高压旋喷桩施工方案设计

西南线（顾家浜～创新路）污水总管复线工程沉井拟用高压旋喷桩围护处理施工方案永联建设工程股份2015年7月6日W04、W11沉井拟用高压旋喷桩围护处理施工方案1、编制依据（1）国家、地方政府的有关政策、法规和条例、规定；（2）《给排水管道工程施工及验收规》（GB50268-2008）；（3）经济开发区西南线（顾家浜～创新路）污水总管复线工程施工图；（4）经济开发区西南线（顾家浜～创新路）污水总管复线工程岩土工程详细勘察报告；（5）现场实际调查情况。2、工程概况（1）W04φ8000顶管工作井设计高度为8.9m（高程2.000～-6.900）。该处地质为：高程1.81～0.31属②粉质粘土、高程0.31～-2.39属③淤泥质粉质粘土夹粉土、高程-2.39～-6.29属④-1粘土、高程-6.29～-9.49属[4夹]粉土夹粉质粘土、高程-9.49～-13.19属④-2粉质粘土。（2）W11为3500×3500顶管接收井设计高度为9.05m（高程2.000～-7.050）。该处地质为：高程2.29～-0.11属②粉质粘土、高程0.11～-3.11属③淤泥质粉质粘土夹粉土、高程-3.11～-6.21属④-1粘土、高程-6.21～-9.41属[4夹]粉土夹粉质粘土、高程-9.41～-14.41属④-2粉质粘土。3、沉井围护方案确定经我方现场踏勘，W04号井井壁距离周边长水路仅2米，W11号井井壁距离家荡河边仅1米按照图纸要求进行施工，存在以下问题：3.1根据沉井施工的要求，沉井下沉施工时必须保证一定的入土深度，以保证沉井的整体稳定性。根据我方施工方案，我方拟对沉井进行二次浇注一次下沉，每次浇筑高度4~5米。我方如采取放坡开挖基坑的施工方案，不能满足放坡的施工要求。3.2如不能采用放坡开挖施工，采用钢板桩等围护措施，因钢板不具备良好的止水功能，河道、道路侧土层又太薄，在基坑开挖、沉井下沉工程中，可能发生涌泥、透水情况，造成河堤、道路的坍塌，有严重的安全隐患。3.3根据经济开发区西南线（顾家浜～创新路）污水总管复线工程《岩土工程详细勘察报告》2014KC120第7页的工程方案分析：“考虑在第③层淤泥质土中施工易产生突沉、偏沉滑移、涌泥和超沉不止，沉井下沉的速度和方向极难控制等不良现象，建议采用水泥土搅拌桩或旋喷桩对沉井部位的土层进行预处理”、“因场地地下水位较高，并且考虑施工期间泵池板的抗浮，开挖工程中宜做好沉井排水措施，宜采用水泥搅拌桩或旋喷桩在沉井周围形成封闭的止水帷幕体系，沉井采用明排法降水”，在沉井施工期间，我方如采用连续排水措施，基坑周边又不采取止水措施，可能会造成周边道路、地下管线的沉降，从而使道路、地下管线造成严重的破坏，并对人生安全受到影响。3.4基于上述的原因，为了保证道路周边及管线、河道的安全，我方拟对W04、W11采用高压旋喷桩围护处理（详见附图一、附图二），以保证工程顺利完成。4、施工准备4.1施工技术准备(1)施工前，对孔桩位置障碍物进行清理。(2)根据地层的情况选择合适的钻孔设备。(3)完成施工现场的平面布置。(4)设计编制人员及技术主管同现场技术及施工人员召开会议、做详细技术交底及总体施工规划。(5)根据基准桩、水准点及施工要求进行桩位放线及水准测量。(6)协调施工现场管辖部门及附近单位的关系，保证施工的顺利进行。(7)人员、机械设备进场之前必须进行报验，检定。(8)所需材料进场；(9)施工用水、施工用电的连接及临时设施搭建。(10)对施工人员进行生产、技术、质量、安全等全方面的交底。(11)设备调试和检验；4.2现场平面布置（1）施工场地不超出施工用地围，以满足施工生产和现场管理为主，尽量减少对已有道路交通的干扰；（2）方便施工组织；（3）经济合理、简洁美观，安全防火；（4）充分利用既有交通，减少施工临时便道工程；5、施工安排施工作业班组配备如下钻机人员：2人，拌浆人员：2人，其他人员：4人。设备配置及其报验检测序号设备型号单位数量状态1旋喷钻机MGJ-50台1良好2旋喷钻机配件套13搅浆机台14潜水泵台若干5运输车台26旋喷钻头个若干7压力表个18高压泥浆泵台1机械设备的完好程度是影响工期和施工质量的主要因素之一，所有设备进场前做好保养，并做好报验及检测工作，保证机械完好进场。