CN110295592A - 一种应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：A.施工准备；B.施工测放；C.注浆工艺；所述注浆工艺包括：旋喷、复喷、控制水泥用量、冒浆处理、固结体的形状控制、保证桩顶强度、防串孔、成桩质量检验；D.质量控制。本发明在实际的运用中，对周边建筑结构不会造成影响。施工的震动、噪声较小，不会对周边居民造成干扰，另外施工过程中，不会产生大量污染物资，环境效益良好，是绿色的施工技术。

Description

一种应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法

技术领域

本发明属于绿色施工技术范围，具体涉及一种应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法。

背景技术

高压旋喷桩以其经济实用的性能，简单灵活的设计方法，以及施工中基本不产生环境污染等优点，在工程中得到了越来越广泛的应用。

高压旋喷桩复合地基是以高压水泥浆液与地基土混合固结形成的一种桩土复合材料， 是桩与土的共同作用， 既利用了天然地基土的强度又使之强化， 具有强化地基和防水止渗的作用， 适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基， 它有其施工工艺简单、工期短、投资少、适用性强等优点。

利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻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。由于钻杆以一定速度逐步向上提升和旋转，浆液形成高压喷出后具有很大的动能，产生高速、高压的喷射流，借助高压喷射流能大量置换软土层和挤密桩周土，能让砂砾石垫层或粘土和水泥浆充分混合、胶结、硬化，固结成一个整体。这样，可在地基中形成具有较高强度的水泥土桩，达到改良土质、增加地基强度、减少土体压缩变形的目的，提高地基的承载能力。

但是，目前的高压旋喷桩施工方法还不够规范，还未完全达到绿色施工的要求，仍需要改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种规范流程化的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，本发明在实际的运用中，对周边建筑结构不会造成影响。施工的震动、噪声较小，不会对周边居民造成干扰，另外施工过程中，不会产生大量污染物资，环境效益良好，是绿色的施工技术。

本发明的技术方案为：

一种应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.施工准备；

B. 施工测放；

C. 注浆工艺；

所述注浆工艺包括：旋喷、复喷、控制水泥用量、冒浆处理、固结体的形状控制、保证桩顶强度、防串孔、成桩质量检验；

D.质量控制。

进一步的，所述施工准备的方法包括以下方面：

A1.以现场的实际情况为依据做好场地清理和平整；

A2.结合设计要求和相关技术规定，做好技术和安全交底与安全文明教育；

A3.根据业主与监理单位提出的要求，确定适宜的位置先进行试桩，通过试桩确定必要技术参数，如喷嘴的类型、进尺、提升速度、旋喷压力和流量、浆液水灰比、桩径和桩强度等；

A4.做好图纸会审之前的各项工作；

A5.和建设单位与监理单位紧密联系和配合；

A6.通水通电与场地硬化；

A7.设立必要的生活设施；

A8.对机械设备实际运转情况进行检查；

A9.根据平面布置情况确定水泥堆放台等的具***置。

进一步的，所述施工测放的方法包括以下方面：

B1.按照建设单位提出的控制点，采用导线控制的方法，用钢尺及经纬仪开始放样，放样精度应达到以下要求：角度中误差不超过±10S，距离中误差不超过±5mm；

B2.根据现场实际情况，把主轴线上的控制点移至未被破坏的地方，同时采取措施加以有效保护；

B3.将轴线复验确认合格后，开始桩位点测定，要求其精度达到±30mm 以上；

B4.做好测量复核的现场签证，保证相关技术资料的准确性与完整性。

进一步的，所述旋喷的方法具体为：按从下到上的顺序连续进行，如果在施工中发生停机故障，应在维修处理好后，向下搭接处理至少 500mm，以此保证固结体具有良好整体性。考虑到天然地基地质较为复杂，在整个深度范围内土层不断变化，土粒组成、密实度和含水量都有很大的差异，如果采用一种参数进行施工，会使固结体的直径无法保持均匀，最终对承载力造成不利影响。对此，对不同土层应采取不同措施进行注浆，尤其是粘土层与硬土层，应适当放慢旋转及提升的速度，也可以适当提高旋喷时的压力。

进一步的，所述复喷工艺中，在保持旋喷技术参数基础上，在相同的土层中进行重复注浆，这样可以保证注浆破坏长度和，起到增加桩体直径的作用，保证固结体强度。在复喷过程中全部喷浆，随着复喷次数不断增多，固结体强度增加效果明显变好。

