CN107299633A - 一种利用高压旋喷技术提高桩的承载力的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用高压旋喷技术提高桩的承载力的施工方法，包括以下步骤：根据地质勘探报告选择持力层土层以及设定预制桩的桩位和标高；在设计桩位处通过锤击或静压的方法将预制桩沉至设计标高处；通过预制桩上的预制桩孔将喷射灌浆管伸入预制桩端；进行高压旋喷作业。本发明结合了预制桩施工和高压旋喷桩施工两项施工技术，即克服了常规预制桩地基持力层土层选用的局限性，又由于采用了预制桩孔代替高压旋喷桩钻孔，避免了高压旋喷桩钻孔常见的塌孔缺陷及成孔过程中泥浆护壁带来的环境污染，操作方便快捷，经济效益好，性能可靠。

Description

一种利用高压旋喷技术提高桩的承载力的施工方法

技术领域

本发明涉及地基施工技术领域，具体来说，涉及一种利用高压旋喷技术提高桩的承载力的施工方法。

背景技术

在建筑物或构筑物设计中，若地基的软弱土层较厚，采用浅埋基础不能满足地基强度和变形要求，常设计采用桩基。预制管桩和空心方桩是目前采用较多的两种桩型，当持力土层较差或土层分布不均匀时，桩基承载力往往达不到设计承载力要求时，通常采取以下几种方法：

1、增加桩的数量：通过增加桩的数量来弥补桩承载力不足的问题。此方案一方面需要增加、一定数量的桩，另一方面需要增加上部基础尺寸，在补桩数量较多的情况下，不够经济。

2、增加桩长：通过增加桩长，使桩端贯入地质条件更好的土层，来解决承载力不足的问题。此方案受制于地质条件很明显，如果可作为桩端持力层的土层较深，则该方案极不经济。

3、采用复合载体桩，通过复合载体让上部荷载通过桩下面的复合载体，传递到较好的层上，目前的复合载体桩通常使用碎砖或碎石在桩端形成夯实的散体填充料，挤压土体和影响土体造成影响，以获得最大的承载能力。此方案施工工艺相对复杂，质量控制比较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提出一种利用高压旋喷技术提高桩的承载力的施工方法，以克服现有技术中存在的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用高压旋喷技术提高桩的承载力的施工方法，包括以下步骤：

1)根据地质勘探报告选择持力层土层以及设定预制桩的桩位和标高；

2)在设计桩位处通过锤击或静压的方法将预制桩沉至设计标高处；

3)通过预制桩上的预制桩孔将喷射灌浆管伸入预制桩端；

4)进行高压旋喷作业。

进一步的，步骤1)中的持力层土层包括淤泥土层、淤泥质土层、流塑土层、软塑土层、可塑黏性土土层、粉土土层、砂土土层、黄土土层、素填土土层和碎石土土层中的一种或多种。

进一步的，步骤2)中先打出桩孔，然后再通过锤击或静压的方法将预制桩沉至设计标高处。

进一步的，打桩孔时，每打进5m时用水平尺测量机身水平和立轴垂直一次。

本发明的有益效果：本发明结合了预制桩施工和高压旋喷桩施工两项施工技术，即克服了常规预制桩地基持力层土层选用的局限性，又由于采用了预制桩孔代替高压旋喷桩钻孔，避免了高压旋喷桩钻孔常见的塌孔缺陷及成孔过程中泥浆护壁带来的环境污染，操作方便快捷，经济效益好，性能可靠。

附图说明

图1是本发明所述的施工方法的流程图；

图2是本发明所述的施工装置的结构示意图；

图3是本发明所述的施工方法形成的旋喷固结体的结构示意图。

图中所示：

1-搅拌机；2-水泥仓；3-水箱；4-浆桶；5-高压泥浆泵；6-钻机；7-注浆管；8-喷头；9-预制桩；10-渗透层；11-压缩层；12-搅拌混合层；13-硬化剂主体层；14-旋喷固结体。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明所述施工方法的适用范围：

