1、施工工艺流程图旋喷桩施工工艺流程图水→旋转注浆管→开动注浆泵→孔内送清水→注浆泵吸水管移至储浆桶→提升注浆管自上而下喷射注浆⑴施工准备清理场地:采用人力或机械使场地平整,并挖好排污池及排污沟,作好泥浆池,根据设计要求,采用明显标志放出桩点。
施工机械设备:施工前准备好施工机械设备,主要包括钻机、高压泥浆泵、高压水泵、泥浆泵、泥浆搅拌机、注浆管、制浆机等,确保机械设备性能良好。
喷射试验:为掌握喷射注浆固体性质与浆液的合理配方,需取现场各层土样,进行配合比试验选出最佳浆液配方。
在正式施工前现场进行喷射试验,确定施工参数。
⑵钻机就位利用钻机的自行行走,移动钻机到设计孔位,采用经纬仪调整好垂直度,使钻头对准桩点,为防止钻杆倾斜,可加重钻杆的底部重量,并在钻进过程中用线锤随时进行检查。
钻杆倾斜度≯1%,钻孔孔位与设计孔位的偏差≯50mm。
⑶射水试验钻机就位后,首先进行低压射水试验(0.5Mpa),用以检查喷嘴是否畅通,压力是否正常。
⑷钻孔钻进:将已调试好的钻机,移至设计孔位,并调整好垂直度,使钻头对准设计桩位中心。
射水试验后,即可开钻,射水压力由0.5Mpa增至1.0Mpa目的是减少摩擦,防止喷嘴堵塞。
接长钻杆:当第一根钻杆钻进后,停止射水待压力下降后,接长钻杆,在继续射水钻进,直到钻到设计桩底位置。
⑸制浆采用合格的425号普通硅酸盐水泥,洁净饮用水,按选定的配合比进行配制。
按确定的配合比,首先将水加入桶内,再加入水泥,开动搅拌机拌合,经过滤网流入泥浆池;再用泥浆泵抽进第二次过滤筛,进行第二次过滤后,流入泥浆桶的浆液,经过高压泵加压,经高压管送至钻机进行旋喷。
⑹旋喷主要技术参数:浆液压力>20Mpa,水泥浆水灰比1.0,旋转速度,一般以20r/min为宜,提升速度0.2~0.25m/min,喷嘴直径2~3 mm,液浆流量80~120L/min。
旋喷作业:钻孔至设计高程后,拧下上节钻杆,放入钢球,堵住射水孔,再将钻杆装上,即可向钻机输送高压水泥浆,待液浆从孔底冒出后,钻杆开始旋转和提升,由下而上进行旋喷,旋喷过程中冒浆量应控制在10%~25%。
当遇特殊土层,如砾石土等,为保证桩径和质量,必须进行复喷,复喷高度≮500mm。
拆除钻杆:在旋转过程中,当第一根钻杆提出地面后,停止压浆,待压力下降后,迅速拆除钻杆,当提升到桩顶设计标高时,重新开始旋喷桩。
当提升到桩顶设计标高时,为避免浆液与土在拌合机混合后,因浆液拆除出现缩水,造成旋喷桩顶部凹穴,进行低压补喷。
⑺冲洗补喷完成后,提出钻杆及钻头进行低压射水,冲洗钻杆、喷嘴,即可移动钻机。
当遇到特殊情况时,必须清洗所有的管路、器具。
⑧移开钻机当一根桩旋喷完毕后,即可移开钻机,进行下一根桩作业,相邻两桩施工间隔时间≮2天,间距≮2m。
⑼主要技术措施①旋喷桩施工前必须进行成桩试验,掌握该场地的成桩经验及各种技术参数。
②钻机或喷射机组就位后,应保证立轴或转盘与孔位中心对正,成孔偏斜率≯1%。
③采用水射流成孔时,应采用低压(2Mpa)水流将喷管送至施工图纸规定的孔深。
经监理工程师检验合格后,方可进行高压喷射注浆施工。
喷浆量按以下公式计算:Q=(H/V)q(1+β)式中:Q—单根桩灌注浆液用量(L);H—旋喷长度(m);V—旋喷管提升速度(m/min);q—泵的排浆量(L/min);β—浆液损失系数,取0.1~0.2。
④高压喷射注浆应自下而上进行,注浆过程中应达到:高压注浆设备的额定压力和注浆量应符合施工图纸要求,并确保管路系统的畅通和密封。
浆液连续输送,水泥浆液的高压喷射作业不得停喷或中断。
注浆过程中,注浆压力>20Mpa,喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m,钻机安放平稳,钻杆保持垂直,倾斜度不得超过1.5%,桩长误差≯5cm。
