷管.为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升,同时将泥浆清理排出.当旋喷管提升至接近桩顶时，应从桩顶以下1。0m开始慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0。5m，直至桩顶停浆面。
钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障,应停止提升钻杆和旋转,以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1。0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。
5。补浆
旋喷作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩,使固结体顶部出现凹穴，此时要及时用水灰比1:1的水泥浆补灌。
6。材料与设备
本工法所需主要材料设备如下：
序号
材料设备名称
单位
数量
来源
1
高喷台车
台
1
配套
2
地质钻机
台
1
配套
3
高压泵
台
1
配套
4
灌浆泵
台
1
配套
5
空压机
台
1
配套
6
泥浆泵
台
1
配套
7
拌浆机
台
/
配套
8
水泥
吨
/

7。质量控制
建立一套完整的质量保证体系，使各工序密切协作，高效运作，制定严格的质量管理办法，保证施工质量。施工中各工序进行自检、现场质检员复检、项目部负责抽检，层层把关。
为保证旋喷桩的施工质量，根据施工条件、设计要求和相关行业规范,相关措施如下：
⑴放注浆管前,先在地表进行射水实验，待气、浆压正常后,才能下注浆管施工。
⑵浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥重量等参数均以检测试验报告为准.施工现场配备比重计，每天量测浆液比重,严格控制水泥用量。运灰小车及搅拌桶均做明显标记，以确保浆液配比的正确性。灰浆搅拌应均匀，并进行过滤.喷浆过程中浆液应连续搅动,防止水泥沉淀。
⑶施工前进行成桩试验,确定旋喷桩施工参数,保证成桩直径不小于设计桩径。
⑷严格控制喷浆提升速度，喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时,应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深0。4米重复喷射接桩，防止出现断桩。
⑸高喷孔喷射成桩结束后，应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩,桩顶面下降,以保证桩顶标高满足设计要求。
⑹因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注,直至返浆正常后才能提升。
⑺配备一台备用发电机组。旋喷桩施工,进入旋喷作业则应连续施工。若施工过程中停电时间过长，则启用备用发电机，保证施工正常进行.
⑻施工现场配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修.
8.安全措施
根据注浆作业的施工特点，按照国家《劳动保护法》发放相应的劳保用品：如安全帽、工作服、防护眼镜、橡胶手套、防尘口罩等。在岗前对员工进行安全知识教育培训，并持证上岗。严格执行国家法律、法规、作业标准和地方工程安全管理规定，为本标段安全目标的实现。
⑴加强对安全生产的管理,对职工进行安全生产教育,工地设置专职安全检查员，及时发现、处理安全隐患。
⑵制定各工种安全生产规章制度,严格施工程序，加强对桩机操作员的管理，施工机械由专人持证上岗,严禁串岗作业。
⑶严禁违规操作，不得违章指挥。
⑷定期或不定期组织安全大检查，及时发现、整改安全隐患，对违章作业人员进行一定的处罚。
⑸施工材料堆放有序，不侵入运输通道道施工界限。
⑹施工机械的转动部分有安全罩.
⑺所有吊装装置必须有安全检验证书，并定期维修管理。
⑻配电箱开关有操作指示和安全警示。
⑼机械定期维修，确保作业安全.
⑽危险品必须严格管理，其存放、运输、使用均要符合国家和地方的有关规定。
⑾临时设施及变压器等供电设施，应按《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，采取防护措施,并增设屏障、遮栏、围栏、保护网。凡可能漏电伤人或易受雷击的电器设备，均设置接地装置或避雷装置，并派专业人员检查、维护、管理。
⑿调制水泥浆时，应戴好防尘口罩。
⒀做好管路的调查保护工作，联系相关部门，做好应急准备。
9.环保措施
1.文明施工
①施工现场设硬质围挡，结合场地实际合理进行布置.
②施工现场主要道路要求道路畅通、平坦、整洁，不乱堆乱放，无散落物;场地平整不积水,无散落杂物。
③场地设排水系统,并畅通不堵.建筑垃圾必须集中、密闭、分捡存放，及时处理。
④班组做好操作活完脚下清，随做随清，物尽其用，废弃垃圾及时清运,不得堆弃.
2。施工废水
⑴所有施工、生活废水在排放前必须取得相关部门的批准、同意。
⑵施工中产生的废弃泥浆必须经过沉淀池沉淀处理后，方可排入施工现场的临时排水系统，严禁直接排入河道.废浆沉碴必须用密封的槽车外运，送到指定地点处置.
⑶各类土方、建筑材料运输车辆在离开施工现场时,为保持车容应清洗车辆轮胎及车厢,清洗废水应接入施工现场的临时排水系统.
3。施工粉尘
⑴在水泥搅拌过程中，水泥添加作业应规范，搅拌设施应保持密闭，防止添加、搅拌过程中大量水泥扬尘外逸。
⑵运输车辆进出的主干道应定期洒水清扫,保持车辆出入口路面清洁,以减少由于车辆行驶引起的地面扬尘污染。
⑶由于施工产生的扬尘可能影响周围正常居民生活、道路交通安全的，应设置防护网,以减少扬尘及施工渣土影响。
⑷装有建筑材料、渣土等易扬撒物资的车辆，车厢应用覆盖封闭起来，以避免运输过程中的扬撒、飘逸,污染运输沿线的环境.
⑸施工场地硬及时洒水防止扬尘，遇大风天气,场地内渣土应该覆盖.
10. 效益分析
采用引孔法三重管高压旋喷首先施工质量得到提升,其次通过提前引孔节约了旋喷引进的时间，不明地质及障碍物提前发现及解决,保证了正常施工和对旋喷设备起到了保护.
一般情况：
钻进成孔40min完成30m，每根桩可以节约40min施工时间，1000根就可以节约40000min合28天。
三重管压力大对土体切割效果好，泥浆利用率高，降低了损耗，根据水泥掺量不宜小于30%，水灰比为0.8~1.0，每米需约300㎏水泥，按照每米减少损耗5㎏,1000根，每根30米计，减少水泥损耗150000㎏合150吨；
11.应用实例
济南地铁R2线一期土建工程施工二标段西二环站止水帷幕高压旋喷桩均采用三重管工法,桩体直径不小于800㎜，桩体搭接不得小于350㎜，总计车站主体1080根桩，高压旋喷桩施工采用引孔辅助，顺利完成三重管旋喷作业，其间穿越砂层和承压水层,克服了胶结砾石的影响，按照设计要求完成施工，并取芯检测合格。
钻进引孔
高压旋喷施工