CN112281933A - 高压旋喷桩试桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑工程技术领域，公开了一种高压旋喷桩试桩的施工方法，用于根据试桩施工的结果确定成桩施工的相关参数，提高了施工效率，确保了隧道地表的顺利加固。高压旋喷桩试桩的施工方法包括：步骤一、施工准备；步骤二、桩位放样；步骤三、钻机就位和钻孔准备；步骤四、钻孔；步骤五、制备水泥浆；步骤六、旋喷作业；步骤七、拆除钻杆；步骤八、冲洗和移动钻机。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种高压旋喷桩试桩的施工方法。
背景技术
高压旋喷注浆法是地基处理的方法之一，其原理就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，通过高压设备形成喷射流冲击破坏土体。当能量大，速度快和呈脉动状的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体剥落下来。被破坏的一部分细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力、重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列，浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。然而，传统的地表注浆加固方法受地质条件的局限性较大，施工成本较高且施工效率低下。
发明内容
本发明通过高压旋喷桩试桩的施工方法，根据试桩施工的结果确定成桩施工的相关参数，提高了施工效率，确保了隧道地表的顺利加固。
本发明提供了一种高压旋喷桩试桩的施工方法，包括：
步骤一、施工准备：进行地质勘查并了解工程附近管线、建筑物、构筑物和其他公共设施的结构情况，对需要迁改的管线进行迁改，完成施工场地的通电、通路、通水和土地平整；
步骤二、桩位放样：通过全站仪测定高压旋喷桩的施工轴线并进行重复测验，确认所述施工轴线合格，利用钢尺和测线进行桩位的布设并用竹签钉紧，每一个桩位对应一根竹签，使桩孔中心移位偏差小于20mm；
步骤三、钻机就位和钻孔准备：钻机就位，对桩机进行调平和对中处理，使钻杆和桩位偏差不超过5cm，调试空压机和泥浆泵，确认所述空压机和所述泥浆泵运转正常，检验钻杆长度，在钻塔旁标注深度线，使孔底标高满足预设的深度，进行低压射水实验，检查喷嘴和压力是否正常；
步骤四、钻孔：启动钻机开始钻孔，按照预设的开孔口径、终孔口径和钻孔深度进行钻孔，并测量孔斜率，所述开孔口径不大于喷射管外径10cm，所述终孔口径大于喷射管外径2cm，所述终孔深度大于预设的开喷深度0.5-1.0m，所述孔斜率不大于0.5％；
步骤五、制备水泥浆：按照预设的水灰比将水和水泥混合，并利用搅拌机搅拌均匀，得到混合物，对所述混合物进行一级过滤处理和二级过滤处理，得到目标过滤浆液，测量所述目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆；
步骤六、旋喷作业：当二重注浆管达到预设的深度时，将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述钻杆和喷嘴旋转并自下而上进行喷射作业，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况；
步骤七、拆除钻杆：当第一根钻杆超出地面时，停止压浆，在压力下降后迅速拆除钻杆，当所述第一根钻杆上升到桩顶预设的标高时，对旋喷桩顶部进行1-2m的低压补喷；
步骤八、冲洗和移动钻机：当所述低压补喷完成后，冲洗所述钻杆和喷嘴并移动钻机，进行下一个桩位的作业，直至所有桩位完成施工。
可选的，在本发明的第一种实现方式中，所述按照预设的水灰比将水和水泥混合，并利用搅拌机搅拌均匀，得到混合物，对所述混合物进行一级过滤处理和二级过滤处理，得到目标过滤浆液，测量所述目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆包括：将水加入桶内，再加入报验合格的P.O42.5水泥，按照预设的水灰比在搅拌机中拌合均匀，得到混合物，所述P.O42.5水泥为水泥强度42.5的普通水泥，所述水灰比为1-1.5；对所述混合物进行一级过滤处理，得到中间过滤浆液并流入浆液池，所述一级过滤处理包括将所述混合物通过滤网过滤；对所述中间过滤浆液进行二级过滤处理，得到目标过滤浆液，所述二级过滤处理包括通过泥浆泵将所述中间过滤浆液抽进过滤筛，进行二次过滤；测量所述目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆，将所述水泥浆经高压管运送至钻机进行旋喷。