进一步的，所述控制水泥用量工艺中，喷浆提升时，必须对水泥用量进行严格控制，它主要和水灰比、喷浆时的压力、所用喷嘴的直径与提升速度几个因素有关，可采用以下方法进行控制：（1）当水泥量有所剩余时，适当提高喷浆时的压力，增大喷嘴的直径或减慢提升的速度；（2）当水泥量不足时，在保证桩径符合要求的前提下降低注浆压力，减小喷嘴的直径，在保证桩体整体强度的基础上加速提升，也可增加泥浆的水灰比。

综合考虑本工程实际情况，各桩均分成多次搅拌，用量精确控制，严格按照设计确定的水灰比制浆，对以上参数进行适当调整能确保水泥量符合设计要求；当水泥浆发生较大的下沉时，应进行适当的复喷，以此提高桩体上部整体强度。

进一步的，所述冒浆处理的方法具体为：

当冒浆量处在注浆总量超过20%，应在查明原因以后立即处理；当流量保持不变但压力骤降时，需要检查确认是否有泄漏，在必要时将注浆管取出，检验其是否密封；当冒浆不连续或根本不连续时，通过适当复喷处理；当检查发现周围存在暗道及空洞时，在注浆时不再提升导管，持续注浆一直到开始冒浆，也可直接将导管拔出，待孔中浆液凝固以后，再下入导管继续注浆。在必要的情况下可以添加速凝剂制备速凝浆液；保证喷浆量不变的基础上提高旋喷的压力；保证旋喷压力不变的基础上减小喷嘴的尺寸；增加提升及旋转的速度。

进一步的，所述固结体的形状控制工艺中，可通过对旋喷压力及实际注浆量的调整来控制固结体成型形状，本工程固结体形状是一个圆柱形，施工中应在提升的同时进行旋转注浆。为保证深层成型质量，当对底部进行喷浆时，应增大喷浆的压力，进行重复喷浆。

进一步的，所述保证桩顶强度工艺中，利用水泥浆液实施喷射的过程中，因浆液具有一定析水的作用，所以会发生收缩，这会时固结体的顶部产生凹坑，其深度会受到所用浆液、固结体直径以及孔深等因素的影响。针对这种现象，应制定有效措施进行处理，如超高旋喷与泛浆回灌。

进一步的，所述防串孔的方法具体为：

施工中，机组应采取跳打方式；当对高压缩土层实施旋喷时，应减小旋喷的压力；加快旋转与提升的速度。

进一步的，所述成桩质量检验的方法具体为：

完成高压旋喷施工后，对成桩质量进行检验，检验项目包括：

（1）横纵向桩位：偏差不能超过 50mm，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，检验的方法为采用经纬仪和钢尺进行测量；

（2）桩体垂直度：偏差不能超过 1%，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，检验采用经纬仪进行；

（3）桩径：不小于设计要求，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，待开挖深度达到 50-100cm 后，采用钢尺直接丈量。

所述质量控制的方法包括：

D1.施工必须严格按照设计参数与规范要求进行，根据试验结果，结合现场的地质条件和机械设备情况，先进行钻机钻孔，然后钻孔注浆；施工中，钻杆的提升速率按 20cm/min控制，旋转速率按 20r/min 控制，泵机的压力控制在 35MPa；没有得到技术人员的认可时，不可对工艺参数进行擅自更改；

D2.设计深度是指经地质钻孔确认的地质条件，达到持力层需要的钻深；在注浆施工中，需要预留长度为 50cm 左右的桩头，避免浆液发生收缩对桩顶的强度和标高造成不利影响；

D3.在喷射注浆过程中，保证提升的连续性与均匀性，不论因为何种原因停止喷射，都要在恢复喷射以前进行至少 500mm 的搭接，避免桩体发生脱节，产生夹砂和夹泥现象；

D4.高压喷射时，如果压力骤然变化，使冒浆量大幅增加，或没有冒浆，都要停止喷射进行检查，确定产生原因后，采取有效措施处理；

D5.考虑到旋喷桩整体强度相对较低，所以对桩头进行开挖时应采用人工进行，不可使用机械设备野蛮开挖，影响桩身的整体性，对桩身造成破坏；

D6.破除桩头的过程中不可使用大型重锤，以免将桩顶下部桩身破坏。

本发明技术具有广泛的施工范围，可适用于：多种土质加固。结合高压旋喷桩施工技术特点，可以得到其能够对多种地基达到良好的加固效果，砂类土、粘性土、湿陷性黄土等，可取得较为理想的加固效果；可用于建筑的地下连续墙、地基加固和防渗、隧道加固等的施工中，且加固效果显著；场地狭窄情况。对于场地相对狭窄，且空间高度较低，这种情况均能够完成加固，加固期间不会对工程的日常功能造成干扰，作用明显。

