旋喷注浆法（共7篇）
旋喷注浆法 篇1
前言：随着高层建筑的兴起，地下室深基坑工程不断出现。在深基坑作业中，地下涌水经常困扰着工程技术人员。常规的解决办法就是直接在坑内集中排水或井点降水，但如果地下水丰富，大量抽排地下水会引发系列的工程病害，如相邻道路塌陷、房屋地基开裂等，特别是处于城市中心区时，造成的后果十分严重。因此，采用帷幕止水不失为一种有效的措施。
帷幕止水就是利用止隔水材料，将基坑围起来，使坑内地下水与坑外地下水系统隔离，切断外界对坑内的水源补给。然后在坑内抽排水也就不会对周边地质环境造成破坏，杜绝了地下水位下降引发的各种工程问题。
止水帷幕的施工方法有许多，高压旋喷注浆法是其中一种，以往在贵州省内较少采用，没有较为成熟的经验，本文就以2000年在贵州省毕节市某大厦深基坑支护工程中采用高压旋喷注浆法施工止水帷幕取得成功的例子作引子，以期与同行们交流，同时也能让大家在处理基坑地下水问题时多一种选择，并希望能为施工提供可借鉴的经验。
一、工程概况。
某大厦位于毕节市中心，距倒天河最近处50米。设计建筑物地上二十层，地下二层，地下室形状为长方形，面积55.0×35.4m。根据设计要求和周边实际情况，基坑拟开挖上口长宽为59×39m，下口56.5×36.9m，深度8米；临时支护采取锚杆喷射混凝土护壁，坑底以毛石混凝土填平。
根据地勘部门提供的勘察报告可知，拟挖基坑处于倒天河古河道冲积层中。其综合柱状图描述的地层情况如下：
0-1.9m，填土层，以粘土为主，并有建筑垃圾；1.9-3.0m，粘土，黄色可塑状；3.0-6.4m，细砂土夹卵砾石，黄色，稍密；6.4-12.0m，强风化岩层，黄色可塑状粘土夹细砂岩质孤石，为飞仙关组的砂质泥岩夹细砂岩强烈风化而成；12.0m以下为中风化岩层。主要的含水层为深度3.0-6.4m处的细砂土夹卵砾石层，其它为隔水层。勘察报告提供地下水位埋深3米，拟开挖基坑的丰水期涌水量为9300t/d。
二、地下水处理方案的确定。
若直接在基坑降排水，其缺点明显，主要有以下几点：1、地下水位浅，涌水量大，降排水费用大；2、大量抽排水对周边密集的建筑、紧邻的道路将造成危害；3、坑底标高低于倒天河河底，坑内降水将可能导致倒天河加速补给。
采取帷幕止水措施，将解决以上问题，而且止水帷幕本身有一定强度，与支护工程结合还能起到挡土墙的作用。因此采取帷幕止水方案。经对比论证，止水帷幕采用高压旋喷注浆法施工。
三、高压旋喷止水桩的设计参数。
采用单排止水桩，桩径0.8米，桩间距0.69米，桩间交圈厚度不小于0.4米，采取P42.5普通硅酸盐水泥作硬化剂，水灰比1:1。旋喷注浆施工参数根据试喷成桩结果确定。
四、施工机具和人员配备
由于贵州区内较少采用高压旋喷注浆工艺，相应高压注浆机械少，因此，本工程自力更生，移动式注浆平台是利用旧有机具改造成的，其提升速度10-20cm/min，旋转速度10-20r/min满足要求；双重注浆管则采用○50和○20高压无缝钢管制成，另加工有一个三通龙头与送浆、送气管连接。注浆管长9米，为陶瓷质喷嘴1个，直径2mm。
五、喷射注浆成桩试验。
在进行正式施工前，先在场地中作成桩试验，以便对设计参数进行核对、修正，对施工流程作调整。
第一次试桩采用的工艺参数为：注浆压力25--35Mpa，注浆流量100L/min，空气压力0.7Mpa，空气流量1.2m3/min，旋转速度15cm/min，提升速度15r/min；水灰比1:1，试桩长度10米。
成桩10天后，进行开挖检查，桩体均匀密实，无缩径、断桩现象。实测桩直径为1.2米，超出了原设计直径，根据相应公式可计算交圈厚度为0.6米，大于设计厚度。
从试验结果来看，成桩效果好，特别是桩径远超过设计要求，本着经济合理的原则，在经多次调试后，将注浆压力调整为：砂土夹卵砾层、强风化岩层为20-22Mpa，其它层为18Mpa；注浆流量为80L/min。其它参数不变。从后来的实际效果看，这一调整是合理的。
六、施工流程。
高压旋喷止水帷幕施工分为两部分，即导孔施工和旋喷成桩施工。
导孔施工：利用工程钻机在设计的桩中心位置钻孔。钻进中对地层分界线作好记录，对照地质资料并结合实际地层对旋喷中的注浆压力值进行预先设定。导孔施工要提前进行，以不耽搁后续旋喷成桩施工为宜。本工程采用3台工程钻机施工，保证了每天不少于20个导孔成孔。要求钻孔直径?75mm，垂直度误差应小于15%，孔位误差小于50mm，深度误差小于20cm。
旋喷成桩施工：注浆平台到位后，将注浆管管头对准到导孔孔口，开动清水泵，再缓缓将喷头下到孔底；之后依次开通空气管阀门、注浆泵阀门，待压力达到设计值后，启动注浆平台的提升旋转装置，将注浆管喷头边喷射、边旋转提至距孔口20cm处。然后清水冲洗喷管。
施工流程框图如下：
七、工程效果
经过20余天的施工，完成旋喷桩288根。旋喷桩形成帷幕墙后，其止水效果整体良好。
1、交付使用后，从基坑开挖、锚喷支护直至地下室全部完工，虽正值丰水期，基坑内仅保留一台20t/h的潜水泵断续抽排水，基坑内涌水量始终保持在200t/d以内，仅为原理论计算涌水量的9300t/d的2%，止水效果显著。2、在基坑内作锚杆支护的钻孔时，曾钻穿止水帷幕墙，当时从直径91mm的钻孔由外向内涌水，流量可达50t/h，其水压大，用水泥浆加水玻璃等速凝剂竟根本无法堵塞住，最后只能用木桩强行塞住。可见止水帷幕外地下水确实丰富，内外水头压力大，同时也说明止水帷幕是成功的。
八、施工中的注意事项
1、高压旋喷注浆法适用于渗透系数小于10-6cm/sec的粉土、砂土和粘性土。2、可根据需要在水泥浆中加适量外加剂，如速凝剂，早强剂等。3、为防止水泥浆中的硬块堵塞喷嘴，在水泥浆进入高压泵前应先进行过滤，比如通过20目的筛网。4、注浆压力的调节主要是通过变换注浆泵的档位，空压机的气压不必频繁变动。5、在场地沿线开挖导流沟，让溢出的浆液集中到挖好的池中进行处理，避免造成施工场地泥泞，影响施工速度。
