CN101429766B - 一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺。其包括以下步骤：1、确定高压旋喷桩的中心点；2、采用引孔机械在中心点处进行引孔，直到穿透砼基础及塘渣层；3、高喷桩机就位，将高喷桩机调整平稳，使其钻头对准中心点，并调整钻杆角度使之与设计桩倾斜角度一致；4、开启高喷桩机的高压高压泵，待正常运转后，再缓慢下沉钻具钻进成孔的同时向注浆孔内送水，直至到达设计标高；5、将拌制好的化学浆液倾入过滤集料斗，将高压泵由送水改为送浆，开启高压泵送浆，并停留在桩底喷射20-40秒，然后边旋转边提升，至设计桩顶标高为止。与现有技术相比，本发明具有适用于表层较硬的各种不同土质，且施工效率高、成本低、设备损耗小，可以适合不同施工环境的优越性。
Description
技术领域
本发明为建筑工程地基处理领域中，一种用于地基加固的高压旋喷桩施工工艺。
背景技术
目前传统使用的用于地基加固的高压旋喷桩施工方法通常是在确定桩中心位置后，利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层设计标高，以高压设备使化学浆液以高压流的形式从喷嘴中喷射出来，冲击旋切土体，同时钻杆一边以一定的速度旋转，一边以一定的速度逐渐向上提升，使浆液与土粒强制混合，待浆液凝固后，便在土中形成一个具有一定强度的固结体。该方法具有施工方便，工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等优点，而且土体因旋喷施工过程中的压缩，也提高了承载能力，与固结体共同作用，形成承载能力显著提高的复合地基。因此，高压旋喷桩在建筑领域得到了广泛的应用。如申请号为200510051547.5的中国发明专利公开了一种往复式高压喷射灌浆地基防渗加固方法和设备，融钻孔和高喷为一体，在钻杆内安装水或浆和气高压喷射管路，配备输送浆、水和气及提升设备，将钻灌一体的步履式台车移动至钻孔位置，进行钻进施工，钻进时高压注浆泵输送高压介质，需要时打开空压机输送高压气体，高压介质对钻孔周围原始地层进行喷射、切割形成空腔，并制成混合液体，到达设计深度后再由下而上进行高压喷射灌浆。但是该方法采用高喷桩机直接下钻成孔，靠桩机的自重进行钻杆下沉，只适用表层为软弱土层的成桩。而在实际施工过程中，满足这种施工条件的施工场地较少，多数场地表层均为塘渣层或杂填土层，给钻机下钻造成困难；如果强行下钻，则极易造成设备的损耗。因此，采用上述方法，施工时存在设备损耗高，施工效率低下，施工工期长，甚至导致无法施工等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种施工简单方便、施工效率高、设备损耗少、成本低而且适用于各种土质的地基加固的高压旋喷桩施工工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，包括以下步骤：
(1)按施工图纸确定高压旋喷桩的中心点；
(2)采用引孔机械在中心点处进行引孔，直到穿透硬质地层；
(3)高喷桩机就位，将高喷桩机调整平稳，使其钻头对准中心点，并调整钻杆角度使之与设计桩倾斜角度一致；
(4)开启高喷桩机，待正常运转后，再缓慢下沉钻具钻进，同时开启高压泵向注浆孔内送水，直至到达设计深度；
(5)将拌制好的化学浆液倾入过滤集料斗，将高压泵由送水改为送浆，开启高压泵送浆，在桩底喷射10-40秒钟(具体要根据不同的桩径、土质确定旋喷停留时间)，然后边旋转边提升，旋转速度和提升速度都按照设计规范要求进行，直至达到设计桩顶标高为止。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术措施还包括：
上述的步骤(2)中的引孔是采用动力冲孔，成孔直径为11厘米至20厘米。
上述的步骤(2)中的引孔是采用钻机成孔，其是利用钻杆旋转进行成孔，成孔直径为11厘米至60厘米。
上述的步骤(2)中的引孔是采用潜风钻引孔，其采用空气压缩机提供动力进行潜孔冲击旋转成孔，成孔直径为6.5厘米至16.8厘米。
上述的步骤(5)中的化学浆液主要是采用水和水泥按照1∶0.8～1.5的比例配置；在放料顺序中，应先在搅拌桶内放入清水，再根据水灰比倒入水泥及外加剂，搅拌时间至少为3分钟。
上述的步骤(5)中的旋转速度是0--115转/分钟，提升速度是0-1.1m/min
上述的步骤(5)完成后，采用化学浆液进行二次回灌。
上述的二次回灌是利用高喷桩机进行二次高压旋喷注浆，提升速度减慢，直到桩孔内浆液面不再下沉为止。
上述的二次回灌是利用高压管输送一定压力的化学浆液直接输送至桩孔内的设计标高进行低压注浆，直到桩孔内浆液面不再下沉为止。