可选的，在本发明的第二种实现方式中，在所述按照预设的水灰比将水和水泥混合之前，所述方法还包括：计算单位浆量，所述单位浆量为单位时间喷射的浆量，计算公式为：Q＝(H/v)·q·(1+β)；其中，Q为浆量，单位为m3，H为旋喷长度，单位为m，q为单位时间喷浆量，单位为m3/min，β为损失系数，范围在0.1-0.2之间，v为提升速度，单位为m/min；根据所述单位浆量和喷射持续时间计算总浆量，确定水泥数量。
可选的，在本发明的第三种实现方式中，所述当二重注浆管达到预设的深度时，将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述钻杆和喷嘴旋转并自下而上提升进行喷射作业，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况包括：当二重注浆管达到预设的深度，喷嘴达到预设的标高时，进行喷射注浆；将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述水泥浆流量大于30L/min，所述喷嘴旋转并自下而上提升进行喷射作业，旋喷提升速度为10-15cm/min，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出；当喷射过程中出现喷射中断时，根据中断情况进行复喷搭接；当喷射过程中出现孔内漏浆时，根据漏浆程度采取措施；观察旋喷过程中的冒浆情况，确保冒浆量小于注浆量的20％，当所述冒浆量大于注浆量的20％或不冒浆时，查明原因并采取相应措施。
可选的，在本发明的第四种实现方式中，所述若喷射过程中出现喷射中断，则根据中断情况进行复喷搭接包括：当喷射过程中拆卸喷射管时，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于0.1m；当喷射过程中因故中断时，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于0.5m；当喷射中断超过浆液初凝时间时，进行扫孔，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于1m。
可选的，在本发明的第五种实现方式中，所述若喷射过程中出现孔内漏浆，则根据漏浆程度采取措施包括：当喷射过程中出现孔内漏浆时，所述钻杆和喷嘴停止提升并用水泥浆灌注，返浆正常后，所述钻杆和喷嘴重新开始提升；当喷射过程中孔内出现严重漏浆时，停止喷射并拔出喷射管，采取堵漏措施。
可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述观察旋喷过程中的冒浆情况，确保冒浆量小于注浆量的20％，当所述冒浆量大于所述注浆量的20％或不冒浆时，查明原因并采取相应措施包括：当流量不变而压力突然下降时，检查泄漏情况，必要时拔出注浆管检查密封性能；当出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则视为正常现象，适当进行复喷，若系附近有空洞或暗道，则继续注浆直至冒浆，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆直至冒浆，必要时使用速凝浆液；当所述冒浆量大于所述注浆量的20％时，提高旋喷压力，缩小喷嘴直径，或加快提升和旋转的速度。
可选的，在本发明第一方面的第七种实现方式中，在所述当二重注浆管达到预设的深度时，将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述钻杆和喷嘴旋转并自下而上进行喷射作业，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况之前，所述方法还包括：修建排污***，将所述高压旋喷桩施工过程中产生的废浆液引入沉淀池，得到沉淀后的清水和沉淀后的泥土，所述沉淀后的清水根据场地条件进行无公害排放，所述沉淀后的泥土在开挖基坑时运走。
可选的，在本发明第一方面的第八种实现方式中，在所述当二重注浆管达到预设的深度时，将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述钻杆和喷嘴旋转并自下而上进行喷射作业，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况之后，所述当第一根钻杆超出地面时，停止压浆，在压力下降后迅速拆除钻杆，当所述第一根钻杆上升到桩顶预设的标高时，对旋喷桩顶部进行1-2m的低压补喷之前，所述方法还包括：充填回灌，将输浆管***孔内浆面以下2m，输入注浆时所用浆液进行充填灌浆，直到孔口浆面不再下沉。