总结
本工程采用的是单排旋喷桩，由于桩距、桩径设计合理，帷幕墙连续性好；而采用二重管注浆工艺，具有效率高，喷射浆液均匀，成桩连续性好的优点；同时在浆液配制、注浆压力控制方面严格按规范和设计操作，最后形成的止水帷幕墙强度较高，止水效果显著。本次高压旋喷注浆法施工止水帷幕的尝试是成功的，对今后类似场地类似方法施工具有一定的借鉴意义。
高压旋喷注浆法具有施工效率高，成本较低，机具设备简单等特点，可广泛应用于止水，防液化、地下开挖的防止管涌、防坑底隆起，还可用于地基加固、提高地基承载力等方面。因此应加强研究并推广应用
摘要：本文简述了在贵州省毕节市某基坑工程中利用高压旋喷注浆法施工止水帷幕的过程, 并对施工中的某些细节和参数取值作了较为详细的介绍, 以供同行借鉴与探讨。
关键词：高压旋喷注浆,止水帷幕,基坑
参考文献
[1]魏平.高压旋喷注浆在立井井筒堵水施工中的应用.煤炭工程, 2009年8期.
旋喷注浆法 篇2
(1)注浆材料主要为水泥浆液，强度等级为32.5及以上的普通硅酸盐水泥，可以根据设计要求加入适量的外加剂(如早强剂CaCl2、速凝剂水玻璃等)，
(2)注浆量必须满足设计要求，与设计桩径、桩长、桩体抗压强度等有关，可以通过以下两个公式计算，取二者之较大值作为旋喷浆液用量。
按旋喷固结体的体积需要量计算：Q=3.14×D2×H×(1+B)/4(公式一)
其中：Q旋喷浆液用量(m3); D桩体直径(m);
H桩长(m);B损失系数，可选用0.10.3，
按旋喷工艺参数要求计算：Q=(H/V)×q×(1+B)(公式二)
其中：Q旋喷浆液用量(m3);q高压注浆泵的排浆量(L/min);
H桩长(m);B损失系数，可选用0.10.3;
V注浆管提升速度(m/min)。
旋喷注浆法 篇3
旋喷注浆法是把底部带有特殊喷嘴的注浆管置人土层中预定深度,利用高压水泥浆切割原状土后,借助注浆管的旋转和提升运动,使高压水泥浆与崩落下来的土充分搅拌混合,经过区一段时间凝固在土体中形成圆柱状固结体,从而加固地基的方法。根据注浆的方法,分为单管法、双管法和多重法,这里介绍的是最简便实用的单管旋喷注浆法,其形成的固结体称为旋喷桩,此法对于含有粗糙土、砂砾土的软弱地基加固具有其他方法所不及的优越性。
在国道G324广州段扩建过程中,本标段6.55km的路基在施工清表时出现3段长分别为22.60m,65.80m和86.20m的软弱地基,地质结构为表层为耕植土(0.6 m~1.1 0 m);其下主要以中粗砂夹软卧层及土洞(1.20cm~7.00cm),且土洞间存在连通;最下层砂性土(0.6 0 c m~1.5 c m)。后经业主组织的四方方案比选,采用施工单位提出的旋喷注浆法(单管)对该范围地基进行处理。根据补勘测设,加固深度长度范围为5.8 0 m~7.9 5 m〈桩径60cm,),桩纵横向间距按1.3m(0.7倍桩径),按梅花型布置。
2 施工准备
2.1 施工机具
旋喷注浆的主要机具:H30-2X钻机2台,SNH-H300高压灰浆泵2台,泥浆循环泵2台及其他配套设备
2.2 主要材料及配合比
(1)水泥:广东粤海牌P.O 32.5R袋装水泥,经试验各项指标合格。
(2)水:采用采用项目部抽取的生活饮用水,符合施工用水标准。
(3)减水剂:天津利宏建材厂缓凝高效减水剂(F D-4型)
(4)配合比:经抽样配比,采用水灰比0.8:1,每m成桩水泥用量为276kg,减水剂为0.8%。
2.3 主要技术指标
(1)钻头(喷嘴)直径:Φ108mm(3mm)。
(2)旋喷水平转速:20转/min
(3)垂直提升速度:(20~25)cm/min
(4)喷浆压力:18MPa~22MPa
(5)地基承载力:650k N
2.4 试桩
根据《建筑地基处理技术规范》〈JGJ79-91〉的规定并参照TB10113一96对粉喷桩检测的规定,在喷射注浆7d后,采用轻便触探仪(N10)对旋喷桩的质量进行检查,当N 1 0击时视为合格;经检验两试桩均满足要求。开挖桩头长3.50m观察旋喷成桩的效果,经检查桩体均质,无断层、夹碴情况,桩径误差符合规定规范要求,因而确认确定的施工参数可以用于此工点旋喷桩施工。
3 施工工艺及情况
旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程,将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后,从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来,形成一股能量高度集中的液流,直接破坏土体,喷射过程中,钻杆边旋转边提升,使浆液与土体充分搅拌混合,在土中形成一定直径的柱状固结体,从而使地基达到加固。施工中主要工序为钻孔与注浆。
3.1 钻孔
(1)测量布设桩位与钻机就位将场地清理平整达到施工条件,根据桩位布置图在场地上布孔,把钻机安装到施工位置,使钻头对正桩位中心,对点误差不大于50mm,并检查钻机的垂直度。采用低压(0.5MPa左右)水进行射水试验,确认喷嘴畅通,压力正常方可使用。
(2)钻孔射水试验结束后,即可开始钻孔,水压由0.5MPa提高到1.0Mh,一根钻杆用完后,停止曹射水,接长钻杆,继续施钻直到达到设计标高为准;停止射水拧下第一根钻杆,放入钢球堵住射水孔,再安上钻杆。
3.2 注浆
(1)制浆制浆工作与钻也同时进行,把水先加入搅拌桶内,再加入水泥和早强剂,开动搅拌机拌和10~20min,拧开搅拌桶底部的阅门,浆液流人过滤筛进行两次过滤,过滤结束后浆液放人浆液池内。采用高压泥浆泵抽取浆液,注人注浆管准备喷浆.
