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【摘要】旋喷桩受地层土质影响较大，若参数设置、控制措施不当，势必影响到桩径及承载力。本文就针对高压旋喷桩的成桩原理、类型、施工工艺以及旋喷桩施工质量控制措施等内容做详细的介绍。
【关键词】：高压旋喷桩；施工工艺；透水性；地基基础
中图分类号：TU4文献标识码： A 文章编号：
引言
高壓旋喷桩是高压喷射注浆法地基处理中的一种，就是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的固结体，与周围土共同承受荷载。由于我国的地质条件比较复杂,在施工过程中,透水性地基基础是非常常见的。透水性地基基础给施工带来一定的难度,并且严重影响工程质量。所以怎么才能保证在透水性地基基础上的建筑的质量已经成为建筑行业急需解决的一个问题。从目前的情况来看,采用高压旋喷桩施工技术是一个不错的选择。
一、高压旋喷桩的基本原理及特点
1、高压旋喷成桩原理
高压喷射注浆是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后,以20～40MPa压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来,形成喷射流冲击破坏土层。当能量大、速度快呈脉动状的射流,其动压大于土层结构强度时,土颗粒便从土层中剥落下来,一部分细颗粒随浆液或水冒出地面,其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小,有规律地重新排列,浆液凝固后,便在土层中形成一个一定强度的固结体,这就是旋喷桩。
2、高压旋喷桩优点与用途
高压旋喷桩适用范围广,施工简便固结体形状可以控制,设备简单、管理方便、无公害,料源充裕并有较好的耐久性,广泛运用于永久性工程。高压喷射注浆主要用途是加固与防渗,在各类工程建设中,因其简单的设备及独特的施工方法,可以解决其他法无法解决的难题。目前普遍应用于:提高地基承载力,减小沉降变形;已有建筑地基补强、基础托换及扶正纠偏;土层旋喷锚杆;支挡与防渗;固化流砂防止砂土液化;射水松土拔钢板桩等各类工程项目中。
二、高压旋喷桩的类型及施工工艺
1、高压旋喷桩所使用的喷射流共有四种:
(1)单管喷射流:为单一的高压水泥浆液喷射流;
(2)二重管喷射流:为高压浆液喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流,组成为复合式高压喷射流;
(3)三重管喷射流:由高压水喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流组成,亦为复合式高压喷射流;
(4)多重管喷射流为高压水喷射流。本项目中所采用的是单管喷射注浆。
2、施工工艺
(1)测量放样。
在施工开始之前,要先对场地进行清理,保证场地的平整。然后根据施工图纸进行布桩,对桩位做好标记,要求测量准确,不能有偏差。
(2)试桩并确定工艺参数。
在施工正式开始之前要先进行试桩操作,以保证工程质量。对试桩结果进行检验,确定参数是不是合理。
(3)准备设备。
试桩结束之后,把钻机放到标记好的孔的位置上,保证钻头和孔位中心在一条直线上,横向以及纵向的偏差都要控制在20mm以内。钻机放到指定位置之后,要进行水平方向的校正工作,使钻杆的轴线和孔位垂直对准,确认都达到要求之后将桩机固定。
(4)钻孔插管。
钻孔插管就是把喷管伸到地层中。操作的时候要一边喷水一边插管,避免喷嘴被泥沙堵住,在插管的过程中,水压控制在1MPa之内,如果压力太大就会把孔壁喷塌。
(5)喷射水泥浆。
在旋喷管深入到地层的设计深度之后,就可以开始喷射水泥浆了,喷射的过程要从上到下,操作的时候要有专门的技术人员对浆液初凝的时间进行检查,如果浆液初凝时间达到两个小时以上就不能再使用这种浆液了。