与现有技术相比，本发明在高喷桩机下钻之前，采用引孔机械在中心点处进行引孔，直到穿透砼基础及塘渣层。由于引孔机械可以穿透砼基础及塘渣层等硬质地层，然后在此基础上再采用高喷桩机进行施工，因此，可以适用于表层较硬的各种不同土质，施工效率高，而且设备损耗小，成本低。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施案例1
本项目为宁波钢厂地基加固工程，施工场地为长方型，长600余米，宽24米，两边各有两条输送带基础，桩位离基础最近约20cm。总工期为90天；桩型采用高压旋喷桩，桩长为5-14.5米，桩径800mm，间距1.5米，梅花型布置，工程量总共约为7万米(成桩总长)。地质情况，表层为回填塘渣层约2.5-4米较为密实，下层为淤泥质粘土层。设计意图是要将整个场地胶结成块，增大受力面积，提高承载力。
施工难点：塘渣层高喷桩成孔困难不易下钻、工期较紧、两侧桩位离设备基础距离近、设备损耗大。
为了能解决工程中的复杂难点问题，我方主要采用了两种工艺，简要步骤及注意事项如下：
(1)定位
确定高压旋喷桩的中心点，在本实施案例中，现场桩定位根据业主提供的基准点以及现场设备基础的相对位置进行施工测量放线，并在地坪或设备基础上用不同颜色进行标示确定桩的中心点，再根据桩中心点进行引孔。
(2)引孔
引孔工艺一：
动力冲孔主要是利用常用的破碎机的动力头和长杆锤头进行冲孔，直至穿透塘渣层为止，在本工程中其成孔直径为16厘米，此直径满足下钻钻杆直径；
注意事项：
1.在锤头定位中要保证锤杆的垂直度。
2.保护桩孔，为了防止塌孔或大的块石掉入孔内导致已引桩孔破坏，在成孔后立刻用砂进行回灌，并作好孔位记号。
优点：
效率高，一台冲孔机可以配合多台高喷机进行施工。
成本低，与其它引孔设备相比可省2/3。
设备损耗少，能适应不同的塘渣层及杂填土层。
引孔工艺二：
采用潜风钻进行引孔主要是利用空气压缩机提供动力进行潜孔成孔，本工程该设备主要用于两侧靠设备基础距离较近的桩进行引孔，直至穿透塘渣层或杂填层为止，成孔直径为15cm，此直径满足下钻钻杆直径。
注意事项：
1.在锤头定位中要保证锤杆的垂直度。
2.保护桩孔，为了防止塌孔或大的块石掉入孔内导致已引桩孔破坏，在成孔后立刻用砂进行回灌，并作好孔位记号。
优点：
效率较高，一台机械可以配合两台高喷机进行施工。
设备损耗少，能适应不同的塘渣层及杂填土层。
机械小移动及拆装方便，可适用于不同环境及场地(包括室内施工)。
(3)高喷桩机就位，将高喷桩机调整平稳，使其钻头对准中心点，并调整钻杆角度使之与设计桩倾斜角度一致；
(4)开启高喷桩机，待正常运转后，再缓慢下沉钻具钻进，同时开启高压泵向注浆孔内送水，此做法目的主要是避免下钻过程中泥土堵塞注浆口，直至到达设计深度；
(5)将拌制好的化学浆液倾入过滤集料斗，将高压泵由送水改为送浆，开启高压泵送浆，并停留在桩底喷射30秒钟，然后边旋转边提升，旋转速度是20转/分钟，提升速度是20厘米/分钟，直至设计桩顶标高为止。其中，化学浆液是采用水和普通硅酸盐水泥按照1∶1.2的比例配置；在放料顺序中，应先在搅拌桶内放入清水，再根据水灰比倒入水泥，搅拌时间为3分钟；
(6)喷射灌浆结束后，由于化学浆液在受压力的状态下沿土层中的孔隙会渗透，导致化学浆液面下沉，使桩顶的标高不足。为了解决上述情况，步骤(5)完成后，采用化学浆液进行二次回灌。其中二次回灌是利用高喷桩机进行二次高压旋喷注浆，提升速度减慢，直到桩孔内浆液面不再下沉为止。
本实施案例具有效率高，施工成本低，工期短，设备损耗少，能穿透塘渣层和夹层等优点。
实施案例2
本工程为浙江军港船厂船坞扩建项目，主要桩型采取高压旋喷，桩径1.2m，桩长为5-12米。地质情况：水深8米，水底下砼基础厚度为2.5米，回填砾石层为1-2米不等，最底部为基岩。设计意图是想通过高喷桩把砼底部的砾石层进行胶结，防止施工中在海水强大水压力下渗透该层，造成施工困难。
施工难点：主要引孔困难，要穿透2.5米的砼层及砾石层。
为了能解决工程中的该难点问题，我方经研究采用了钻机引孔工艺，根据本工程特点简要步骤及注意事项如下：
(1)定点
确定高压旋喷桩的中心点，由于表层有8米深的水，不能采用常规的定位；故采用在平台架上根据施工图纸拉十字线，用不同颜色的笔作好记号进行定位。
(2)引孔工艺
采用钻机进行引孔，利用钻机动力带动钻杆高速旋转，穿过混凝土层及砾石层成孔，本工程成孔直径为128mm，此直径满足高喷钻杆直径要求。
注意事项：
1.按照定位点钻机旋转引孔，要时刻注意钻杆的垂直度。
2.在穿过砼层后要沿钻杆安装套管，防止在砾石层造成塌孔。
3.保护桩孔，为了防止塌孔或大的块石掉入孔内导致已引桩孔破坏，在成孔后立刻用砂进行回灌，并在孔口处插入9米的钢筋引出水面作好孔位记号。
4.高喷桩钻杆沿钢筋直接下钻找孔，确认孔位正确后进行施工。
优点：
效率较高，一台机械可以配合两台高喷机进行施工。
设备损耗少，能适应不同的杂填土层及砼设备基础。
机械小移动及拆装方便，可适用于不同环境及场地，其中包括室内施工。
(3)高喷桩机就位，将高喷桩机调整平稳，使其钻头对准中心点，并调整钻杆角度使之与设计桩倾斜角度一致。