(2)旋喷高压泥浆泵将水泥浆注入注浆管,浆液压力达到14~24MPa,旋转钻杆待浆液从孔底冒出地面后开始提升钻杆,边喷浆、边旋转、边提升,待第一根钻杆完全提出地面后,停止喷浆,迅速拆除此根钻杆而后恢复喷浆,当浆液压力恢复至旋喷压力(2OMPa左右)后,重新开始提升钻杆,依次循环作业,直至喷嘴提升至桩顶设计标高后继续采用低压5MPa左右喷浆1~2min。
(3)终孔旋喷结束后先停风、停水,继续用泥浆泵低压(5MPa)注浆,待浆液返回孔口方可停浆,尔后提出钻杆、将喷嘴冲洗干净,将钻机移至新位置作业.
3.3 施工注意事项
(1)每次拆换一根钻杆后应将喷嘴自原高度下插10cm左右,以高压复喷2min,再开始提升.钻杆实施下一循环的旋喷作业。
(2)旋喷作业过程因机械故障等中断后,下一次作业应重新钻孔至设计孔底然后实施旋喷、作业。
(3)旋喷过程出现压力骤升或骤降时应停止作业,提出钻杆,查明原因方可恢复施工。
(4)旋喷过程中,往往有一定量的土粒随着部分浆液沿注浆管壁冒出地面,一般此量小于注浆量的20%,当其大于注浆量的20%或完全不冒浆时,应查明原因并采取相应措施。
(5)通过不同地层的分界位置时,应对此位置上、下各不小于0.4m的高度范围复喷一次以确保质量。
(6)无论钻孔或旋喷作业过程中钻机的垂直度都必须控制在1.5%以内,以有效防止因钻在点机倾斜过大产生的加固深度不能满足设计要求的情况。
(6)施工中所有材料必须在有效使用期限内,并经试验合格方可投入使用。
(7)旋暇质量检验。
4 成桩质量和加固效果
为了检查旋喷桩成桩和软基处理质量,采取钻孔取芯做标准试件进行室内力学试验,取芯位置距注浆中心200mm左右,取芯管直径φ89,共抽测了52根高压旋喷桩(占总桩数的2%),采用全取芯检查,取芯至处理深度时终检。抽测的52根高压旋喷桩芯样完整致密,28d无侧限抗压强度平均值1.52Mpa~4.00MPa,检测单位对抽测旋喷桩的质量评价为优(32根)、良(9根)、合格(1根),旋喷桩桩径均不小于600mm,处理范围合理。现场随机留置的巧组水泥土试块经28d养护后委托正规试验室进行试压,抗压强度2.0Mpa~4.2MPa,与取芯试验结果相符;单桩承载力试验均在980k N以上。经跟踪观测,该段通车半年后路面趋于稳定,软基处理路段路况良好,路面完整。
5 结语
旋喷注浆法加困地基施工机具简单、噪音及振动小、施工速度快、成本低,且工艺易于掌握,经对复合地基的沉降观测表明,这种方法加固地段沉降量较砂桩、袋装砂井、插塑板、碎石桩等加固段小,这说明旋喷注浆法加固柔软地基效果是良好的,将使此方法得到更广泛的应用。
摘要：旋喷注浆法具有设备简单、施工简便、工程进度快、效率高、成本相对较低、材料节省、适用范围广等特点,在工程中得到广泛的应用。本文结合该方法在软基处理中的实际应用情况进行阐述。
关键词：旋喷注浆,软基处理,加固,应用
参考文献
[1]刘玉卓.公路工程软基处理[M].人民交通出版社,2007.
[2]郑云奇.旋喷注浆在地铁中的应用[M].吉林水利,2001.