三、质量控制要点
(1)在施工之前要先检查注浆管的通畅情况,保证其密封性良好,否则就会影响施工质量。
(2)在注浆管插入到设计深度之后要从上到下进行注浆,在喷射的时候要注意等到水泥浆的前锋已经流到喷头之后才能提升喷管。在此过程中,相关技术人员要随时注意记录水泥浆的初凝时间。
(3)在保证喷射技术参数不变的情况下,可以重复喷射浆液,这样不仅可以增加土层的破坏长度,还可以全部喷浆,使土体的加固效果更好。
(4)在施工过程中,喷浆和供浆要紧密配合,如果供浆即将中断,要及时通知注浆人员,防止出现断桩现象。第二次供浆的时候,喷头要插入到停浆位置的半米以下。如果中间停浆时间超过3个小时,就要将注浆管卸下来进行清洗,避免堵塞。
(5)在确定水泥浆配比之后不能随意更改,保证水泥质量合格。
(6)高压泵和喷射注浆孔之间的间距不能太长,如果高压软管太长的话,在传输过程中就会损失部分压力,这样在喷射的时候压力就达不到要求,影响注浆效果。
(7)在喷射到桩顶的时候,要控制提升速度,和喷射桩底的时候相比较,速度要慢一些,通常情况下,将速度控制早每秒10cm以内。
(8)喷射工作结束之后,如果发现喷射的水泥浆面出现下降的现象就要进行必要的静压充填处理,一直到水泥浆面不再下降为止。
四、旋喷桩施工质量控制措施
(1)在施工开始之前一定要先进行试桩,通过试桩确定各个参数是否合理,需要确定的参数具体包括以下几个方面:钻机钻进的速度;旋转速度;提升速度;配置的人员数量等。在开始施工之前要组织相关技术人员进行技术交底,召开专题会议对施工的具体操作进行沟通,尤其是使用材料的质量,一定要严格控制,严禁使用次品。
(2)在钻机开始钻孔之前要先检查孔的位置、孔和孔之间的距离,钻机在垂直方向和水平方向的位置是否正确。在钻孔的时候钻机不能大幅度的震动,要保证钻机始终和孔是垂直的。
(3)在喷射水泥浆的时候要控制好压力范围,通常情况下使用20kPa左右的压力,同时控制钻机旋转以及提升的速度,保证水泥浆在需要加固的范围内喷射均匀、饱满。
(4)拌制水泥浆的时候严格控制配比,技术人员及时检查水泥的用量,一旦发现问题及时停止使用。
(5)在整个施工过程中,要有监管人员全程监控,对每一道施工工序都严格要求,保证按照规范进行操作,对于不合格的桩位,根据具体情况进行补救,问题严重的就要重新施工。
五、常见故障的处理
1、喷嘴或管路被堵塞，压力骤然上升，预防措施
（1）高压泵或注浆泵的吸水管进口和水泥浆储备箱的滤网规格以2mm左右为宜，筛网的面积不要过小。
（2）遵守操作规程，认真检查浆管的通道，在插管前要用塑料薄膜包扎好喷嘴。遵循设备的开启顺序，待运转正常后(待泵量、泵压正常后)，才开始注浆。
（3）加强注浆泵的维护保养，保证注浆过程中不发生故障，避免水泥浆在管道中沉淀而堵塞。
（4）若喷射过程中出现水泥供不应求，应抽送清水将注浆管中的水泥浆顶出喷嘴后才停泵
（5）喷射结束后，应及时清洗机具。
2、高压泵排量达不到要求或压力上不去，其处理方法是。
（1）检查阀、活塞等易损部件，及时更换磨损大的部件，有杂物影响阀关密时，要及时清理。
（2）检查吸水管道是否畅通、漏气，避免吸水空气，尽量减少吸水管道的流动阻力。
（3）检查活塞的循环次数是否达到要求，消除传动系统中的打滑现象。
（4）检查安全阀、高压管路，消除泄漏。
（5）检查喷嘴直径是否符合要求，更换过度磨损的喷嘴。
结束语
通过对高压旋喷桩施工过程的介绍，我们可以认识到其技术性较强的特点，对于不同的地质情况一定要进行合理的参数设置，并且加强各项工作的管理，提高操作者的素质，施工中调动各种因素参与管理，是工程成功的保证条件，而技术参数的设置和严格的工序管理，是保证桩基质量的关键。
参考文献：
【1】.关宝树.《隧道工程施工要点集》[M].北京:人民交通出版社,2003.29-30.
