地铁深基坑旋喷桩止水围幕施工作业指导书.doc

 中铁十三局集团有限公司
  施工过程控制标准化管理手册（地铁分册）

地铁深基坑旋喷桩止水
围幕施工作业指导书

编 制：
审 核：
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目 录
1 目的 1
2 编制依据 1
3 适用范围 1
4 技术准备 1
5 人员组织 2
6 设备组织 2
7 材料组织 2
8 施工工艺流程 2
9 施工作业方法及要求 3
10 质量控制及检验标准 5
11 常见问题及处理方法 5
12 安全要求 6
13 环保要求 7
14 估算指标 7

地铁深基坑旋喷桩止水围幕施工作业指导书
1 目的
明确地铁深基坑旋喷桩止水围幕施工作业工艺流程、操作要点、质量标准及安全措施，以指导、规范地铁深基坑旋喷桩止水围幕施工作业，确保旋喷桩施工质量达到设计及施工规范要求。
2 编制依据
《高压喷射注浆施工操作技术规程》（HG/T 20691-2006 ）
《建筑基坑支护工程技术规程（GB120-99）》；
《建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）》；
《建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）》；
《地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-2003）》；
《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）；
《建筑工程水泥-水玻璃双液注浆技术规程》（JGJ/T211-2010）；
3 适用范围
本指导书介绍双重管法加固，处理深度一般不超于25m，适用于淤泥质土、粘性土、粉性土、砂土、人工填土、黄土地层，但对于砂层则旋喷效果不明显。
4 技术准备
4.1在开工前组织技术人员认真学习、阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
4.2对所有参加施工人员进行上岗前培训、三级安全教育和技术交底。
4.3清理平整场地，测定旋喷桩桩位，清除地下障碍物。
4.4挖设排水沟及泥浆池，施工过程中将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池，沉淀凝结后运至场外存放或弃置。
4.5检查设备及管路系统，其压力和流量满足设计要求。注浆管和喷嘴内杂物清除干净，注浆管接头的密封圈良好。
4.6试桩以确定合理的水压力，提升速度，浆液配比和压力等参数。 不同地层、不同的设计直径及间距，喷射注浆参数有所不同，应根据试桩而定，下表仅供参考。
表1 喷射注浆工艺参数表
序号
项目名称
技术参数
1
浆液
压力
20～25MPa
流量
80～120L/min
喷嘴个数及孔径
1个 Φ2～Φ3.2mm
2
空气
压力
0.7Mpa
流量
1～2m3/min
喷嘴个数及间隙
1个 1～2mm
3
注浆管
提升速度
10～20cm/min
旋转速度
10～20r/min

5 人员组织
施工人员配备根据既定施工组织设计，结合施工实际、施工工艺要求和机械操作要求等进行合理配置，详见下表2所示。
表2 作业人员配备表
序号
岗位
职责
人数
备注
1
技术员
质量控制
1

2
安全员
安全生产管理
1

3
试验
负责配合比及现场抽栓
2

4
测量
负责定位
3

6
工长
带班
1

6
操作钻机
钻孔、注奖
2
每台设备
7
搅拌浆液
搅拌生产浆液
2
8
普工

2

6 设备组织
高压喷射注浆的施工机械设备，由高压发生装置、钻机注浆、特种钻杆和高压管路四部分组成，主要包括钻机、高压泵、泥浆泵、空压机、注浆管、制浆机等。施工设备结合既定施工方案、工艺要求、经验进行合理配置，详见下表3所示。
表3 主要设备表
序号
设备名称
型号及规格
数量
备注
1
钻机
GMJ-50
1台
设备数量应根据工程量大小及工期要求而配置
2
高压泵
BW250/50
1台
3
空气压缩机
ZJB(BP)-90a
1台
4
搅拌机
400L
1台
5
二重旋喷管

1套

7 材料组织
高压喷射施工用水泥宜采用强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，并应按有关规定对水泥进行质量抽样检测。应根据每延米设计水泥用量及损耗，估算工程所用的水泥用量，并提前按做好配合比试验，一般是水灰比为1:1～1.5。
凡适用于饮用的水，均可以拌制水泥浆液，未经处理的工业水，不得用以拌制水泥浆液。对拌制水泥浆液的水质有怀疑时，应及时进行水质检定。
8 施工工艺流程
旋喷桩地基是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀，具有一定强度的圆柱体，达到加固和防渗目的。
钻机就位
校核钻机垂直度
钻

孔
试

喷
高压喷射注浆
喷射结束
机械清洗
废浆处理
水泥浆循环
插

管

(a)定位下沉 ；(b)深入到设计深度；(c)需引孔时移走地质钻机，旋喷桩钻机就位；(d)双重管边旋、边喷、边提升；(e)自动提升旋喷管 ；(f)搅拌完成形成加固体
图1 旋喷桩施工工艺流程示意图