旋喷注浆法 篇4
1.1 施工工艺流程
(1) 钻机就位及钻孔:钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直, 施工时喷射管的允许倾斜不得大于1.5%; (2) 插管:插管是将喷管插入地层预定的深度。使用76型振动钻机钻孔时, 插管与钻孔两道工序合二为一, 即钻孔完成时插管作业同时完成; (3) 喷射作业:当喷管插入预定深度后, 由下而上进行喷射作业。现场施工人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求, 并随时做好记录, 绘制作业过程曲线。当浆液初凝时间超过20h, 应及时停止使用该水泥浆液 (正常水灰比1:1, 初凝时间为15h左右) ; (4) 冲洗及移动机具。喷射施工完毕后, 应把注浆管等机具设备冲洗干净, 管内、机内不得残存水泥浆, 通常把浆液换成水, 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。并将钻机等机具设备移到新孔位上。
1.2 施工步骤
(1) 施工前先进行场地平整, 挖好排浆沟, 做好钻机定位。要求钻机保持水平, 钻杆保持垂直; (2) 用注射管射高压水至设计深度后, 喷射钻具于孔底空转并开始送浆, 半分钟后旋转提升, 同时高压射流进行土搅拌混合直到钻具喷射注浆到设计标高。在喷射作业过程中, 准确记录喷注参数, 及时处治废浆; (3) 在插入喷射管前先检查高压水与空气喷射情况, 各部位密封圈是否封闭, 插入后先作高压水射水试验, 合格后方可喷射浆液。如因塌孔插入困难时, 可用低压 (0.1～2MPa水冲孔喷下, 但需把高压水喷嘴用塑料布包裹, 以免泥土堵塞; (4) 喷射时, 先应达到预定的喷射压力, 喷浆后再逐渐提升注浆管, 中间发生故障时, 应停止提升和喷射, 以防桩体中断。喷射过程中, 冒浆量应控制在10%～25%之间。对需要扩大加固范围或提高强度的工程, 可采取复喷措施, 即先喷一遍清水, 再喷一遍或两遍水泥浆; (5) 喷到标高后, 应迅速拔出注浆管, 用清水冲洗管路, 防止凝固堵塞, 相邻两桩施工间隔时间应不小于48h, 间距应不小于4～6m。用排污泵把孔内反浆吸排到指定地点, 及时疏通排走, 以利钻机对位。桩喷浆量Q (L/根) 计算如下:
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其中:H——喷射长度 (m) ;v——喷射管提升速度 (m/min) ;q——泵的排浆量 (L/min) ;β——浆液损失系数, 一般取0.1～0.2。
2 施工关键技术
2.1 系梁设置
(1) 设置目的及方法:考虑到高压旋喷桩每个单桩之间互无联系, 研究高速公路软土地基旋喷注浆治理中利用旋喷注浆废液, 沿公路横向桩与桩之间开挖宽约0.6～0.8m, 深约1.0～1.5m的土沟, 把旋喷过程中排出的废液排至土沟, 构成系梁, 该系梁在浇完后用l0cm左右厚的粘土覆盖养生, 采用这种方法的目的是为了降低和消除桩顶及桩间土应力集中现象; (2) 有系梁的复合地基应力分析:在高压旋喷桩中, 每个水泥桩周围应力均有集中现象, 尤其是桩顶应力集中程度更大, 横向截面将有、无系梁两种情况比较, 显然有系梁情况要好的多, 无论是σ1、σ2或τmax, 其应力集中现象均有缓解, 这说明系梁对桩顶及桩间土的受力情况有调节作用, 特别是桩顶应力分布效果较为明显, 使其受力趋于较合理的分布状态, 相应的提高了桩及桩间土刚度及强度, 系梁的设置使桩及复合地基的总体承载能力明显提高; (3) 经对设置的系梁进行取样检测, 其形成的抗压强度与桩体一致, 抗剪强度则比基础中的梁结构小的多。说明这种系梁设置在地基的抗压和抗剪强度方面有一定的提高, 并对旋喷桩及桩间土有受力状态均有改善作用, 起到传递和分布水平荷载的作用, 增强了各桩之间的共同作用, 使桩顶应力集中程度降低。在复合地基中的桩间土因系梁和旋喷桩的约束共同作用, 其承载力值由原来的70～100KPa提高到90～125KPa, 提高约30～80%, 置换率增加1.82%。从而提高了整个复合地基的承载力。系梁的设置经与不设置相比较, 使沉降量减少。根据所设系梁在横向设置情况分析可知, 若将系梁沿路基纵横双向效果将会更为理想。
2.2 垫层设置
(1) 设置的目的及厚度计算:采用高压旋喷注降处治软土地基时, 采用的高压旋喷桩单桩组成的复合桩群, 必须考虑桩对上覆土层的“刺穿”作用, 当复合桩群上覆土层较薄时, 很容易产生差异沉降, 引起路面开裂变形, 宜在旋喷桩顶应与所填路基之间增设一层刚度较小的砂垫层, 使路堤或公路动载荷传入的大量能量被吸收, 虽然垫层有较大的压缩量, 但对整个复合地基来说, 可起到一种缓冲作用来消除这种差异沉降。采用的砂垫层厚度可参考有关计算估算, 即作用在垫层底面处土的自重压力Ps (标准值) 与附加压力Pcs (设计值) 之和大于软弱土层, 经深度修正后的地基承载力标准值关并应符合要求: (2) 垫层的主要作用:有利于调整桩土间的荷载分配。对于旋喷桩处治的复合地基, 由于桩体刚度并不很大, 因此垫层起到了显著的荷载调整作用, 尤其是桩土的刚度比越大, 这种效果越明显。垫层的设置可使复合地基的桩身最大应力点下移, 对避免桩体的浅层破坏有利。垫层铺设后, 对复合地基可能性存在一负摩阻区, 桩的刚度越大, 负摩阻区越长, 使桩体发挥库阻力的有效段减少。但由于桩体分担荷载桩身最大应力均显著减小。使桩体的安全度反而提高。
