高压旋喷桩施工方案及工艺
一、编制依据
《客运专线铁路路基工程施工指南》（TZ212-2005）
《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号 《宁安铁路旋喷桩设计图》图号为宁安（三院）施路通-15 《宁安铁路路基施工图》图号为宁安（三院）施路通-001 《铁路工程土工试验规程 》TB10102-2004 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
二、工程概况
宁安铁路DK160+788.61～DK160+910段地基采用高压旋喷桩处理，桩径0.6m，间距1.5m，正方形布置，桩底打入基岩顶面。共有1321根桩，桩长10-12m，共14084m。
三、地质岩层
该段地层厚度10-12m，上部为粉质粘土，褐黄色，硬塑～软塑，局部夹细角砾；石灰岩：青灰色，薄层状结构，节理发育，弱风化。
四、施工准备
1、人员组织：我分部人员已按要求进入施工现场，积极开展各项施工准备工作。本工艺试验施工主要进场人员如下：
○1. 施工负责人：孟祥志 ○2.技术负责人：郭剑 ○3. 机械负责人：王黎明 ○4.试验负责人：孔凡强 ○5. 测量负责人：张庆军 ○6.材料负责人：逯世文 ○7. 质检员：任山松 ○8.安全员：张学宗 2、机械设备配备：
主要机具设备
序号 1 2 名 称 高压泥浆泵 高压旋喷钻机 规格、型号 Y-2型液压泵（300kg/cm2） 单 位 台 台 数量 1 1 备注 3 4 5 6 泥浆搅拌机 单管 高压胶管 流量计 19mm~22mm 台 套 套 台 1 1 1 1 3、选用材料及配合比
（1）设计要求： 旋喷桩桩身28天龄期无侧限抗压强度不小于2.0Mpa；室内混合料试块标养28天立方体抗压强度不宜小于3.0Mpa。 水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量比不少于40%（湿土重量比），水泥浆水灰比1:1，比重1.54。
（2）室内配合比试验
水泥：安徽省芜湖狄港金鑫水泥厂生产的‘金刀牌’P.O42.5水泥。 根据实验室《旋喷桩配合比选定报告》选定用料为：
每m3材料用量（㎏） 每延米桩材料用量（㎏） 每延米桩注浆量（L） 立方体抗压强度 （Mpa） C 814 724 905
W 814 724 724 C 230 205 256 W 230 205 256 J 299 266 332 7d 2.9 2.7 3.2 28d / 4、成桩工艺：采用高压旋喷单管法施工。根据试验桩桩径大小，旋喷桩施工确定为单管法施工工艺，单管法是利用钻杆把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，注入土层预定深度后，用高压泥浆砂等装置，以20Mpa左右的压力，把浆液从喷嘴中射出，破坏土体，同时旋转提升钻杆，使浆液和土体上崩裂下来的土搅拌均匀，凝固后，在土中形成固结体。
五、施工方案及工艺
本次试桩6根，桩间距为1.5m，正方形布置。钻杆旋转速度控制在10～20r/min，拔管速度0.05～0.25m/min；每米的水泥用量为230Kg。
1、施工设备
单管旋喷注浆机由钻机、高压泥浆泵、搅拌机、水泥仓等部分组成。其结构原理见下图：
水箱高压泥浆泵钻机注浆管浆桶搅拌机水泥仓喷头旋喷固结体
图3 单管旋喷注浆示意图
2、技术要求
高压注浆喷射用浆液必须搅拌均匀，每次搅拌时间不得少于3min。浆液使用过程中应对浆液进行不间断的轻微搅拌，避免浆液沉淀。水泥浆液应经过筛网过滤，避免喷嘴堵塞。 实际钻孔与设计桩位偏差不大于50mm。分段提升钻管的搭接长度不得小于100mm（一根钻杆完成后，要拆除一根钻杆继续喷浆，恢复喷浆时，钻杆应回落100mm再喷浆，防止喷浆分段，造成断桩）。
3、施工工艺
（1）施工准备：场地施工前挖除地表植物根系并将场地平整，地表碾压至K30≥60MPa。由测量人员定出桩位并复核无误，钻机、压浆机就位并联动试车，使压力正常，钻进和提升速度符合设计要求。以压力输送浆液的泵与钻机的距离宜在30~50m内，不应超过50m，防止压力损失。 （2）施工程序
钻钻机就位插高压喷射注浆作业调整钻架角度孔管试喷拔射结管束器械清洗打喷管泥浆的排泄处理作业 高压喷射注浆施工流程图 高压喷射注浆施工流程图①、启动钻机：使钻头对准桩中心，带有喷嘴的注浆管贯入土中，喷嘴达到基岩后，即可按试验规定的提升速度，由下而上地喷射注浆，钻杆作旋转提升，成圆柱状桩；钻杆作自下而上提升，成壁状结构，钻杆作一定角度转动提升。待到达设计标高后，关闭机器，清洗注浆管，备作下一根桩使用。
②、补桩头：施工完成一个桩后，移机至下一个桩，为防止相邻桩串浆，可采用间隔打的方式进行。已制成的桩，由于浆液收缩，桩头会形成比设计标高低的缺陷，可以用以下二种方法补救：一是根据高压喷射注浆法收缩约为柱长的1/10的经验，在施工时桩顶上预加收缩值；二是喷射注浆结束后，浆液终凝前，用注浆管补足收缩值接到设计标高。
③、施工记录：逐桩进行记录成桩起讫时间、旋喷深度、有效加固深度、浆液比重及数量、输浆压力、每分钟泵出浆量、整个桩输入总浆量，压浆泵的压力和提升速度、机械故障时断桩处理情况等等。把异常情况记录齐全，并分析原因，及时补救之。对需要扩大加固范围的，可补桩或采用复喷的主要参数均应记录。
4、冒浆的处理
在旋喷过程中，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%者为正常现象；超过20%者或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施：
若系地层中有较大空隙引起的冒浆，则可在浆液中掺加适量的速凝剂，缩短固结时间，
使浆液在一定的土层范围内凝固。另外，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后在继续正常旋喷。
冒浆过大的主要原因，一般是有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致。减少冒浆量的措施有三种：提高喷射压力；适当缩小喷咀孔径；加快提升和旋转速度。对于冒出地面的浆液，可经过滤，沉淀除去杂质砂粒和调整浓度后，予以回收再利用。 六、施工注意事项
1、流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查密封性能。
2、出现不冒浆或断续冒浆时，若是土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若是附近有空洞，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待浆液凝固后重新注浆。
3、压力陡增超过最高限制、流量为零、停机后压力仍不变动时，则可能是喷嘴堵塞。 4、当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时，卸管后喷射的搭接长度不得小于0.1m。
5、本次旋喷桩所用水泥采用强度等级为P42.5的普通硅酸水泥，暂不加入外加剂。 6、浆液应准备充足，一根桩的用量按下式计算： 桩喷浆量Q（L/根）可按下式计算：
Q?Hq(1??) v式中 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，暂取0.2。
7、射水试验压力可选用0.5Mpa。钻孔射水压力由0.5 Mpa增至1.0 Mpa。旋喷时的压力可在14~24 Mpa之间。
8、旋喷时应先喷浆后旋转和提升。在旋喷过程中应保持连续性。
9、钻孔垂直度不应大于1%，固结体有效直径不小于设计直径。高压喷射注浆体施工完成后，未达到养护龄期28d时不得投入使用。
高压旋喷桩施工方案及工艺