此发明相较于常规的预制桩对桩端持力层的选择，对于淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等土层同样适用。但对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用。

如图1-2所示，根据本发明的实施例所述的一种利用高压旋喷技术提高桩的承载力的施工方法，包括以下步骤：

一、施工前的准备

(1)高压喷射注浆法所用灌浆材料，主要是水泥和水，必要时加入少量外加剂；

(2)主要施工机具和设备的准备。如图2所示，包括搅拌机、水泥仓、水箱、浆桶、高压泥浆泵、钻机、注浆管、喷头和预制桩。

(3)施工现场(作业要求)。1、平整场地，清除地面和地下可移动障碍，应采取防止施工机械失稳的措施；2、建齐施工用的临时设施，如供水、供电、道路、临时房屋、工作台以及材料库等；3、施工平台应做到平整坚实，风、水、电应设置专用管路和线路；4、施工单位应制定环境保护措施，施工现场应设置废水、废浆处理和回收系统；5、施工现场应布置开挖冒浆排放沟和集浆坑；6、施工前应测量场地范围内地上和地下管线及构筑物的位置；7、基线、水准基点，轴线桩位和设计孔位置等，应复核测量并妥善保护；8、机械组装和试运转应符合安全操作规程规定；9、施工前应设置安全标志和安全保护措施。

二、施工步骤

(1)测量放线：根据设计的施工图和坐标网点测量放出施工轴线。

(2)确定孔位：在施工轴线上确定孔位，编上桩号、孔号、序号，依据基准点进行测量各孔口地面高程。

(3)钻机造孔：可采用泥浆护壁回转钻进、冲击套管钻进和冲击回转跟管钻进等方法。

1)钻机6主钻杆对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，钻机要垫平稳牢固。2)钻孔口径应大于喷射管外径20～50mm，以保证喷射时正常返浆、冒浆。3)开钻前由项目部技术组下达造孔通知书，报监理工程师批准后开钻。4)造孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次，以保证钻孔垂直。5)钻进过程中为防止塌孔采用泥浆护壁，黏土泥浆容重一般为1.1～1.25g/cm³。6)钻进过程中随时注意地层变化，对孔深、塌孔、漏浆等情况，要详细记录。7)施工场地勘察资料不详时，每间隔20m布置一先导孔，查看终孔时地层变化。8)钻孔终孔深度应大于开喷深度0.5～1.0m，以满足少量岩粉沉淀和喷嘴前端距离。9)终孔后将孔内残留岩芯和岩粉捞取置换干净，换入新的泥浆，保证高喷顺利下管。10)孔深达到设计深度后，进行孔内测斜，孔深小于30m时，孔斜率不大于1％。11)钻孔完成后及时将孔口盖好，以防杂物掉入孔内。12)钻孔记录要填写清楚、整洁，经监理、质检员、施工员签字后当天交技术组。13)采取套管跟管钻进方法时，在起拔套管前应向孔内注满优质护壁泥浆。14)当采用振冲沉管时，应保证机架和沉管(喷射管)的垂直度，满足设计要求。

(4)测量孔深：钻孔终孔时测量钻杆钻具长度，孔深大于20m时，进行孔内测斜。

(5)下喷射管：钻孔经验收合格后，方可进行高压喷射注浆，下喷射管前检查以下事项。1)测量喷射管长度，测量喷嘴中心线是否与喷射管方向箭一致，喷射管应标识尺度。2)将喷头置于高压水泵附近，试压管路应小于20m，试喷调为设计喷射压力。3)施工时下喷射管前进行地面水、气、浆试喷，即设计喷射压力+管路压力。4)设计喷射压力+管路压力为施工用的标准喷射压力，更换喷嘴时重新调试。5)摆喷施工下喷射管前，应进行地面试喷并调准喷射方向和摆动角度。6)地面试喷经验收合格后，下入喷射管时，应采取措施防止喷嘴堵塞。7)孔内沉淀物较多时，应事先准备黏土泥浆，下喷射管时边冲入泥浆边下管。8)钻孔当采用套管护壁时，下入喷射管后，拔出护壁套管。9)当采用振冲沉管时，必须满足以上要求。10)当喷射管下至设计深度时，经监理工程师批准后，准备开喷。