可选的，在本发明第一方面的第九种实现方式中，在所述当所述低压补喷完成后，冲洗所述钻杆和喷嘴并移动钻机，进行下一个桩位的作业，直至所有桩位完成施工之后，所述方法还包括：质量检验，在成桩7天后，开挖桩头，开挖深度超过停浆面下0.5m，检查桩身的均匀性并测量成桩直径，在成桩28天后，调用双管单动取样器，在所述成桩直径的四分之一处垂直钻孔取芯，取不同深度的3个试样做无侧限抗压强度试验。
本发明提供的技术方案中，高压旋喷桩试桩的施工方法包括：步骤一、施工准备；步骤二、桩位放样；步骤三、钻机就位和钻孔准备；步骤四、钻孔；步骤五、制备水泥浆；步骤六、旋喷作业；步骤七、拆除钻杆；步骤八、冲洗和移动钻机。本发明实施例中，通过高压旋喷桩试桩的施工方法，根据试桩施工的结果确定成桩施工的相关参数，提高了施工效率，确保了隧道地表的顺利加固。
附图说明
图1为本发明实施例中高压旋喷桩试桩的施工方法的一个实施例示意图；
图2为本发明实施例中高压旋喷桩试桩桩位布置图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种高压旋喷桩试桩的施工方法，用于根据试桩施工的结果确定成桩施工的相关参数，提高了施工效率，确保了隧道地表的顺利加固。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中高压旋喷桩试桩的施工方法的一个实施例包括：
101、施工准备；
进行地质勘查并了解工程附近管线、建筑物、构筑物和其他公共设施的结构情况，对需要迁改的管线进行迁改，完成施工场地的通电、通路、通水和土地平整。
工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作，所需勘察的地质因素包括：地形地貌、地层岩性及工程地质特征、水文地质条件和地震动参数等，建设项目在正式施工以前，施工现场应达到通水、通电、道路通和场地平整等条件的简称，即提供施工用水、用电和进出场地的道路，确保土地平整。
102、桩位放样；
通过全站仪测定高压旋喷桩的施工轴线并进行重复测验，确认施工轴线合格，利用钢尺和测线进行桩位的布设并用竹签钉紧，每一个桩位对应一根竹签，使桩孔中心移位偏差小于20mm。
全站仪，即全站型电子测距仪，是集水平角、垂直角、距离等测量功能于一体的测绘仪器***，广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域，根据施工图测量放出的施工轴线，上报给监理工程师审核合格后可以使用。
103、钻机就位和钻孔准备；
钻机就位，对桩机进行调平和对中处理，使钻杆和桩位偏差不超过5cm，调试空压机和泥浆泵，确认空压机和所述泥浆泵运转正常，检验钻杆长度，在钻塔旁标注深度线，使孔底标高满足预设的深度，进行低压射水实验，检查喷嘴和压力是否正常。
调整桩机的垂直度，使钻杆与桩位一致，偏差不超过5cm，钻孔垂直度误差小于1％，施工现场需配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。
104、钻孔；
启动钻机开始钻孔，按照预设的开孔口径、终孔口径和钻孔深度进行钻孔，并测量孔斜率，开孔口径不大于喷射管外径10cm，终孔口径大于喷射管外径2cm，终孔深度大于预设的开喷深度0.5-1.0m，孔斜率不大于0.5％。
钻孔终孔时，需测量钻杆钻具的长度，允许偏差不超过5cm，旋喷桩钻孔施工时需记录地层情况，一旦发现地层与设计不符应立即通知参建各方并调整旋喷桩设计参数。
105、制备水泥浆；
按照预设的水灰比将水和水泥混合，并利用搅拌机搅拌均匀，得到混合物，对混合物进行一级过滤处理和二级过滤处理，得到目标过滤浆液，测量目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆。
采用P.O42.5普通硅酸盐水泥作加固材料，水泥进场必须出具合格证明，并现场抽样外检，合格后投入使用。施工中所有计量工具均应进行鉴定，水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。水泥浆要严格按预设的比例配置，要预先筛除水泥中的结块，为防止水泥浆发生离析，可在拌合机中不断搅动，待压浆前缓慢倒入料斗中。
106、旋喷作业；
当二重注浆管达到预设的深度时，将水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，钻杆和喷嘴旋转并自下而上进行喷射作业，以大于20MPa的压力将水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况。