3 施工要点及注意事项
3.1 施工质量要求
旋喷深度、直径、抗压强度和透水性应符合设计要求;旋喷法注浆可采用开挖检查、钻孔取芯、标准贯入、载荷试验或压水试验等;检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%;质量检验应在旋喷注浆结束四周后进行;为保证搅拌机的垂直度;应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度, 每工作班检查不少于2次, 使垂直度偏差不超过1%。
3.2 施工要点
(1) 钻机或旋喷机就位时机座要平稳, 立轴或转盘与孔位对正, 倾角与设计误差一般不得大于0.5°。旋喷注浆前要检查高压设备和管路系统, 设备的压力和排量必须满足设计的要求。管路系统的密封圈必须良好, 各通道和喷嘴内不得有杂物; (2) 旋喷注浆时要注意准备, 开动注浆泵, 待估算水泥浆的前峰已流出喷头后, 才可开始提升注浆管。自下而上旋喷注浆。旋喷注浆管时, 开机顺序也要遵守规定。同时开始旋喷注浆的孔段要与前段搭接0.lm, 防止固结体脱节; (3) 旋喷注浆作业后, 由于浆液析水作用, 一般均有不同程度收缩, 使固结体顶部出现凹穴, 所以应及时用水灰比为0.6～1的水泥浆进行补灌。并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。为了加大固结体尺寸, 对深层硬土, 避免固结体尺寸减小, 可以采用提高旋喷压力、泵量或降低回转与提升速度等措施, 也可采用复喷工艺; (4) 冒浆的处治。在旋喷处治中, 往往有一定数量的土粒, 随着一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。通过对冒浆的观察, 可以及时了解土层状况、旋喷的大致效果和旋喷参数的合理性等。
3.3 施工注意事项
(1) 严格按照定桩孔位顺序和施工参数进行施工, 设备出现故障及时处治, 不得自行更改设计桩孔位顺序, 每班应认真、真实记录当班数据表, 发现问题应及时反馈, 便于技术人员处治; (2) 指定专人开泵, 压力表定期检修, 搅拌浆液完毕后送吸浆桶时应有滤网进行过滤;下班前泵内必须清洗干净, 不使用受潮结块或已过期水泥; (3) 灌浆深度大时, 易造成上粗下细的固结体, 影响固结体的承载能力或抗渗作用, 因而需采用增大压力和流量或降低旋转和提升速度等措施补救; (4) 当冒浆量大于灌浆量的20%时, 可采用提高旋喷压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转速度等措施, 对冒出的浆液, 可回收利用。发现喷浆量不足而影响工程质量时, 可采用复喷技术; (5) 根据工程需要调节旋喷压力和灌浆量, 改变喷嘴移动方向和速度, 控制旋喷固结体的形状。旋喷后的浆液有析水现象, 可造成固结体顶部出现凹穴, 对地基加固及防渗不利。为此, 可采用静压灌浆或浆液中添加膨胀材料等措施预防。
4 质量检测
4.1 质量检查
(1) 施工前检查:施工前, 严格按照设计要求对现场旋喷试验固结体进行质量检查, 控制采用的旋喷参数、浆液配方, 掌握选用外加剂材料是否合适、固结体质量能否达到设计要求; (2) 施工后的检查:施工后的检查, 一般在旋喷施工过程中或施工一段时间进行, 检查的数量通常为旋喷固结体的数量的2～5%, 检查对象重点应选择为地质条件较复杂的地区及旋喷时出现异常现象的固结体; (3) 质量检查内容。主要有:固结体的整体性和均匀性;固结体的有效直径;固结体的垂直度;固结体的强度特性;固结体的溶蚀和耐久性能等; (4) 检查结果的处治:凡检验不合格者, 应在不合格的点位附近进行补喷或采取有效补救措施, 然后再进行质量检验。高压旋喷注浆后形成的旋喷桩基强度较低, 28d的强度在1～l0MPa之间, 强度增长速度较慢。检验时间应在旋喷施工结束后四周进行, 以防在固结强度不高时, 因检验而受到破坏, 影响检验的可靠性。
4.2 桩体检测
(1) 开挖检查:旋喷完毕, 待凝固具有一定强度后, 即可开挖。这种检查方法, 因开挖工作量很大, 一般限于浅层。由于固结体完全暴露出来, 因此能比较全面地检查旋喷固结体的质量, 同时也是检查固结体垂直度和固结体态的良好方法; (2) 钻孔检查:钻孔检查主要是钻取旋喷固结体的岩芯, 通过在已施工完成的固结体中钻取岩芯, 观察判断其固结整体性和固结体的长度, 并将所取岩芯做成标准试件进行室内物理学性质试验, 以求得治理工程其强度特性, 或检查其施工质量, 鉴定其是否符合设计要求。钻孔位置在旋喷桩半径的一半处; (3) 室内试验:在设计过程中, 先进行现场地质调查, 并取得现场地基土, 以标准稠度求得理论喷固体的配合比, 在室内制作标准试件, 进行各种力学物理性的试验, 以求得设计所需的理论配合比。在施工完成后, 对桩身强度进行室内试验, 以得到相关性的参数; (4) 载荷试验:荷载试验有平板静荷载试验和荷载板两种, 都进行平板静荷载试验; (5) 旋喷桩无损检测:当桩长远大于桩的直径时, 可将桩看作一维杆, 可用反射波法检测桩基结构的完整性。
参考文献
[1]王晓谋, 袁怀宇.高等级公路软土地基路堤设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2007.