(6)搅拌制浆：搅拌机1的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并应能保证均匀、连续地拌制浆液。保证高压喷射注浆连续供浆需量。1)按设计的水灰比拌制水泥浆液，常用水灰比为1。2)水泥浆的搅拌时间，使用高速搅拌机不少于60s；使用普通搅拌机不少于180s。3)纯水泥浆的搅拌存放时间，自制备至用完的时间应少于2.5h。4)浆液应在过筛后使用，并定时检测其密度。5)制浆材料称量可采用质量或体积计量法，其误差应不大于5％。6)炎热夏季施工应采取防热和防晒措施，浆液温度应保持在5～40℃。7)寒冷季节施工应做好机房和高压喷射注浆管路的防寒保暖工作。8)若用热水制浆，水温不得超过40℃。9)浆液使用前，检查输浆管路和压力表，保证浆液顺利通过输浆管路喷入地层。10)水泥浆液中需要加入适量的外加剂及掺合料构成复合浆液，应通过试验确定。

(7)供水供气：施工用高压水和压缩气的流量、压力应满足工程设计要求。1)单管法，施工用高压水泥浆的密度、流量、压力应符合设计要求。2)两管法，施工用高压水泥浆和压缩气的流量、压力要符合设计要求。3)三管法，施工用高压水和压缩气的流量、压力要符合设计要求。

(8)喷射注浆：高压喷射注浆法为自下而上连续作业。喷头可分单嘴、双嘴和多嘴。1)当注浆管下至设计深度，喷嘴达到设计标高，即可喷射注浆。2)开喷送入符合设计要求的水、气、浆，待浆液返出孔口正常后，开始提升。3)高压喷射注浆喷射过程中出现压力突降或骤增，必须查明原因，及时处理。4)喷射过程中拆卸喷射管时，应进行下落搭接复喷，搭接长度不小于0.2m。5)喷射过程中因故中断后，恢复喷射时，应进行复喷，搭接长度不小于0.5m。6)喷射中断超过浆液初凝时间，应进行扫孔，恢复喷射时，复喷搭接长度不小于1m。7)喷射过程中孔内漏浆，停止提升，直至不漏浆为止，继续提升。8)喷射过程中孔内严重漏浆，停止喷射，提出喷射管，采取堵漏措施。9)对有特殊要求的注浆孔，可采用复喷来增加喷射长度和强度。10)喷射过程中，要记录每个高压喷射注浆孔施工时间全过程。

(9)冒浆：高压喷射注浆孔口冒浆量的大小，能反映被喷射切割地层的注浆效果。孔口冒出的浆液能否回收利用，取决于工程设计和冒浆质量的好与差，工程中尽可能利用回浆。1)单管法、两管法，孔口冒出的浆液不回收利用。2)单管法、两管法，注浆过程中，冒浆量小于注浆量的20％时为正常现象，冒浆量超过20％或完全不冒浆时，应采取下列措施：a.当地层中有较大空隙引起不冒浆时，可在浆液中掺合适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定的土层范围内凝固，也可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续喷射。b.当冒浆量过大时，可通过提高喷射压力，或加快喷射的提升速度，减少冒浆量。3)三管法，注浆过程中不冒浆，孔内严重漏浆，可采取以下措施处理：a.孔口少量返浆时，应降低提升速度，孔口不返浆时，应立即停止提升。b.加大浆液浓度或水泥砂浆，掺入少量速凝剂。c.降低喷射压力、流量，进行原位注浆。4)三管法，根据工程设计要求，可回收利用孔口冒出的浆液。a.在含黏粒较少的地层中进行高压喷射注浆，孔口冒浆经沉淀处理后方可利用。b.在黏性土或软塑至流塑状淤泥质土层中注浆，其孔口冒浆不宜回收利用。