9 施工作业方法及要求
9.1钻机就位
旋喷钻机的孔位根据钻孔桩的外放尺寸同时考虑钻孔桩的扩孔因素(考虑5cm)确定，使钻杆头对准孔中心，同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。喷射注浆管的允许倾斜度不得大于1.0%。
9.2钻孔
钻孔的目的是为了将喷射注浆管插入预定的地层中。用竹签或木桩按孔距定出桩位，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm(根据钻孔桩外放尺寸及扩孔情况确定的孔位)，采用钻机直接钻孔，地质情况复杂或钻孔桩扩孔严重时采用地质钻机引孔。
9.3插管
插管是将喷射注浆管插入地层预定的深度，如是采用地质钻机引孔，钻孔完毕必须拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管的过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射风、边插管，压力一般不超过0.5Mpa。如压力过高，则易将孔壁射塌。
在插管旋喷过程中，水泥浆液应经过筛网过滤，避免喷嘴堵塞，水、气、浆、压力和流量必须符合设计值，一旦堵塞，要拔管清洗干净，再重新插管和旋喷。插管时应采取边射水边插，水压力控制在1MPa。高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。
9.4 搅拌生产浆液
水泥浆在旋喷前1h内配制，水泥选用新鲜无结块的普硅42.5#水泥，配成的浆液通过过滤筛进入注浆泵，水灰比控制在1：1～1.5。如果稠度大，水泥浆流动缓慢，喷嘴易堵；稠度小，则对桩身强度及结构防渗不利。
高压注浆喷射用浆液必须搅拌均匀，每罐搅拌时间不得少于3min,浆液使用过程中应对浆液进行不间断的轻微搅拌，避免浆液沉淀。当水泥浆放置时间超过初凝时间后不得再用于喷射作业。
高压液流管道输送距离不宜大于50m。
9.5喷射注浆
旋喷桩采用双重管施工，当喷射注浆管达到预定深度后，由下而上进行喷射注浆，当浆液初凝时间超过20h时，应停止使用该水泥浆。值班技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，随时做好记录。
喷射时，先在底部旋喷1min，达到预定的压力及喷浆量后再边旋转边提升。钻杆的旋转和提升必须连续不断，在拆卸钻杆时，动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度≮10cm。中途发生故障时，立即停止提升和喷射，以防断桩。
在不同深度，针对地层土质情况，选用合适的旋喷参数，在深层、硬土层增加压力和流量或降低提升速度。
9.6冲洗及移动机具
施工完毕，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内不得残留水泥浆，防止堵管。一般是把浆液换成水，在地面上喷射，这样可以把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。把钻机等机具移到新孔位上，循环施工。
9.7 喷射施工工艺
土的种类和密实度、地下水、土颗粒的化学性、电气性等因素，都对喷射注浆有一定程度的影响。为了取得较好的效果，施工中根据实际出现的问题采取必要措施进行处理。
9.7.1采用重复喷射
对土体进行第一次喷射时，喷射流冲击对象为破坏原状结构土。若在原位进行第二次喷射时，则喷射流冲击对象已变成为浆土混合液，冲击破坏所遇到的阻力较第一次喷射时小。因此，在一般情况下，重复喷射有增加固结体直径的效果，增大的数值主要随土质密度而定。由于增径大小难于控制，因此不能把它作为增径的主要措施。通常，在发现浆液喷射不足会影响固结质量时或工程要求较大的直径时才进行重复喷射。
9.7.2控制固结形状
通过调节喷射压力和注浆量，改变喷嘴移动方向和速度达到控制固结体的形状。根据本工程情况，要求固结体为圆柱状，施工过程中，边提升边旋转。
9.7.3消除固结体顶部的凹穴
采用水泥浆液进行喷射时，在浆液在土搅拌混合后凝固过程中，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，造成在固结体顶部出现一个凹穴，凹穴的深度随土质、浆液的析出性、固结体的直径和全长因素而不同，一般深度在0.3～1.0m之间。凹穴现象对于地基加固和防渗堵水非常不利的，必须采取措施施予与消除
10 质量控制及检验标准
质量检验标准见表4
表4 高压喷射注浆地基质量检验标准
项
序
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数量
主控项目
1
水泥及外掺剂质量
符合出厂要求
查产品合格证书或抽样送检
2
水泥用量
设计要求
查看流量表及水泥浆水灰比
3
桩体强度或完整性检验
设计要求
按规定方法
4
地基承载力
设计要求
按规定方法
一般项目
1
钻孔位置
mm
≤50
用钢尺量
2
钻孔垂直度
%
≤1.0
经纬仪测钻杆或实测
3
孔深
mm
±200
用钢尺量
4
注浆压力
按设定参数指标
查看压力表
5
桩体搭接
mm
＞200
用钢尺量
6
桩体直径
mm
≤50
开挖后用钢尺量
7
桩身中心允许偏差
mm
≤0.2D
开挖后桩顶下500mm处用钢尺量，D为桩径
旋喷桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是：水泥用量桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数、深度、停浆处理方法等。
11 常见问题及处理方法