旋喷过程应连续均匀，若旋喷过程中出现压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时排除故障，复喷接桩时应加深0.5m重复喷射接桩，防止出现断桩。压浆阶段不得发生断浆现象，输浆管道不能发生堵塞，若成桩过程中因故停止，恢复供浆时在断浆面上下重复搭接不小于0.5m。
107、拆除钻杆；
当第一根钻杆超出地面时，停止压浆，在压力下降后迅速拆除钻杆，当第一根钻杆上升到桩顶预设的标高时，对旋喷桩顶部进行1-2m的低压补喷。
当钻杆提升到桩顶设计标高时，为避免拌合机混合后，因浆液流失出现缩水，造成旋喷桩顶部凹穴，需进行1-2m的低压补喷。
108、冲洗和移动钻机；
当低压补喷完成后，冲洗钻杆和喷嘴并移动钻机，进行下一个桩位的作业，直至所有桩位完成施工。
低压补喷到桩顶高后应迅速拔出注浆管，并清水冲洗管段，防止注浆管凝结堵塞。
本发明实施例中，采用高压旋喷桩试桩的施工方法，根据试桩施工的结果确定成桩施工的相关参数，提高了施工效率，确保了隧道地表的顺利加固。
本发明实施例中高压旋喷桩试桩的施工方法的另一个实施例包括：
步骤一、施工准备：进行地质勘查并了解工程附近管线、建筑物、构筑物和其他公共设施的结构情况，对需要迁改的管线进行迁改，完成施工场地的通电、通路、通水和土地平整。
工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作，所需勘察的地质因素包括：地形地貌、地层岩性及工程地质特征、水文地质条件和地震动参数等，建设项目在正式施工以前，施工现场应达到通水、通电、道路通和场地平整等条件的简称，即提供施工用水、用电和进出场地的道路，确保土地平整。
步骤二、桩位放样：通过全站仪测定高压旋喷桩的施工轴线并进行重复测验，确认施工轴线合格，利用钢尺和测线进行桩位的布设并用竹签钉紧，每一个桩位对应一根竹签，使桩孔中心移位偏差小于20mm。
全站仪，即全站型电子测距仪，是集水平角、垂直角、距离等测量功能于一体的测绘仪器***，广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域，根据施工图测量放出的施工轴线，上报给监理工程师审核合格后可以使用。
步骤三、钻机就位和钻孔准备：钻机就位，对桩机进行调平和对中处理，使钻杆和桩位偏差不超过5cm，调试空压机和泥浆泵，确认空压机和所述泥浆泵运转正常，检验钻杆长度，在钻塔旁标注深度线，使孔底标高满足预设的深度，进行低压射水实验，检查喷嘴和压力是否正常。
调整桩机的垂直度，使钻杆与桩位一致，偏差不超过5cm，钻孔垂直度误差小于1％，施工现场需配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。
步骤四、钻孔：启动钻机开始钻孔，按照预设的开孔口径、终孔口径和钻孔深度进行钻孔，并测量孔斜率，开孔口径不大于喷射管外径10cm，终孔口径大于喷射管外径2cm，终孔深度大于预设的开喷深度0.5-1.0m，孔斜率不大于0.5％。
钻孔终孔时，需测量钻杆钻具的长度，允许偏差不超过5cm，旋喷桩钻孔施工时需记录地层情况，一旦发现地层与设计不符应立即通知参建各方并调整旋喷桩设计参数。
步骤五、将水加入桶内，再加入报验合格的P.O42.5水泥，按照预设的水灰比在搅拌机中拌合均匀，得到混合物，P.O42.5水泥为水泥强度42.5的普通水泥，所述水灰比为1-1.5。
在水和水泥混合之前，还包括：计算单位浆量，单位浆量为单位时间喷射的浆量，计算公式为：Q＝(H/v)·q·(1+β)；其中，Q为浆量，单位为m3，H为旋喷长度，单位为m，q为单位时间喷浆量，单位为m3/min，β为损失系数，范围在0.1-0.2之间，v为提升速度，单位为m/min，根据单位浆量和喷射持续时间计算总浆量，确定水泥数量。
步骤六、对混合物进行一级过滤处理，得到中间过滤浆液并流入浆液池，一级过滤处理包括将混合物通过滤网过滤。
浆液应在旋喷前一小时以内配制，通过一级过滤处理过滤硬块砂石，避免堵塞管路和喷嘴，为防止水泥浆发生离析，可以根据需要加入适量的外加剂及掺合物。
步骤七、对中间过滤浆液进行二级过滤处理，得到目标过滤浆液，二级过滤处理包括通过泥浆泵将中间过滤浆液抽进过滤筛，进行二次过滤。
泥浆过滤筛是在普通过滤筛基础上加大进料口，为特殊筛分物料而设计的，泥浆过滤筛是大投料量、防止物料飞溅、易与观测筛网的机型。通过二级过滤处理，进一步将砂石筛除，得到目标过滤浆液。
步骤八、测量目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆，将水泥浆经高压管运送至钻机进行旋喷。