高压旋喷桩是常用的地基加固技术措施之一，为保证旋喷桩施工质量，达到理想的加固效果，本发明从施工准备阶段到质量检验阶段都做好施工控制工作，关注每一个施工的要点，消除所有可能对旋喷质量造成影响的因素。

本发明具有以下有益效果：

1、施工方便，适用范围广。高压旋喷桩施工技术具有较高的适用范围，其在实际的加固中，不受地质条件的影响，不受既有建筑的干扰。

2、桩体形状位置灵活。在实际施工技术应用中，为迎合工程的基本需求，需对桩的规格见控制。

3、喷射方向多样化。选择旋喷桩施工技术，能够人为控制喷射方向，可完成对垂直、斜向、水平等各个方向的喷射，并完成加固工作。

4、耐久性较好，施工安全性高。具体高压旋喷桩施工技术中，主要是选择高压水泵、高压浆泵等设备，这些设备的安全系数高，不容易诱发施工安全隐患。

5、良好的环境效益。本发明提供的高压旋喷桩施工技术，在实际的运用中，对周边建筑结构不会造成影响。施工的震动、噪声较小，不会对周边居民造成干扰，另外施工过程中，不会产生大量污染物资，环境效益良好，是绿色的施工技术。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

实施例1

一种应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.施工准备；

B. 施工测放；

C. 注浆工艺；

所述注浆工艺包括：旋喷、复喷、控制水泥用量、冒浆处理、固结体的形状控制、保证桩顶强度、防串孔、成桩质量检验；

D.质量控制。

进一步的，所述施工准备的方法包括以下方面：

A1.以现场的实际情况为依据做好场地清理和平整；

A2.结合设计要求和相关技术规定，做好技术和安全交底与安全文明教育；

A3.根据业主与监理单位提出的要求，确定适宜的位置先进行试桩，通过试桩确定必要技术参数，如喷嘴的类型、进尺、提升速度、旋喷压力和流量、浆液水灰比、桩径和桩强度等；

A4.做好图纸会审之前的各项工作；

A5.和建设单位与监理单位紧密联系和配合；

A6.通水通电与场地硬化；

A7.设立必要的生活设施；

A8.对机械设备实际运转情况进行检查；

A9.根据平面布置情况确定水泥堆放台等的具***置。

进一步的，所述施工测放的方法包括以下方面：

B1.按照建设单位提出的控制点，采用导线控制的方法，用钢尺及经纬仪开始放样，放样精度应达到以下要求：角度中误差不超过±10S，距离中误差不超过±5mm；

B2.根据现场实际情况，把主轴线上的控制点移至未被破坏的地方，同时采取措施加以有效保护；

B3.将轴线复验确认合格后，开始桩位点测定，要求其精度达到±30mm 以上；

B4.做好测量复核的现场签证，保证相关技术资料的准确性与完整性。

进一步的，所述旋喷的方法具体为：按从下到上的顺序连续进行，如果在施工中发生停机故障，应在维修处理好后，向下搭接处理至少 500mm，以此保证固结体具有良好整体性。考虑到天然地基地质较为复杂，在整个深度范围内土层不断变化，土粒组成、密实度和含水量都有很大的差异，如果采用一种参数进行施工，会使固结体的直径无法保持均匀，最终对承载力造成不利影响。对此，对不同土层应采取不同措施进行注浆，尤其是粘土层与硬土层，应适当放慢旋转及提升的速度，也可以适当提高旋喷时的压力。

进一步的，所述复喷工艺中，在保持旋喷技术参数基础上，在相同的土层中进行重复注浆，这样可以保证注浆破坏长度和，起到增加桩体直径的作用，保证固结体强度。在复喷过程中全部喷浆，随着复喷次数不断增多，固结体强度增加效果明显变好。