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旋喷注浆加固技术 篇5
1 工艺类型
旋喷注浆加固法工艺类型有单管旋喷注浆法、二重管旋喷注浆法和三重管旋喷注浆法。
(1) 单管旋喷注浆法。这种方法是注浆管钻进一定深度之后, 由高压泥浆泵等高压发生装置, 以一定的压力, 将浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体, 同时使浆液与土搅拌混合, 在土中形成圆柱状的固结体。
(2) 二重管旋喷注浆法, 是使用双通道的二重注浆管, 当注浆管钻进至预定深度后, 通过双重喷嘴, 同时喷射出高压浆液和空气, 利用两种介质的喷射冲击破坏土体。
(3) 三重管旋喷注浆法。分别使用输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。由此可在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体。
2 设计要点
旋喷注浆加固桥梁墩台基础时, 与其他加固对策情况相同, 原有桥梁的全部重量都已压在原有地基上。地基是在承受着构筑物已有全部重量的情况下进行加固施工的。因此, 若被加固的桥梁构筑物没有受到新的荷载作用, 旋喷固结体最初是几乎不受力的。只是由于时间的推移, 在原有地层的恒压力的作用下, 土体产生徐变或滑移, 使原土体承受的部分压力转移到刚性较大的旋喷固结体上。但这种转移是不大的。因此, 只有构筑物新增加荷载时, 才为旋喷固结体所承受。用旋喷注浆法加固后的地基, 具有下列特点:固结体原土层共同受力;固结体的形变模量较土层大很多倍;固结体和土体的受力在时间上不同步, 一般是土体已达到或接近其极限强度以后, 固结体才进入工作状态。综合起来, 旋喷注浆加固的设计要点有三点:
(1) 对加固前墩台基础的承载能力进行估算。
墩台基础加固, 大体上可分为两种情况:一种是构筑物正在建造或运用过程中, 基础发生较大的均匀或不均匀下沉, 已危及桥梁结构的正常使用。另一种是目前使用状态良好, 但考虑到桥梁要通过更大载重的车辆, 地基承载力不能满足进一步发展的需要。两种情况对原有地基的极限承载力的估算方法是有所不同的:1) 对目前已不能满足使用要求的桥梁构筑物地基承载力能力进行估算。对已发生病害的墩台基础在加固前, 除收集有关工程设计所必需的各项资料外, 还应对工程的病害历史和现状进行调查分析。根据病害发生、发展的程度, 推算出现有地基的承载能力。2) 对于目前没有病害, 仅为提高荷载等级而需要加固的地基, 地基承载能力有两种方法确定:一种是按地质钻探或土工试验所给出的土体极限强度σ0;一种是依据规范提出的“经过多次压实、未受破坏的旧地基”其允许承载力可给予提高的方法确定。
(2) 对危及正常使用的墩台基础的设计计算。
(3) 对旋喷法加固未发生病害而为提高荷载等级的墩台基础的设计计算。
3 施工要点
3.1 施工流程
旋喷注浆施工流程可概括为钻机就位、钻孔、插管、旋喷作业、冲浇等五道工序。
3.2 方法选择
高压喷射注浆设备可根据工程具体情况和机具条件, 加固时可选用:
(1) 单管法:单独喷射水泥浆液, 桩径可达0.3～0.8 m。
(2) 双管法:同轴喷射水泥浆液的压缩空气, 桩径可达1 m。
(3) 三重管法:同轴喷射高压水和压缩空气, 并注入水泥浆, 桩径可达1～1.5 m。
3.3 操作要点
(1) 施工前, 根据现场环境和地下埋设物的位置等情况, 复核旋喷注浆的设计孔位。
(2) 旋喷注浆法的单管法及双管法的高压水泥浆液流和三重管法高压水射流的压力宜大于20MPa, 三重管法使用的低压水泥浆液流压力宜大于1 MPa, 气流压力宜取0.7 MPa, 提升速度可取0.1～0.25 m/min。
(3) 旋喷注浆法的主要材料为水泥, 对无特殊要求的工程, 宜采用325号或425号普通硅酸盐水泥。根据需要可加入适量的速凝、悬浮或防冻等外加剂为掺合料。所用外加剂和掺合料的数量, 应通过试验确定。
(4) 水泥浆液的水灰比应按工程要求确定, 可取1.0～1.5, 常取1.0;水泥使用前需要作质量鉴定。搅拌水泥浆所用的水, 应符合有关规定。
(5) 钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50 mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、漏水如与工程地质报告不符等情况均应详细记录。
(6) 当注浆管贯入土中, 喷咀达到设计标高时, 即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后, 随即旋喷、提升注浆管、由下而上喷射注浆。注浆管分段提升的搭接长度不得小于100 mm。
(7) 对需要扩大加固范围或提高强度的工程, 可采用复喷措施。
(8) 在旋喷注浆过程中如实记录旋喷注浆的各项参数和异常现象, 出现压力骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时, 应查明产生的原因并及时采取措施。
(9) 当高压喷射注浆完毕, 应迅速拨出注浆管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程, 必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。
(10) 当处理既有构筑物地基时, 应采取速凝浆液或大间距隔孔旋喷和冒浆回灌等措施, 以防旋喷过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象, 影响被加固工程及邻近建筑。
4 结语
总之, 旋喷注浆加固法是一项正在发展中的地基加固技术, 应用时间并不长, 但由于用途广泛, 加固地基的质量可靠而且效果好, 故已逐渐成为我国常用的地基处理方法之一。尤其是近年来, 在公路工程、特别是桥梁基础加固工程中, 更是获得了显著的经济技术效果。
参考文献
[1]李晓鄂, 王树清.高压喷射注浆固结体性能研究[J].长江科学院院报, 2002, (S1) .
旋喷注浆法 篇6
高压旋喷注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基处理, 也可用于截水、防渗、抗液化和土锚固定等。其加固体可用作挡土结构、基坑底部加固、护坡结构、隧道棚拱、抗渗帷幕、桩基础、地下水库结构、竖井斜井等。在工程施工中有广泛的应用。
一, 高压旋喷注浆的加固原理
1.基本原理
高压喷射注浆加固地基, 是利用钻机把带有喷嘴的注浆管在预定位置以高压设备使浆液或水、 (空气) 成为20～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来, 冲切、扰动、破坏土体, 同时钻杆以一定速度逐渐提升, 将浆液与土粒强制搅拌混合, 浆液凝固后形成固结的水泥结石体, 具备一定的强度, 达到预定加固目的。
喷射注浆法的加固半径和许多因素有关, 其中包括喷射压力P、提升速度S、被加固土的抗剪强度τ、喷嘴直径d和浆液稠度B。加固范围与喷射压力P、喷嘴直径d成正比, 与提升速度S、土的抗剪强度τ和浆液稠度B成反比。
2.高压旋喷注浆加固桩基持力层
首先采用高压清水射流旋喷切割, 破坏强风化泥质粉砂岩, 使其中夹杂的碎块、土等分离, 然后利用高压空气按反循环钻机的工作机理清渣, 将已高压清水切割分离的土、细粒岩从孔口溢出, 再采用高压旋喷注浆、孔内注浆、压水泥浆相结合的施工方法, 保证加固段、孔内压注高压水泥浆, 并形成固结整体, 达到加固目的。
二, 施工中的注意事项
高喷灌浆施工钻孔的目的是将灌浆管插入预定的土层中, 由下而上进行喷射作业。近来也有用振冲方式成孔直接进行喷射作业的方法。喷射时应注意以下事项: (1) 灌浆深度大时, 易造成上粗下细的固结体, 影响固结体的承载能力或抗渗作用, 因而需采用增大压力和流量或降低旋转和提升速度等措施补救; (2) 当发现喷浆量不足而影响工程质量时, 可采用复喷技术; (3) 当冒浆量大于灌浆量的20%时, 可采用提高喷射压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转速度等措施, 对冒出的浆液, 可回收利用; (4) 根据工程需要调节喷射压力和灌浆量, 改变喷嘴移动方向和速度, 控制喷射固结体的形状, 即圆盘状、圆柱状、大底状、糖糊芦状、大帽状和墙壁状。 (5) 喷灌后的浆液有析水现象, 可造成固结体顶部出现凹穴, 对地基加固及防渗不利。为此, 可采用静压灌浆或浆液中添加膨胀材料等措施预防。高压泵是高压喷射灌浆中的关键设备, 要求压力和流量能在一定的范围内调节。额定流量为85～150L/min;额定压力为20～50MPa.