高压泵是为高压旋喷水泥浆提供高压动力的设备，用于建筑、公路等地基强化加固，亦可用于高压水射流辅助破岩落煤。
步骤九、旋喷作业：当二重注浆管达到预设的深度时，将水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，钻杆和喷嘴旋转并自下而上进行喷射作业，以大于20MPa的压力将水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况。
旋喷过程应连续均匀，若旋喷过程中出现压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时排除故障，复喷接桩时应加深0.5m重复喷射接桩，防止出现断桩。压浆阶段不得发生断浆现象，输浆管道不能发生堵塞，若成桩过程中因故停止，恢复供浆时在断浆面上下重复搭接不小于0.5m。
步骤十、拆除钻杆：当第一根钻杆超出地面时，停止压浆，在压力下降后迅速拆除钻杆，当第一根钻杆上升到桩顶预设的标高时，对旋喷桩顶部进行1-2m的低压补喷。
当钻杆提升到桩顶设计标高时，为避免拌合机混合后，因浆液流失出现缩水，造成旋喷桩顶部凹穴，需进行1-2m的低压补喷。
步骤十一、冲洗和移动钻机：当低压补喷完成后，冲洗钻杆和喷嘴并移动钻机，进行下一个桩位的作业，直至所有桩位完成施工。
低压补喷到桩顶高后应迅速拔出注浆管，并清水冲洗管段，防止注浆管凝结堵塞。
本发明实施例中，采用高压旋喷桩试桩的施工方法，根据试桩施工的结果确定成桩施工的相关参数，提高了施工效率，确保了隧道地表的顺利加固。
本发明实施例中高压旋喷桩试桩的施工方法的另一个实施例包括：
步骤一、施工准备：进行地质勘查并了解工程附近管线、建筑物、构筑物和其他公共设施的结构情况，对需要迁改的管线进行迁改，完成施工场地的通电、通路、通水和土地平整。
工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作，所需勘察的地质因素包括：地形地貌、地层岩性及工程地质特征、水文地质条件和地震动参数等，建设项目在正式施工以前，施工现场应达到通水、通电、道路通和场地平整等条件的简称，即提供施工用水、用电和进出场地的道路，确保土地平整。
步骤二、桩位放样：通过全站仪测定高压旋喷桩的施工轴线并进行重复测验，确认施工轴线合格，利用钢尺和测线进行桩位的布设并用竹签钉紧，每一个桩位对应一根竹签，使桩孔中心移位偏差小于20mm。
全站仪，即全站型电子测距仪，是集水平角、垂直角、距离等测量功能于一体的测绘仪器***，广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域，根据施工图测量放出的施工轴线，上报给监理工程师审核合格后可以使用。
步骤三、钻机就位和钻孔准备：钻机就位，对桩机进行调平和对中处理，使钻杆和桩位偏差不超过5cm，调试空压机和泥浆泵，确认空压机和所述泥浆泵运转正常，检验钻杆长度，在钻塔旁标注深度线，使孔底标高满足预设的深度，进行低压射水实验，检查喷嘴和压力是否正常。
调整桩机的垂直度，使钻杆与桩位一致，偏差不超过5cm，钻孔垂直度误差小于1％，施工现场需配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。
步骤四、钻孔：启动钻机开始钻孔，按照预设的开孔口径、终孔口径和钻孔深度进行钻孔，并测量孔斜率，开孔口径不大于喷射管外径10cm，终孔口径大于喷射管外径2cm，终孔深度大于预设的开喷深度0.5-1.0m，孔斜率不大于0.5％。
钻孔终孔时，需测量钻杆钻具的长度，允许偏差不超过5cm，旋喷桩钻孔施工时需记录地层情况，一旦发现地层与设计不符应立即通知参建各方并调整旋喷桩设计参数。
步骤五、将水加入桶内，再加入报验合格的P.O42.5水泥，按照预设的水灰比在搅拌机中拌合均匀，得到混合物，P.O42.5水泥为水泥强度42.5的普通水泥，所述水灰比为1-1.5。
在水和水泥混合之前，还包括：计算单位浆量，单位浆量为单位时间喷射的浆量，计算公式为：Q＝(H/v)·q·(1+β)；其中，Q为浆量，单位为m3，H为旋喷长度，单位为m，q为单位时间喷浆量，单位为m3/min，β为损失系数，范围在0.1-0.2之间，v为提升速度，单位为m/min，根据单位浆量和喷射持续时间计算总浆量，确定水泥数量。
步骤六、对混合物进行一级过滤处理，得到中间过滤浆液并流入浆液池，一级过滤处理包括将混合物通过滤网过滤。
浆液应在旋喷前一小时以内配制，通过一级过滤处理过滤硬块砂石，避免堵塞管路和喷嘴，为防止水泥浆发生离析，可以根据需要加入适量的外加剂及掺合物。
步骤七、对中间过滤浆液进行二级过滤处理，得到目标过滤浆液，二级过滤处理包括通过泥浆泵将中间过滤浆液抽进过滤筛，进行二次过滤。