(4)开启高喷桩机，待正常运转后，再缓慢下沉钻具钻进，同时开启高压泵向注浆孔内送水，直至到达设计深度。
(5)将拌制好的化学浆液倾入过滤集料斗，将高压泵由送水改为送浆，开启高压泵送浆，并停留在桩底喷射40秒钟，然后边旋转边提升，旋转速度是20转/分钟，提升速度是15厘米/分钟，直至设计桩顶标高为止。其中化学浆液是采用水和普通硅酸盐水泥按照1∶0.8的比例配置；在放料顺序中，应先在搅拌桶内放入清水，再根据水灰比倒入水泥及外加剂，搅拌时间为5分钟。
本实施案例适用于混凝土基础、塘渣、岩层及不同土层的成孔，成孔最深深度可达到80米，具有施工占地面小，深度深，成孔直径变幅大，可以满足不同高压旋喷桩钻杆粗细工艺需要，能穿透不同土层的优点。
根据上述的实施案例中，在喷射过程作业人员应及时的作好施工记录，值班技术人员应随时检查各环节运行情况及各种工艺上的参数，并据具体情况采取下列措施：
一、接、卸换管要快，防止塌孔和堵嘴；
二、喷射因故障中断，应酌情处理：
1、因机械故障或突然停电停水，要及时的清理机械内的浆液，防止由于停顿时间长导致浆液在机械内凝固；要尽量缩短中断时间，及早恢复灌浆。
2、如中断时间超过1小时，要采取补救措施。
3、恢复喷射时，喷射管要多下0.1m，保证凝结体的连续性。
4、不同地质采用不同引孔方法。
本发明的方法不仅能应用于地基的加固，还可以应用于其他方面，比如当基础底拖空严重时，为了能填充密实可根据现场情况在四周增加注浆孔或按照施工图纸上布置。注浆的主要效果是随着土体的压密和浆液的挤入，将在压浆点周围形成灯泡形空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上台力，从而引起地层局部隆起达到拖空处填实效果，从而起到纠正地面建筑物不均匀沉降的作用。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。
Claims (9)
1.一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)按施工图纸确定高压旋喷桩的中心点；
(2)采用引孔机械在中心点处进行引孔，直到穿透硬质地层；
(3)高压旋喷桩机就位，将高喷桩机调整平稳，使其钻头对准中心点，并调整钻杆角度使之与设计桩倾斜角度一致；
(4)开启高喷桩机，待正常运转后，再缓慢下沉钻具钻进，同时开启高压泵向注浆孔内送水，直至到达设计深度；
(5)将拌制好的化学浆液倾入过滤集料斗，将高压泵由送水改为送浆，开启高压泵送浆，并停留在桩底喷射10秒钟至40秒钟，然后边旋转边提升，旋转速度和提升速度都按照设计规范要求进行，直至设计桩顶标高为止。
2.根据权利要求1所述的一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的步骤(2)中的引孔是采用动力冲孔，成孔直径为11厘米至20厘米。
3.根据权利要求1所述的一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的步骤(2)中的引孔是采用钻机成孔，其是利用钻杆旋转进行成孔，成孔直径为11厘米至60厘米。
4.根据权利要求1所述的一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的步骤(2)中的引孔是采用潜风钻引孔，其采用空气压缩机提供动力进行潜孔冲击成孔，成孔直径为6.5厘米至16.8厘米。
5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的步骤(5)中的化学浆液是采用水和水泥按照1∶0.8～1.5的比例配置；在放料顺序中，应先在搅拌桶内放入清水，再根据水灰比倒入水泥及外加剂，搅拌时间至少为3分钟。
6.根据权利要求5所述的一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的步骤(5)中的旋转速度是0转/分钟至115转/分钟，提升速度是0m/min至1.1m/min。
7.根据权利要求6所述的一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的步骤(5)完成后，采用所述的化学浆液进行二次注浆。
8.根据权利要求7所述的一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的二次注浆是利用高喷桩机进行二次高压旋喷注浆，提升速度减慢，直到桩孔内浆液面不再下沉为止。
9.根据权利要求7所述的一种地基加固的高压旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的二次注浆是利用高压管输送一定压力化学浆液直接输送至桩孔内的设计标高进行低压注浆，直到桩孔内浆液面不再下沉为止。
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