三, 施工控制
1.钻孔。使用X Y-1钻机开孔, 钻孔要求如下: (1) 孔位:对预留注浆管进行统一编号, 按方案设计要求进行定位; (2) 孔径:钻进成孔φ91～110mm; (3) 钻孔倾斜度:钻孔应尽量保持垂直, 钻孔斜率不超过1%; (4) 钻进方式:采用回转钻进方法, 钻进时应详细记录孔位、终孔深度、软弱夹层深度、分布情况及岩性特征。钻进暂停或终孔等待喷浆时, 孔口应加盖保护, 防止掉入杂物。
2.高压清水切割及高压旋喷注浆、压浆。 (1) 钻孔经验收合格后, 方可进行高压清水切割。 (2) 下喷射管前, 应进行地面试喷并调准。 (3) 下入、拆卸喷射管时, 应采取措施防止喷嘴堵塞。 (4) 按划分的处理段上、下各延伸1.00m, 反复用清水进行高压切割, 每孔段切割次数不少于5遍。 (5) 高压注浆时, 喷嘴下至高压旋喷注浆设计深度, 应先按规定参数送浆进行驻喷一段时间, 然后开始高压旋喷注浆。 (6) 高压旋喷注浆时, 按划分的处理段上、下各延伸1.00m, 对旋喷段应全段连续作业且复喷1次。每次拆卸喷射管后应进行复喷, 保证搭接长度不小于0.2m。 (7) 在高压清水切割或旋喷注浆过程中, 出现压力突降或骤增时, 应查明原因, 及时处理, 恢复正常情况后方可继续作业。 (8) 施工中应如实记录各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况等。 (9) 高压旋喷注浆应监测提升速度、喷射压力、流量和浆液比重等四个参数的变化情况。 (10) 孔内严重漏浆可采取以下措施进行处理:1) 降低喷射管提升速度或停止提升;2) 降低喷浆压力、流量进行原地灌浆;3) 停止注浆候凝 (间隔时间一般为30～60分钟) ;4) 加大浆液浓度或掺入一定比例的水玻璃速凝溶液。
结论
高喷法是利用高速水流强制性地破坏土体形成固结体, 在覆盖层中一般不存在可灌性问题;同时由于高速射流被限制在土体破碎范围内, 因此浆液不易流失, 能保证预期的加固范围和控制固结体的形状;能在钻孔中任何一段内施工, 也可以在孔底或中部喷射, 此外, 也可以水平方向喷射和倾斜方向喷射施工;高喷法通常采用水泥浆液, 不会造成环境和地下水的污染, 且耐久性较好;施工噪音较小, 单管和二管法施工较简便。
摘要：高压旋喷技术在软基处理中应用广泛, 是一种较为有效的处理手段, 高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后, 用高压泥浆泵, 通过安装在钻杆 (喷杆) 杆端置于孔底的特殊喷嘴, 向周围土体高压喷射固化浆液 (一般使用水泥浆液) , 同时钻杆 (喷杆) 以一定的速度边旋转边提升, 高压射流使一定范围内的土体结构破坏, 并强制与固化浆液混合, 凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。
关键词：高压旋喷,地基加固,应用
参考文献
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旋喷注浆法 篇7
本工程位于京广线K1815+960~K1816+350耒阳车站南端, 线路为曲线加宽低路堑地段, 下行线左侧为耒新铁路线, 以路堑形式通过, 左高右低。自2003年4月份开始, 上行线K1816+000~K1816+017的线路中心及外侧道床坡脚出现陷坑, 经量测, 坑口直径1~1.5m, 深1.7~3.0m, 呈空洞式坍陷。为确保京广线、耒新线的行车安全, 该段路基必须进行加固处理。经地质勘探, 该段地下有灰岩, 岩体节理裂隙发育, 溶蚀现象严重, 表现为串珠状溶洞, 溶隙多有黏土充填, 部分可见大的空洞。经技术、经济比较, 决定采用高压旋喷注浆进行路基加固。
2 高压旋喷注浆参数的确定
2.1 孔位布置及钻孔深度
根据地质钻探数据及工点施工现场平面位置, 拟在K1815+960~K1816+110线路左右中心外侧3~4m路肩及侧沟附近, 布置两排注浆钻孔, 同排直孔与斜孔相间布置, 钻孔间距3m, 直孔间距6m, 斜孔间距6m, 两排交错布置, 钻孔深22m, 注浆区为黏土层以下至孔底。K1816+110~240线路左右中心外侧3~4m路肩及侧沟附近, 布置两排探灌结合孔, 同排直孔与斜孔相间布置, 钻孔间距4~5m, 两排交错布置, 钻孔深10m, 注浆区为黏土层以下至孔底。K1816+240~350线路左右中心外侧3~4m路肩及侧沟附近, 布置两排注浆钻孔, 同排直孔与斜孔相间布置, 钻孔间距4m, 直孔间距8m, 斜孔间距8m, 两排交错布置, 钻孔深18m, 注浆区为黏土层以下到孔底。