旋喷桩施工常遇问题及防治处理方法见表4
表4 旋喷桩施工常遇问题及防治处理方法
名称、现象
产生原因
防治处理方法
压力上不去
1、 安全阀和管路街头处密封圈不严而有泄漏现象。
2、 泵阀损坏，油管破裂漏油。
3、 安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。
4、 拴塞油泵调压不够。
应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。
压力骤然上升
1、喷嘴堵塞。
2、高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。
3、泵体或出浆管路有堵塞。
应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞，将钻杆提升，用铜针疏通；其他堵塞应松开街头进行疏通，待堵塞消失后再进行旋喷。
不冒浆或冒浆过大
1、土层中有较大的空隙，使浆液漏失，引起不冒浆。
2、喷射压力不够，喷嘴孔径过大，提升和旋转钻杆速度过慢，或有效喷射范围愈注浆量不相适应而造成冒浆量过大。
一般冒浆量小于20%，可视为正常现象；超过20%或完全不冒浆应针对所查明的原因进行处理，如土层空隙较大，可在浆液中掺加适量的速凝剂，缩短固结时间；冒浆量过大，可提高喷射压力，适当缩短喷嘴孔径，加快提升和旋转速度，调整注浆量。
旋喷体强度不够
1、使用受潮或过期的水泥，或喷射时水泥浆未搅匀沉淀。
2、喷射时压力、流量不均匀或操作程序不当，钻杆提升和旋转速度不匀。
3、风、水、浆管路或喷嘴轻微堵塞，造成气压不稳，喷浆不匀。
选用新鲜无结块、活性良好的水泥；水泥浆应拌均匀；加强操作控制，使压力、流量、钻杆提升和旋转速度均匀，防止管路和喷嘴堵塞。
固结体顶部下凹
旋喷桩在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。凹穴的深度随土质、浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异
在旋喷桩施工完毕，将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填补或直接在旋喷孔中再次注入浆液，旋喷注浆完成后，在固结体的顶部0.5~1.0m范围内再钻进0.5~1.0m，在原位提杆再注浆复喷一次加强。
12 安全要求
12.1、机械设备操作人员必须经过专门训练，熟悉机械操作性能，经专业管理部门考核取得操作证或驾驶证后上机操作。
12.2、高压喷射注浆施工时归高压泥浆泵要全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在；各密封圈应完整无泄漏，安全阀中的安全销要进行试压检验，确保能在额定最高压力时断销卸压；压力表应定期检查，保证正常使用，一旦发生故障，要停泵停机排出故障；高压胶管不能超过压力范围使用，适用时屈弯应不小于规定的弯曲半径，防止高压管爆裂伤人。
12.3、高压喷射注浆是在高压下进行，高雅射流的破坏力较强，浆液应过滤，使颗粒不大于喷嘴直径；高压泵必须有安全装置，当超过允许泵压后，应能自动停止工作；因故需较长时间中断旋喷时，应及时用清水冲洗输送浆液系统，以防硬化剂沉淀管路内。
12.4、专业电工持证上岗，电工有权拒绝执行违反电器安全规程的工作指令，安全员有权制止违反用电安全的行为，严禁违章指挥和违章作业。
12.5、所有现场施工人员佩戴安全帽，特种作业人员佩戴专门的防护用具。
12.6、施工现场的一切电源、电路的安装及拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。各孔用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2m以上，严禁拖地和埋入土中，孔内电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断保护措施。照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯，并遵守《施工现场临时用电安全技术规范》的规定。
12.7、高压喷射注浆的施工操作人员应注意防护，要戴眼镜、胶皮手套等防护用品；压注浆结束时，必须坚持泵压力回零，才能拆卸管路和接头，以防浆液喷射伤人，非操作人员不得靠近注浆地点。
13 环保要求
13.1、易于引起粉尘的细料或松散料运输时用帆布、套盖等遮盖物覆盖。
13.2、所有的生活及其他污水必须分别处理后方可经排水渠排入市政排水管网。凡需要进行水泥浆或水泥砂浆搅拌作业的现场，必须设置沉淀池。
13.3、食堂保持清洁，腐烂变质的食物及时处理，食堂工作人员定期进行体检。
13.4、受工程影响的一切公用设施与结构物，在施工期间应采取适当措施加以保护。
13.5、使用机械设备时，要尽量减少噪声、废气等的污染；施工场地的噪声应符合《建筑施工场地界噪声限值》的规定。
13.6、运转时有粉尘发生的施工场地应有防尘设备。在这些场地作业的工作人员应配备必要的劳动防护用品。
13.7、废浆应使用封闭的车辆进行运输。工地汽车出入口均设置冲洗台，用高压水枪将外出装运建筑材料、土石方、建筑垃圾和工程渣土的车辆冲洗干净，确保行驶途中不污染道路和环境。
13.8、现场存放油料的库房，必须进行防渗漏处理。储存和使用都要采取措施，防止跑、冒、滴、漏，污染水体。施工现场食堂应设置简易有效的隔油池，定期清理，防止污染水体。
14 估算指标
若加固范围的地下水为动水状态，单纯水泥浆旋喷无法达到既定的防渗效果，可采用水泥— 水玻璃浆液，配合比为1:0.5～1。