泥浆过滤筛是在普通过滤筛基础上加大进料口，为特殊筛分物料而设计的，泥浆过滤筛是大投料量、防止物料飞溅、易与观测筛网的机型。通过二级过滤处理，进一步将砂石筛除，得到目标过滤浆液。
步骤八、测量目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆，将水泥浆经高压管运送至钻机进行旋喷。
高压泵是为高压旋喷水泥浆提供高压动力的设备，用于建筑、公路等地基强化加固，亦可用于高压水射流辅助破岩落煤。
步骤九、当二重注浆管达到预设的深度，喷嘴达到预设的标高时，进行喷射注浆。
旋喷桩采用二重管法高压喷射注浆工艺，自下而上地连续作业，当喷管达到预定深度后，喷嘴就可同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。
步骤十、将水泥浆和压缩空气输送到二重注浆管的喷嘴，水泥浆流量大于30L/min，喷嘴旋转并自下而上提升进行喷射作业，旋喷提升速度为10-15cm/min，以大于20MPa的压力将水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将压缩空气从外喷嘴喷出。
喷嘴一边喷射一边旋转和提升，由下而上进行喷射作业，应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。
步骤十一、当喷射过程中出现喷射中断时，根据中断情况进行复喷搭接。
当喷射过程中拆卸喷射管时，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于0.1m；当喷射过程中因故中断时，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于0.5m；当喷射中断超过浆液初凝时间时，进行扫孔，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于1m。
步骤十二、当喷射过程中出现孔内漏浆时，根据漏浆程度采取措施。
当喷射过程中出现孔内漏浆时，钻杆和喷嘴停止提升并用水泥浆灌注，返浆正常后，钻杆和喷嘴重新开始提升；当喷射过程中孔内出现严重漏浆时，停止喷射并拔出喷射管，采取堵漏措施。
步骤十三、观察旋喷过程中的冒浆情况，确保冒浆量小于注浆量的20％，当冒浆量大于注浆量的20％或不冒浆时，查明原因并采取相应措施。
当流量不变而压力突然下降时，检查泄漏情况，必要时拔出注浆管检查密封性能；当出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则视为正常现象，适当进行复喷，若系附近有空洞或暗道，则继续注浆直至冒浆，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆直至冒浆，必要时使用速凝浆液；当冒浆量大于注浆量的20％时，提高旋喷压力，缩小喷嘴直径，或加快提升和旋转的速度。
步骤十四、拆除钻杆：当第一根钻杆超出地面时，停止压浆，在压力下降后迅速拆除钻杆，当第一根钻杆上升到桩顶预设的标高时，对旋喷桩顶部进行1-2m的低压补喷。
当钻杆提升到桩顶设计标高时，为避免拌合机混合后，因浆液流失出现缩水，造成旋喷桩顶部凹穴，需进行1-2m的低压补喷。
步骤十五、冲洗和移动钻机：当低压补喷完成后，冲洗钻杆和喷嘴并移动钻机，进行下一个桩位的作业，直至所有桩位完成施工。
低压补喷到桩顶高后应迅速拔出注浆管，并清水冲洗管段，防止注浆管凝结堵塞。
本发明实施例中，采用高压旋喷桩试桩的施工方法，根据试桩施工的结果确定成桩施工的相关参数，提高了施工效率，确保了隧道地表的顺利加固。
请参阅图2，图2为本发明实施例中高压旋喷桩试桩桩位布置图，包括：
12组试桩，每组2根，共计24根，桩长为16.5m，桩径为0.6m，纵横间距为1.2m，按图2所示位置摆放。
请参阅表1，表1为本发明实施例中工艺实验室配比一览表，包括：
表1
12组旋喷桩对应的水灰比和水泥掺入量，其中，第一到第四组的水灰比均为1:1，第五到第八组的水灰比均为1.25:1，第九到第十二组的水灰比均为1.5:1，第一、第五、第九组的水泥掺入量均为140kg/m，第二、第六、第十组的水泥掺入量均为160kg/m，第三、第七、第十一组的水泥掺入量均为180kg/m，第四、第八、第十二组的水泥掺入量均为200kg/m。
请参阅表2，表2为本发明实施例中旋喷桩施工主要技术参数参考表，包括：
表2