6、施工工艺与技术要求6.1高压旋喷桩施工原理高压旋喷桩施工原理是利用钻机的钻具将带有喷嘴的钻头钻进至设计深度后，在高压泵高压的作用下，将一定水灰比的水泥浆液，通过高压管泵送至钻头，使所注入的高压水泥浆液经过喷嘴喷射出来，冲击、切割周围土体；同时钻具又以一定速度旋转并进行提升，这样水泥浆液强制搅拌周围土体形成圆柱体的桩体。由于浆液克服地层阻力而渗入周围地层空隙中，依靠水泥浆液特性、固化地层，使得地层强度得以提高。6.2工艺流程施工工艺流程见下图。6.2.1施工准备：①熟悉旋喷桩加固设计以及现场有关情况和要求；②根据施工作业面的具体情况布置设备安设位置，检查进场设备完好情况以及钻具配套的完整性；③正式施工前必须试钻，通过试钻检查设备对地层的适应性，并核对地质资料，确定正式施工的技术参数。6.2.2测量放线测量组根据设计尺寸、在现场放样出需施工旋喷桩的轴线，在轴线上用竹片或筷子标出每根桩的中心位置，现场交底于作业队及生产管理人员。6.2.3钻机就位根据施工放线，移动钻机至设计孔位使钻头对准旋喷桩设计中心，并作好试运转，同时挖好排浆沟和废浆池。并进行钻机调试，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。6.2.4钻孔射水试验后，即可开钻，射水压力由0.5MPa增至1.0MPa，目的是减小摩擦阻力，防止喷嘴被堵。当第一根钻杆钻进后，停止射水。此时压力下降，接长钻杆，再继续射水、钻进，直到钻至桩底设计标高。高压旋喷桩施工工艺流程图6.2.5浆液配制测量放线钻机就位旋喷旋喷结束移开钻机至下一桩位场地清理水泥浆液拌制钻孔接长钻杆钻孔结束过滤高压泵对浆液加压高压泵将浆液送往钻机施工准备配制浆液与钻孔同时进行。浆液配比为水灰比=0.6（重量比）。水泥为42.5级新鲜普通硅酸盐水泥，水要清洁，酸碱度适中。浆液配比选定后，首先将水加入桶，再将水泥倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道过滤筛（孔径为2mm），过滤后流入浆池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤筛（孔径为1mm），进行第二道过滤后，流入泥浆桶备用。泥浆桶的浆液，通过高压泵加压到20～25MPa后，经高压管送至钻机用于旋喷。6.2.6旋喷钻孔至桩底设计标高后，停止射水，钻杆开始旋转和提升，由下而上进行旋喷，旋喷过程中严格控制提升速度和旋喷速度。6.2.7拆卸钻杆在旋喷过程中，当上面第一根钻杆完全提出地面后，停止压浆，待压力下降后，迅速拆卸钻杆，然后继续压浆，当压力升至设计旋喷压力时，重新开始旋喷。6.2.8拔管及冲洗喷到桩高后，注浆泵停机，立即拔出注浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。移动钻机至下一桩位，重复上述作业。6.2.9废浆处理废浆由导沟引向废浆池，待废浆池浆液存放2-3天，浆体硬化后，统一用车运走。6.3施工工艺参数根据试桩结果确定如下参数：压力：20～25MPa；提升速度：15～20cm/min；钻孔转速：10～20r/min；水泥浆流量：40～70L/min；喷嘴：1.8mm；采用42.5Mpa普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6；6.4质量检测1）高压旋喷桩应采用取芯对桩身质量和桩身强度进行检验，检验点的数量按成桩总数的2‰，且每检验批不少于3根。检测点位置应由监理工程师指定。2）检验点应布置在下列部位：a有代表性的桩位；b施工中出现异常情况的部位；质量检验标准表项目序号检查项目允许偏差检查方法单位数值主控项目1水泥及外掺剂质量符合要求查产品合格证或抽样送检2浆液拌制设计要求现场抽检3旋喷桩的数量、布桩形式设计要求观察、现场清点4旋喷桩施工过程中施工设备贯入地层的反应设计要求现场记录5旋喷桩长度设计要求现场测量6注浆过程中的各项参数设计要求现场记录一般项目1桩体垂直度%＜1测量仪器或吊钻杆垂直度2桩位（纵横向）mm50测量仪器或钢尺3桩体有效直径不小于设计值钢尺测量c地基情况复杂，可能对高压旋喷桩质量产生影响的部位。