施工时,注浆管分段提升的搭接长度≮10cm,中间发生故障时,应停止提升和喷射以防桩体中断,同时立即进行检查排除故障,恢复供浆时,应在断面上或下重复0.5m喷浆施工。
⑤喷射注浆达到设计深度后,即可停风、停水、继续用注浆泵注浆,待水泥浆从孔口返出后,可停止注浆,然后将注浆泵吸水管移至清水箱,抽吸定量清水将泥浆泵和注浆管路中的水泥浆顶出,然后停泵。
⑥高压喷射完毕,应迅速拔出喷施管。
为防止浆液凝固收缩,必要时在原孔位采用冒浆回灌或二次注浆等措施。
⑦喷射作业完成后,应连续将冒浆回灌至孔内,直到浆液面稳定为止。
在粘土层或淤泥层内进行喷射时,不得将冒浆进行回灌。
⑧旋喷桩施工完毕后,按要求进行单桩复合地基静载检测试验,抽检合格,且施工1个月之后,方可进行下一步施工。
3.3技术要求(1)旋喷桩采用直径0.6m,水泥采用P.O42.5级及以上的普通硅酸盐水泥,水泥掺量应通过试验确定,并不小于40%(重量比) ,水泥浆水灰比可选用1.0。
在施工现场取样进行室内配比试验,确定浆液最佳配比。
所使用的水泥都应过筛,水泥浆液应严格按设计配比制作,制备好的浆液不得离析,泵送必须送续,在制作水泥浆时, 可造当掺入0.5%NNO(亚甲基二萘磺酸钠)外加剂。
如地下水对混凝土有侵蚀性,应技«铁路混凝土工程施工技术指南» (铁建设[2010]241号)、«铁路混凝土结构耐久性设计规»(TB10005-2010)以及«工业建筑防腐蚀设计规范» (GB50046-2008) 等有关规范要求, 选用抗腐蚀的水泥及掺合料。
(2)旋喷桩施工前必须进行工艺性试桩(每工点不少于3根) ,通过试验确定制桩工艺和参数,应使桩体连续、均匀、强度承载力满足设计要求, 当桩周土为成层土时, 应对相对软弱土层增加水泥掺量,当桩周地层较硬时,应进行引孔。
(3)旋喷桩施工前,场地应平整,必须清除地上、地下一切障碍物,地表较软时应采取防止施工机械失稳的措施。
根据设计要求,将旋喷桩位置用白粉定位,移动旋喷桩机到达指定桩位对中,钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm,垂直偏差不得起过1%。
(4)喷射注浆喷嘴达到设计标高时, 即可口喷射注浆,注浆压力应大于20MPa。
注浆管应在前锋水泥浆流出喷头后方可开始提升注浆管,白下而上喷射注浆。
注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。
成桩过程中因故停止,应将注浆管下沉至停浆点以下0.5m处,待恢复供浆时再喷浆提升。
若停机超过3小时,应拆卸输浆管路,清洗干净,在原桩位旁边补桩。
(5)对喷射深层长桩,应针对不同地层土质情况选用合适的喷射参数, 以确保桩身均匀密实。
(6)在注浆过程中出现压力骤然上升或下降、大量冒浆等异常情况时,应及时停止提升和注浆,以防断桩。
(7)旋喷桩施工完成经检测符合要求后,铺设0.2mm厚碎石垫层及0.05m厚中粗砂垫层,碾压密实后铺设一层土工格栅,土工格栅必须拉平拉直,幅与幅之间密贴排放,然后再于其上铺0.05m厚中粗砂垫层和0.2m厚碎石垫层,轻型机械碾压密实后再施工其上填土,只有当上覆填土层厚度大于0.6m 后, 方能用重型压实机械压实。
碎石应由未风化的干净砾石或轧制碎石而成,级配良好,粒径宜为20~50mm,含泥量不能大于5%,不含植物残体、垃圾等杂质。
碎石垫层铺设宜采用静力压实法,碎石垫层的压实标准与其所在路基的相应部位的本体压实标准相同,即分别按基床底层、基床以下或填高大于10m的高填方全按基床底层压实标准执行。
桩顶垫层及土工格栅铺设方式应符合设计图纸要求,格栅与坡脚之间应留出1.0~1.20m的防护基础距离。
(8)成桩28天后,应采用双管单动取样器在桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯,观察桩体完整性、均匀性, 取不同深度的不少于3个试样做无侧限抗压强度检验,按总桩数2‰抽检且每批次不少于3根,要求处理后的复合地基承载力参见工点设计图纸。