水泥浆的压力为20-40MPa，水泥浆的流量为80-120L/min，空气压力为0.7-0.8MPa，水灰比为1-1.5，钻杆提升速度为10-15cm/min，钻杆旋转速度为10-15r/min，喷嘴直径为2.4mm，高压管长度小于50m。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，所述高压旋喷桩试桩的施工方法包括以下步骤：
步骤一、施工准备：进行地质勘查并了解工程附近管线、建筑物、构筑物和其他公共设施的结构情况，对需要迁改的管线进行迁改，完成施工场地的通电、通路、通水和土地平整；
步骤二、桩位放样：通过全站仪测定高压旋喷桩的施工轴线并进行重复测验，确认所述施工轴线合格，利用钢尺和测线进行桩位的布设并用竹签钉紧，每一个桩位对应一根竹签，使桩孔中心移位偏差小于20mm；
步骤三、钻机就位和钻孔准备：钻机就位，对桩机进行调平和对中处理，使钻杆和桩位偏差不超过5cm，调试空压机和泥浆泵，确认所述空压机和所述泥浆泵运转正常，检验钻杆长度，在钻塔旁标注深度线，使孔底标高满足预设的深度，进行低压射水实验，检查喷嘴和压力是否正常；
步骤四、钻孔：启动钻机开始钻孔，按照预设的开孔口径、终孔口径和钻孔深度进行钻孔，并测量孔斜率，所述开孔口径不大于喷射管外径10cm，所述终孔口径大于喷射管外径2cm，所述终孔深度大于预设的开喷深度0.5-1.0m，所述孔斜率不大于0.5％；
步骤五、制备水泥浆：按照预设的水灰比将水和水泥混合，并利用搅拌机搅拌均匀，得到混合物，对所述混合物进行一级过滤处理和二级过滤处理，得到目标过滤浆液，测量所述目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆；
步骤六、旋喷作业：当二重注浆管达到预设的深度时，将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述钻杆和喷嘴旋转并自下而上进行喷射作业，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况；
步骤七、拆除钻杆：当第一根钻杆超出地面时，停止压浆，在压力下降后迅速拆除钻杆，当所述第一根钻杆上升到桩顶预设的标高时，对旋喷桩顶部进行1-2m的低压补喷；
步骤八、冲洗和移动钻机：当所述低压补喷完成后，冲洗所述钻杆和喷嘴并移动钻机，进行下一个桩位的作业，直至所有桩位完成施工。
2.根据权利要求1所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，所述按照预设的水灰比将水和水泥混合，并利用搅拌机搅拌均匀，得到混合物，对所述混合物进行一级过滤处理和二级过滤处理，得到目标过滤浆液，测量所述目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆包括：
将水加入桶内，再加入报验合格的P.O42.5水泥，按照预设的水灰比在搅拌机中拌合均匀，得到混合物，所述P.O42.5水泥为水泥强度42.5的普通水泥，所述水灰比为1-1.5；
对所述混合物进行一级过滤处理，得到中间过滤浆液并流入浆液池，所述一级过滤处理包括将所述混合物通过滤网过滤；
对所述中间过滤浆液进行二级过滤处理，得到目标过滤浆液，所述二级过滤处理包括通过泥浆泵将所述中间过滤浆液抽进过滤筛，进行二次过滤；
测量所述目标过滤浆液的水灰比，并进行高压泵加压处理，生成水泥浆，将所述水泥浆经高压管运送至钻机进行旋喷。
3.根据权利要求2所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，在所述按照预设的水灰比将水和水泥混合之前，所述方法还包括：
计算单位浆量，所述单位浆量为单位时间喷射的浆量，计算公式为：
Q＝(H/v)·q·(1+β)；
其中，Q为浆量，单位为m3，H为旋喷长度，单位为m，q为单位时间喷浆量，单位为m3/min，β为损失系数，范围在0.1-0.2之间，v为提升速度，单位为m/min；
根据所述单位浆量和喷射持续时间计算总浆量，确定水泥数量。
4.根据权利要求1所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，所述当二重注浆管达到预设的深度时，将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述钻杆和喷嘴旋转并自下而上提升进行喷射作业，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况包括：
当二重注浆管达到预设的深度，喷嘴达到预设的标高时，进行喷射注浆；
将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述水泥浆流量大于30L/min，所述喷嘴旋转并自下而上提升进行喷射作业，旋喷提升速度为10-15cm/min，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出；