3）质量检验宜在高压旋喷桩结束28d后进行。4）竖向承载旋喷桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。5）荷载试验必须在桩身强度满足试验条件时，并宜在成桩28d后进行。6）所有的试验及检验报告应及时提交监理工程师审查，在得到书面许可后方可进行下一道工序的施工。6.5施工注意事项1）喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。2）施工前应在监理工程师的旁站监督下，对浆液流量、喷浆压力、喷嘴提升等进行标定。3）成桩过程中钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆续喷时，注浆管搭接长度不得小于150mm、200mm。4）旋喷注浆施工时，邻近不得进行抽水作业，对砂土、粉土、粘性土，在旋喷桩完成3天后，方可进行抽水作业，需提前抽水作业的，注浆施工时需使用速凝或早强浆材。5）水泥浆拌制系统应配有可靠的计量装置。水泥浆宜在旋喷前一小时搅拌,旋喷过程中冒浆量应控制在10-25%。6）在施工中泥浆管理影响文明施工，必须在开工前做好规划，做到有计划的堆放或废浆及时排出现场，保持场地文明。7）做好专门详实的施工记录，包括：测量定位、浆液配比、喷降压力、浆液流量、喷嘴提升速度、成桩深度、复喷等。8）桩与桩搭接时间间隔不应大于24小时，如间歇太长，需立即通知监理工程师，待监理工程师确定后，搭接质量无保证时，采取局部补桩或注浆等措施。9）当喷射注浆过程中出现下列异常情况时，需及时同监理工程师查明原因并采取相应措施进行补救，排除故障后复喷高度不得小于500mm：6.6施工质量控制要点在本工程中，施工必须严格遵守《建筑地基处理技术规》等国家规的有关条文和设计图纸进行施工，确保工程质量。为了使施工质量能够满足设计要求，不但要有完善的施工质量人员保证体系，还要在具体施工过程中，严格控制好各道工序的施工质量。(1)正式施工前,各机械必须进行试运转，待各机械性能稳定、管路连接牢固密封,各运行参数符合设计要求后，方可施工。(2)正式钻孔、喷射注浆前，技术员必须按照设计要求把该孔号的钻孔深度、下管深度、喷射注浆长度、搭接长度、超喷长度等参数以书面形式通知操作人员，并现场验证孔位后方可正式钻孔、喷射注浆。(3)钻机塔架必须安放稳定、导孔垂直度满足设计要求，导孔过程中遇到的异常现象必须准确记录，经监理工程师同意可终止钻孔。施工过吊垂线控制钻机塔架的垂直度来控制钻孔垂直度。常见问题产生原因及预防措施表常见问题产生原因预防措施及处理方法固结体强度不匀、缩颈①喷浆设备出现故障（管路堵塞、串漏、卡钻）②拔管速度、旋转速度及注浆量没能配合时，造成桩身直径大小不均，浆液有多有少③喷射的浆液与切削的土粒强制拌和不充分、不均匀，直接影响加固效果④穿过较硬的粘性土，产生缩颈⑤出现不冒浆或断续冒浆时①喷浆前，先进行压水压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行。配浆时必须用筛过滤。②根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量③控制浆液的水灰比及稠度，严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果④对易出现缩颈部位进行定位旋转喷射或复喷的办法⑤系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆自至冒浆为止或拔出注浆管侍浆液凝固后重新注浆压力上不去○1安全阀和管路接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，或吸浆管留有空气或密封圈泄漏○4栓赛油泵调压过低应停机检查，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