进一步的，所述控制水泥用量工艺中，喷浆提升时，必须对水泥用量进行严格控制，它主要和水灰比、喷浆时的压力、所用喷嘴的直径与提升速度几个因素有关，可采用以下方法进行控制：（1）当水泥量有所剩余时，适当提高喷浆时的压力，增大喷嘴的直径或减慢提升的速度；（2）当水泥量不足时，在保证桩径符合要求的前提下降低注浆压力，减小喷嘴的直径，在保证桩体整体强度的基础上加速提升，也可增加泥浆的水灰比。

综合考虑本工程实际情况，各桩均分成多次搅拌，用量精确控制，严格按照设计确定的水灰比制浆，对以上参数进行适当调整能确保水泥量符合设计要求；当水泥浆发生较大的下沉时，应进行适当的复喷，以此提高桩体上部整体强度。

进一步的，所述冒浆处理的方法具体为：

当冒浆量处在注浆总量超过20%，应在查明原因以后立即处理；当流量保持不变但压力骤降时，需要检查确认是否有泄漏，在必要时将注浆管取出，检验其是否密封；当冒浆不连续或根本不连续时，通过适当复喷处理；当检查发现周围存在暗道及空洞时，在注浆时不再提升导管，持续注浆一直到开始冒浆，也可直接将导管拔出，待孔中浆液凝固以后，再下入导管继续注浆。在必要的情况下可以添加速凝剂制备速凝浆液；保证喷浆量不变的基础上提高旋喷的压力；保证旋喷压力不变的基础上减小喷嘴的尺寸；增加提升及旋转的速度。

进一步的，所述固结体的形状控制工艺中，可通过对旋喷压力及实际注浆量的调整来控制固结体成型形状，本工程固结体形状是一个圆柱形，施工中应在提升的同时进行旋转注浆。为保证深层成型质量，当对底部进行喷浆时，应增大喷浆的压力，进行重复喷浆。

进一步的，所述保证桩顶强度工艺中，利用水泥浆液实施喷射的过程中，因浆液具有一定析水的作用，所以会发生收缩，这会时固结体的顶部产生凹坑，其深度会受到所用浆液、固结体直径以及孔深等因素的影响。针对这种现象，应制定有效措施进行处理，如超高旋喷与泛浆回灌。

进一步的，所述防串孔的方法具体为：

施工中，机组应采取跳打方式；当对高压缩土层实施旋喷时，应减小旋喷的压力；加快旋转与提升的速度。

进一步的，所述成桩质量检验的方法具体为：

完成高压旋喷施工后，对成桩质量进行检验，检验项目包括：

（1）横纵向桩位：偏差不能超过 50mm，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，检验的方法为采用经纬仪和钢尺进行测量；

（2）桩体垂直度：偏差不能超过 1%，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，检验采用经纬仪进行；

（3）桩径：不小于设计要求，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，待开挖深度达到 50-100cm 后，采用钢尺直接丈量。

所述质量控制的方法包括：

D1.施工必须严格按照设计参数与规范要求进行，根据试验结果，结合现场的地质条件和机械设备情况，先进行钻机钻孔，然后钻孔注浆；施工中，钻杆的提升速率按 20cm/min控制，旋转速率按 20r/min 控制，泵机的压力控制在 35MPa；没有得到技术人员的认可时，不可对工艺参数进行擅自更改；

D2.设计深度是指经地质钻孔确认的地质条件，达到持力层需要的钻深；在注浆施工中，需要预留长度为 50cm 左右的桩头，避免浆液发生收缩对桩顶的强度和标高造成不利影响；

D3.在喷射注浆过程中，保证提升的连续性与均匀性，不论因为何种原因停止喷射，都要在恢复喷射以前进行至少 500mm 的搭接，避免桩体发生脱节，产生夹砂和夹泥现象；

D4.高压喷射时，如果压力骤然变化，使冒浆量大幅增加，或没有冒浆，都要停止喷射进行检查，确定产生原因后，采取有效措施处理；

D5.考虑到旋喷桩整体强度相对较低，所以对桩头进行开挖时应采用人工进行，不可使用机械设备野蛮开挖，影响桩身的整体性，对桩身造成破坏；

D6.破除桩头的过程中不可使用大型重锤，以免将桩顶下部桩身破坏。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过本领域任一现有技术实现。

Claims (9)