(9)旋喷桩施工应严格按«高速铁路路基工程施工技术规程»(Q/CR9602-2015)、«铁路工程地基处理技术规程» (TB10106-2010)及有关施工规范、规定执行。
质量检测需满足«高速铁路路基工程施工质量验收标准»(TB10751-2010、 J1147-20_)、«铁路工程地基处理技术规程» (TB10106-2010)和设计文件的要求,其他未尽事且按国家相关强制性标准执行。
(10)施工准备阶段,对原材料质量、计量设备、机械性能进行检查,安装浆液喷浆量自动检测记录仪。
质量标准及检查措施4.1 旋喷桩施工检验标准旋喷桩桩体28天无侧限抗压强度不低于2.5MPa,单桩复合地基承载力不小于150KPa. 旋喷桩施工质量还应满足下表要求。
4.2 施工检查内容⑴施工前检查在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查,主要有以下几方面:①原材料(包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂)的质量合格证及复验报告,拌和用水的鉴定结果;②浆液配合比是否合适工程实际土质条件;③机械设备是否正常,在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行,同时确保钻杆(特别是多重钻杆)、钻头及导流器畅通无阻;④检查喷射工艺是否适合地质条件。
⑤施工前还应对地下障碍情况统一排查,以保证钻进及喷射达到设计要求。
⑥施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。
⑵施工中检查施工中重点检查内容有:①钻杆的垂直度及钻头定位;②水泥浆液配合比及材料称量;③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等;④喷射注浆时喷浆(喷水、喷气)的压力、注浆速度及注浆量;⑤孔位处的冒浆状况;⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度;⑦施工记录是否完备,施工记录应在每提升1m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。
⑶施工后检查施工后主要对加固土体进行检查,包括:①固结土体的整体性及均匀性;②固结土体的有效直径;③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置;④固结土体的抗渗性。
4.3 成桩质量检查⑴质量检验时间、内容施工对喷射施工质量的检验,应在高压喷射注浆结束后1周,检查内容主要为加固区域内取芯实验等。
(2)检验数量、部位及方法桩体无侧限抗压强度成桩28d后钻孔取芯,桩体三等段各取芯样一个,取成桩数3%,单桩或复合地基承载力,取成桩数的0.2%且不少于3根。
检验点应布置在下列部位:荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。
质量、安全、环境保证措施5.1 质量保证措施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,采取如下质量保证措施达到施工质量目标。
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高喷施工时隔两孔施工,防止相邻高喷孔施工时串浆。
相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48小时。
⑶采用P42.5水泥作加固材料,每批水泥进场必须出具合格证明,并按每批次现场抽样外检,合格后才能投入使用。