当喷射过程中出现喷射中断时，根据中断情况进行复喷搭接；
当喷射过程中出现孔内漏浆时，根据漏浆程度采取措施；
观察旋喷过程中的冒浆情况，确保冒浆量小于注浆量的20％，当所述冒浆量大于注浆量的20％或不冒浆时，查明原因并采取相应措施。
5.根据权利要求4所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，所述若喷射过程中出现喷射中断，则根据中断情况进行复喷搭接包括：
当喷射过程中拆卸喷射管时，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于0.1m；
当喷射过程中因故中断时，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于0.5m；
当喷射中断超过浆液初凝时间时，进行扫孔，恢复喷射后进行复喷，搭接长度不小于1m。
6.根据权利要求4所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，所述若喷射过程中出现孔内漏浆，则根据漏浆程度采取措施包括：
当喷射过程中出现孔内漏浆时，所述钻杆和喷嘴停止提升并用水泥浆灌注，返浆正常后，所述钻杆和喷嘴重新开始提升；
当喷射过程中孔内出现严重漏浆时，停止喷射并拔出喷射管，采取堵漏措施。
7.根据权利要求4所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，所述观察旋喷过程中的冒浆情况，确保冒浆量小于注浆量的20％，当所述冒浆量大于所述注浆量的20％或不冒浆时，查明原因并采取相应措施包括：
当流量不变而压力突然下降时，检查泄漏情况，必要时拔出注浆管检查密封性能；
当出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则视为正常现象，适当进行复喷，若系附近有空洞或暗道，则继续注浆直至冒浆，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆直至冒浆，必要时使用速凝浆液；
当所述冒浆量大于所述注浆量的20％时，提高旋喷压力，缩小喷嘴直径，或加快提升和旋转的速度。
8.根据权利要求1所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，在所述当二重注浆管达到预设的深度时，将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述钻杆和喷嘴旋转并自下而上进行喷射作业，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况之前，所述方法还包括：
修建排污***，将所述高压旋喷桩施工过程中产生的废浆液引入沉淀池，得到沉淀后的清水和沉淀后的泥土，所述沉淀后的清水根据场地条件进行无公害排放，所述沉淀后的泥土在开挖基坑时运走。
9.根据权利要求1所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，在所述当二重注浆管达到预设的深度时，将所述水泥浆和压缩空气输送到所述二重注浆管的喷嘴，所述钻杆和喷嘴旋转并自下而上进行喷射作业，以大于20MPa的压力将所述水泥浆从内喷嘴喷出，并以大于0.7MPa的压力将所述压缩空气从外喷嘴喷出，观察旋喷过程中的冒浆情况之后，所述当第一根钻杆超出地面时，停止压浆，在压力下降后迅速拆除钻杆，当所述第一根钻杆上升到桩顶预设的标高时，对旋喷桩顶部进行1-2m的低压补喷之前，所述方法还包括：
充填回灌，将输浆管***孔内浆面以下2m，输入注浆时所用浆液进行充填灌浆，直到孔口浆面不再下沉。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的高压旋喷桩试桩的施工方法，其特征在于，在所述当所述低压补喷完成后，冲洗所述钻杆和喷嘴并移动钻机，进行下一个桩位的作业，直至所有桩位完成施工之后，所述方法还包括：
质量检验，在成桩7天后，开挖桩头，开挖深度超过停浆面下0.5m，检查桩身的均匀性并测量成桩直径，在成桩28天后，调用双管单动取样器，在所述成桩直径的四分之一处垂直钻孔取芯，取不同深度的3个试样做无侧限抗压强度试验。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210129 |
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