1.一种应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.施工准备；

B. 施工测放；

C. 注浆工艺；

所述注浆工艺包括：旋喷、复喷、控制水泥用量、冒浆处理、固结体的形状控制、保证桩顶强度、防串孔、成桩质量检验；

D.质量控制。

2.根据将权利要求1所述的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，所述施工准备的方法包括以下方面：

A1.以现场的实际情况为依据做好场地清理和平整；

A2.结合设计要求和相关技术规定，做好技术和安全交底与安全文明教育；

A3.根据业主与监理单位提出的要求，确定适宜的位置先进行试桩，通过试桩确定必要技术参数，如喷嘴的类型、进尺、提升速度、旋喷压力和流量、浆液水灰比、桩径和桩强度等；

A4.做好图纸会审之前的各项工作；

A5.和建设单位与监理单位紧密联系和配合；

A6.通水通电与场地硬化；

A7.设立必要的生活设施；

A8.对机械设备实际运转情况进行检查；

A9.根据平面布置情况确定水泥堆放台等的具***置。

3.根据将权利要求1所述的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，所述施工测放的方法包括以下方面：

B1.按照建设单位提出的控制点，采用导线控制的方法，用钢尺及经纬仪开始放样，放样精度应达到以下要求：角度中误差不超过±10S，距离中误差不超过±5mm；

B2.根据现场实际情况，把主轴线上的控制点移至未被破坏的地方，同时采取措施加以有效保护；

B3.将轴线复验确认合格后，开始桩位点测定，要求其精度达到±30mm 以上；

B4.做好测量复核的现场签证，保证相关技术资料的准确性与完整性。

4.根据将权利要求1所述的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，所述旋喷的方法具体为：按从下到上的顺序连续进行，如果在施工中发生停机故障，应在维修处理好后，向下搭接处理至少 500mm。

5.根据将权利要求1所述的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，所述冒浆处理的方法具体为：

当冒浆量处在注浆总量超过20%，应在查明原因以后立即处理；当流量保持不变但压力骤降时，需要检查确认是否有泄漏，在必要时将注浆管取出，检验其是否密封；当冒浆不连续或根本不连续时，通过适当复喷处理；当检查发现周围存在暗道及空洞时，在注浆时不再提升导管，持续注浆一直到开始冒浆，也可直接将导管拔出，待孔中浆液凝固以后，再下入导管继续注浆。

6.根据将权利要求1所述的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，所述冒浆处理的方法还包括：保证喷浆量不变的基础上提高旋喷的压力；保证旋喷压力不变的基础上减小喷嘴的尺寸；增加提升及旋转的速度。

7.根据将权利要求1所述的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，所述防串孔的方法具体为：施工中，机组应采取跳打方式；当对高压缩土层实施旋喷时，应减小旋喷的压力；加快旋转与提升的速度。

8.根据将权利要求1所述的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，所述成桩质量检验的方法具体为：

（1）横纵向桩位：偏差不能超过 50mm，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，检验的方法为采用经纬仪和钢尺进行测量；

（2）桩体垂直度：偏差不能超过 1%，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，检验采用经纬仪进行；

（3）桩径：不小于设计要求，抽取总桩数 10%进行检验，同时每个检验批次的数量应达到 5 根以上，待开挖深度达到 50-100cm 后，采用钢尺直接丈量。

9.根据将权利要求1所述的应用于绿色工程地基加固的高压旋喷桩施工方法，其特征在于，所述质量控制的方法包括：

D1.施工必须严格按照设计参数与规范要求进行，结合现场的地质条件和机械设备情况，先进行钻机钻孔，然后钻孔注浆；施工中，钻杆的提升速率按 20cm/min 控制，旋转速率按 20r/min 控制，泵机的压力控制在 35MPa；没有得到技术人员的认可时，不可对工艺参数进行擅自更改；

D2.设计深度是指经地质钻孔确认的地质条件，达到持力层需要的钻深；在注浆施工中，需要预留长度为 50cm 左右的桩头；

D3.在喷射注浆过程中，保证提升的连续性与均匀性，不论因为何种原因停止喷射，都要在恢复喷射以前进行至少 500mm 的搭接；

D4.高压喷射时，如果压力骤然变化，使冒浆量大幅增加，或没有冒浆，都要停止喷射进行检查，确定产生原因后，采取有效措施处理；

D5.考虑到旋喷桩整体强度相对较低，所以对桩头进行开挖时应采用人工进行，不可使用机械设备野蛮开挖；

D6.破除桩头的过程中不可使用大型重锤。