(10)旋摆提升：单嘴喷头摆360°为旋喷；小于360°为弧喷；小于等于180°为拱喷；小于等于90°为摆喷；摆角为0°时为单向定喷。同轴双嘴喷头摆180°为旋喷；小于180°为双向拱喷；小于等于90°为双向摆喷；摆角为0°时为双向定喷。非同轴双嘴喷头有90°夹角、120°夹角、150°夹角，可用于摆喷和定喷。多嘴喷头目前国内使用的不多。旋摆为机械旋摆和特殊环境下人工旋摆。1)高压旋喷切割土体一周，旋摆和提升速度慢，喷射半径长，形成桩径大。2)高压摆喷切割土体，摆动和提升速度慢，喷射半径长，形成凝固体积大。3)高压定喷切割土体，提升速度慢，喷射半径长，形成凝固体板长。4)提升速度应与注浆量匹配，供浆量应满足提速，提速应满足喷射半径长度。5)高压喷射注浆机械旋摆，形成凝固体积规则，人工旋摆，形成凝固体积不规则。6)旋摆定喷射过程中要固定喷方向桩，以便随时检查和防止喷方向位移。7)喷射过程中接卸换管时要检查喷方向，防止喷射方向位移。8)按设计要求旋摆定喷射提升，自下而上至设计标高，停止喷射，提出喷射管。9)旋喷注浆适用于细颗粒和粗颗粒松散地层，定喷注浆适用于细颗粒松散地层。a.定喷：适用于黏性土、粉土、砂土细颗粒松散地层。b.摆喷：适用于黏性土、粉土、砂土、砾石中颗粒松散地层。c.旋喷：适用于黏性土、粉土、砂土、砾石、卵石粗颗粒松散地层。

(11)成桩成墙：高压喷射注浆凝固体可形成设计所需要的形状，如旋喷形成圆柱状、盘形状，摆喷形成扇形状、亚铃状、梯形状、锥形状和墙壁状，定喷形成板状。

(12)充填回灌：每一孔的高压喷射注浆完成后，孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止。终喷后，充填灌浆是一项非常重要的工作，回灌的好与差将直接影响工程的质量，必须做好充填回灌工作。1)将输浆管插入孔内浆面以下2m，输入注浆时用的浆液进行充填灌浆。2)充填灌浆需多次反复进行，回灌标准是：直到饱满，孔口浆面不再下沉为止。3)对高压喷射注浆凝固体有较高强度要求时，严禁使用冒浆和回浆进行充填回灌。4)对高压喷射注浆凝固体只有抗渗要求时，可以使用冒浆和回浆进行充填回灌。5)应记录回灌时间、次数、灌浆量、水泥用量和回灌质量。

(13)清洗结束：每一孔的高压喷射注浆完成后，应及时清洗灌浆泵和输浆管路，防止清洗不及时不彻底浆液在输浆管路中沉淀结块，堵塞输浆管路和喷嘴，影响下一孔的施工。

如图3所示，本发明施工方法形成的旋喷固结体14的结构为由内向外依次为硬化剂主体层13、搅拌混合层12、压缩层11和渗透层10。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用高压旋喷技术提高桩的承载力的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据地质勘探报告选择持力层土层以及设定预制桩的桩位和标高；

2)在设计桩位处通过锤击或静压的方法将预制桩沉至设计标高处；

3)通过预制桩上的预制桩孔将喷射灌浆管伸入预制桩端；

4)进行高压旋喷作业。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤1)中的持力层土层包括淤泥土层、淤泥质土层、流塑土层、软塑土层、可塑黏性土土层、粉土土层、砂土土层、黄土土层、素填土土层和碎石土土层中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤2)中先打出桩孔，然后再通过锤击或静压的方法将预制桩沉至设计标高处。

4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，打桩孔时，每打进5m时用水平尺测量机身水平和立轴垂直一次。