【2】王志强.《PHC管桩的施工及发展》.[J];《山西建筑》;2007年22期
【3】高大钊.《岩土工程标准规范实施手册》[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
【关键词】：高压旋喷桩；施工工艺；透水性；地基基础
中图分类号：TU4文献标识码： A 文章编号：
引言
高壓旋喷桩是高压喷射注浆法地基处理中的一种，就是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的固结体，与周围土共同承受荷载。由于我国的地质条件比较复杂,在施工过程中,透水性地基基础是非常常见的。透水性地基基础给施工带来一定的难度,并且严重影响工程质量。所以怎么才能保证在透水性地基基础上的建筑的质量已经成为建筑行业急需解决的一个问题。从目前的情况来看,采用高压旋喷桩施工技术是一个不错的选择。
一、高压旋喷桩的基本原理及特点
1、高压旋喷成桩原理
高压喷射注浆是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后,以20～40MPa压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来,形成喷射流冲击破坏土层。当能量大、速度快呈脉动状的射流,其动压大于土层结构强度时,土颗粒便从土层中剥落下来,一部分细颗粒随浆液或水冒出地面,其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小,有规律地重新排列,浆液凝固后,便在土层中形成一个一定强度的固结体,这就是旋喷桩。
2、高压旋喷桩优点与用途
高压旋喷桩适用范围广,施工简便固结体形状可以控制,设备简单、管理方便、无公害,料源充裕并有较好的耐久性,广泛运用于永久性工程。高压喷射注浆主要用途是加固与防渗,在各类工程建设中,因其简单的设备及独特的施工方法,可以解决其他法无法解决的难题。目前普遍应用于:提高地基承载力,减小沉降变形;已有建筑地基补强、基础托换及扶正纠偏;土层旋喷锚杆;支挡与防渗;固化流砂防止砂土液化;射水松土拔钢板桩等各类工程项目中。
二、高压旋喷桩的类型及施工工艺
1、高压旋喷桩所使用的喷射流共有四种:
(1)单管喷射流:为单一的高压水泥浆液喷射流;
(2)二重管喷射流:为高压浆液喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流,组成为复合式高压喷射流;
(3)三重管喷射流:由高压水喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流组成,亦为复合式高压喷射流;
(4)多重管喷射流为高压水喷射流。本项目中所采用的是单管喷射注浆。
2、施工工艺
(1)测量放样。
在施工开始之前,要先对场地进行清理,保证场地的平整。然后根据施工图纸进行布桩,对桩位做好标记,要求测量准确,不能有偏差。
(2)试桩并确定工艺参数。
在施工正式开始之前要先进行试桩操作,以保证工程质量。对试桩结果进行检验,确定参数是不是合理。
(3)准备设备。
试桩结束之后,把钻机放到标记好的孔的位置上,保证钻头和孔位中心在一条直线上,横向以及纵向的偏差都要控制在20mm以内。钻机放到指定位置之后,要进行水平方向的校正工作,使钻杆的轴线和孔位垂直对准,确认都达到要求之后将桩机固定。
(4)钻孔插管。
钻孔插管就是把喷管伸到地层中。操作的时候要一边喷水一边插管,避免喷嘴被泥沙堵住,在插管的过程中,水压控制在1MPa之内,如果压力太大就会把孔壁喷塌。
(5)喷射水泥浆。
在旋喷管深入到地层的设计深度之后,就可以开始喷射水泥浆了,喷射的过程要从上到下,操作的时候要有专门的技术人员对浆液初凝的时间进行检查,如果浆液初凝时间达到两个小时以上就不能再使用这种浆液了。
三、质量控制要点
(1)在施工之前要先检查注浆管的通畅情况,保证其密封性良好,否则就会影响施工质量。