2.2 注浆工艺流程
钻机就位→钻机成孔→钻至设计深度→安装孔口套管→安装法兰盘及注浆管进行注浆→浆液凝固后拆除法兰盘→封孔。
2.3 注浆用机械的选择
高压注浆泵:KBY50/70型三台;
钻机:地质钻八台 (100型) 。
3 高压旋喷注浆的施工工艺 (见图1)
4 主要施工要求与技术控制
4.1 高压旋喷注浆的作用机理
高压旋喷注浆技术是指浆液在高压下通过注浆管, 从喷嘴高压射出, 注入基岩, 在射流的冲击、渗压、搅拌作用下, 浆液与原基岩结成一体, 局部裂隙较大处, 浆液将缝隙填充, 达到加固路基本体的目的。
4.2 钻孔
钻孔采用￠110地质钻进, 为防止塌孔, 采用了膨润土的稳定浆液。开孔位置与设计位置偏差不得大于50mm。钻孔顺序按交错梅花型、逐渐加密的原则进行。钻孔时, 应先对地下电缆进行挖探, 探明无电缆及其它管网后方可钻孔, 线路右侧用枕木搭工作平台, 左侧需封锁耒新线后方可作业。钻孔时应详细记录孔位、孔深、地层变化、掉钻等情况, 以便注浆时根据不同地质状况采取相应措施。钻进暂停或终孔待喷时, 裸孔应加以保护。
4.3 制浆
⑴浆液材料:灌浆材料采用32.5号普通硅酸盐水泥, 浆液配合比为水:水泥:水玻璃等于1:1:0.04。
⑵制浆:制浆材料称量采用重量法, 要求误差不大于5%, 浆液水灰比控制在1:1, 浆液密度不大于1.5g/cm3。水泥浆液自制备至用完的时间, 当环境气温在10度以下, 不超过5h;当环境气温在10度以上, 不超过3h, 当浆液存放超过有效时间时, 则降低标号使用或按废浆处理。
⑶浆液质量控制:在高压喷射注浆过程中, 应不断检测进浆、回浆浆液的数量及密度。浆液密度出现异常情况时应分析原因, 并按照注浆过程特殊情况的处理办法进行处理, 以确保施工质量。
4.4 高压喷射注浆参数
高压注浆施工技术参数:浆液由稀到浓, 注浆压力应控制在0.1~0.3MPa。当出现下列情况之一时, 应停止注浆:注浆压力到达1MPa时浆液难以注入时;冒浆点已出有效范围或注浆范围外3~5m时;注浆量达到平均注浆量的1.5倍, 且进浆量明显减少时;当路基出现异常时。
4.5 施工技术质量措施
⑴钻孔经验收合格后, 方可进行高喷注浆。高喷施工前, 应做好如下准备工作:根据孔深计算二重管的长度, 检查管路是否畅通, 密封是否良好。
⑵二重管下入孔底的深度与实际钻孔深度的差值不大于0.1m, 如达不到设计深度, 必须继续清孔至设计深度。
⑶准备就绪后, 进行高压喷射注浆, 注浆开始时先静喷5~8min, 返浆压力及浓度正常后, 再开始提升二重管。喷射过程中的返浆水泥含量控制在进浆量的20%左右。
⑷喷头提升按照设计速度提升。在提升和喷浆过程中, 如发现浆液浓度和压力变化时, 分析原因并根据分析结果, 加快提升速度或降低注浆压力。喷射中断时, 将喷射装置下放至原位置以下0.3m再次喷浆, 确保搭接长度不少于0.3m。
⑸施工时应如实记录高喷注浆的各项技术参数, 浆液材料的用量、出现异常情况及处理情况等。
5 高压喷射注浆过程中特殊情况的处理
⑴在高压注浆过程中, 出现压力突降或突升, 孔口回浆浓度或回浆量异常情况时, 应查明原因及时处理。孔内出现严重漏浆时, 应根据地层情况分别采取以下措施进行处理:降低喷射管提升速度或停止提升;降低压力、流量, 进行原地注浆;在浆液中掺加适当的速凝剂;加大浆液浓度灌注水泥砂浆, 水泥粘土浆等。
⑵在喷射过程中发生串浆, 应填堵被串孔。待注浆孔喷灌浆结束后, 应尽快进行串孔扫孔、注浆或继续钻进。
⑶高压喷射注浆完毕后, 就及时进行回灌, 避免高喷注浆后由于地层中浆液的析水、收缩而使路基本体产生空缺现象, 从而影响加固质量。
⑷在喷射注浆过程中, 应细心观察冒浆情况, 以及时了解土层情况和喷射参数是否选用合理。冒浆量小于注浆量的20%为正常现象。超过20%或完全不冒浆时应查明原因并采取相应措施, 若为地层中有较大空隙引起的不冒浆, 则要求在浆液中掺加适量的速凝剂, 同时增大注浆量, 如冒浆过大, 可减少注浆量或加快提升速度。
6 结束语
⑴在既有线上进行路基加固工程应将安全放在首位。尤其注意施工场地的布置应符合既有线安全施工要求。施工过程中, 各种施工机具不得侵限。本工点将注浆机放在线路左侧, 用套管穿越轨道, 对下行线左侧进行注浆时, 考虑到下行线左侧耒新线有列车通过, 而钻机作业只能连续工作, 不得中途移机, 故在施工期间每天定点封锁该专用线, 以确保安全。
⑵高压旋喷注浆工艺简单, 施工快捷, 操作方便, 较适合在既有线对路基塌陷病害进行加固。通过本工点高压喷旋注浆施工实例, 为今后在路基加固同类型工程中的推广应用积累了经验, 具有一定的参考价值。
参考文献