(2)在注浆管插入到设计深度之后要从上到下进行注浆,在喷射的时候要注意等到水泥浆的前锋已经流到喷头之后才能提升喷管。在此过程中,相关技术人员要随时注意记录水泥浆的初凝时间。
(3)在保证喷射技术参数不变的情况下,可以重复喷射浆液,这样不仅可以增加土层的破坏长度,还可以全部喷浆,使土体的加固效果更好。
(4)在施工过程中,喷浆和供浆要紧密配合,如果供浆即将中断,要及时通知注浆人员,防止出现断桩现象。第二次供浆的时候,喷头要插入到停浆位置的半米以下。如果中间停浆时间超过3个小时,就要将注浆管卸下来进行清洗,避免堵塞。
(5)在确定水泥浆配比之后不能随意更改,保证水泥质量合格。
(6)高压泵和喷射注浆孔之间的间距不能太长,如果高压软管太长的话,在传输过程中就会损失部分压力,这样在喷射的时候压力就达不到要求,影响注浆效果。
(7)在喷射到桩顶的时候,要控制提升速度,和喷射桩底的时候相比较,速度要慢一些,通常情况下,将速度控制早每秒10cm以内。
(8)喷射工作结束之后,如果发现喷射的水泥浆面出现下降的现象就要进行必要的静压充填处理,一直到水泥浆面不再下降为止。
四、旋喷桩施工质量控制措施
(1)在施工开始之前一定要先进行试桩,通过试桩确定各个参数是否合理,需要确定的参数具体包括以下几个方面:钻机钻进的速度;旋转速度;提升速度;配置的人员数量等。在开始施工之前要组织相关技术人员进行技术交底,召开专题会议对施工的具体操作进行沟通,尤其是使用材料的质量,一定要严格控制,严禁使用次品。
(2)在钻机开始钻孔之前要先检查孔的位置、孔和孔之间的距离,钻机在垂直方向和水平方向的位置是否正确。在钻孔的时候钻机不能大幅度的震动,要保证钻机始终和孔是垂直的。
(3)在喷射水泥浆的时候要控制好压力范围,通常情况下使用20kPa左右的压力,同时控制钻机旋转以及提升的速度,保证水泥浆在需要加固的范围内喷射均匀、饱满。
(4)拌制水泥浆的时候严格控制配比,技术人员及时检查水泥的用量,一旦发现问题及时停止使用。
(5)在整个施工过程中,要有监管人员全程监控,对每一道施工工序都严格要求,保证按照规范进行操作,对于不合格的桩位,根据具体情况进行补救,问题严重的就要重新施工。
五、常见故障的处理
1、喷嘴或管路被堵塞，压力骤然上升，预防措施
（1）高压泵或注浆泵的吸水管进口和水泥浆储备箱的滤网规格以2mm左右为宜，筛网的面积不要过小。
（2）遵守操作规程，认真检查浆管的通道，在插管前要用塑料薄膜包扎好喷嘴。遵循设备的开启顺序，待运转正常后(待泵量、泵压正常后)，才开始注浆。
（3）加强注浆泵的维护保养，保证注浆过程中不发生故障，避免水泥浆在管道中沉淀而堵塞。
（4）若喷射过程中出现水泥供不应求，应抽送清水将注浆管中的水泥浆顶出喷嘴后才停泵
（5）喷射结束后，应及时清洗机具。
2、高压泵排量达不到要求或压力上不去，其处理方法是。
（1）检查阀、活塞等易损部件，及时更换磨损大的部件，有杂物影响阀关密时，要及时清理。
（2）检查吸水管道是否畅通、漏气，避免吸水空气，尽量减少吸水管道的流动阻力。
（3）检查活塞的循环次数是否达到要求，消除传动系统中的打滑现象。
（4）检查安全阀、高压管路，消除泄漏。
（5）检查喷嘴直径是否符合要求，更换过度磨损的喷嘴。
结束语
通过对高压旋喷桩施工过程的介绍，我们可以认识到其技术性较强的特点，对于不同的地质情况一定要进行合理的参数设置，并且加强各项工作的管理，提高操作者的素质，施工中调动各种因素参与管理，是工程成功的保证条件，而技术参数的设置和严格的工序管理，是保证桩基质量的关键。
参考文献：
【1】.关宝树.《隧道工程施工要点集》[M].北京:人民交通出版社,2003.29-30.
【2】王志强.《PHC管桩的施工及发展》.[J];《山西建筑》;2007年22期
【3】高大钊.《岩土工程标准规范实施手册》[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.