旋喷桩1000加固施工方案

长江南京段上游过江通道左汊隧道浦口明挖段工程

旋喷桩地基加固施工方案

一、工程概述

1、长江南京段上游过江通道左汊隧道浦口明挖工程里程LK3+479～+600段地基加固采用高压旋喷桩，工程量较大。为了确保高压旋喷桩地基加固施工质量，对高压旋喷桩地基加固进行了两次试桩（采用二重管法），经过两次试桩，取得了该地层高压旋喷桩施工数据，确定了该地层高压旋喷桩施工参数。

2、工程地质条件：里程LK3+479～+600段地基加固所处地层从上至下主要为：②-2层素填土、④层淤泥质粉质粘土、④-1粉土、⑥层淤泥质粉质粘土夹粉土、⑧层粉粘砂。

二、施工内容

依据南京长江隧道工程左汊隧道设计图纸SS-ZS-JG01-01-14、SS-ZS-JG01-01-15、SS-ZS-JG01-01-15B和SS-ZS-JG01-01-15及施工现场实际情况，将高压旋喷桩地基加固（桩径为ф1000）分为井后续段和工作井段，设计要求高压旋喷桩地基加固土28d的无侧限抗压强度应不小于1.0MPa，划分区域如下：

1、井后续段裙边地基加固有10排（见附图），编号为Q1～Q10，例如Q6排第16号桩，高压旋喷桩编号为Q6-16，其中里程LK3+531～+535段高压旋喷桩长为9.144m（标高为-7.182m～－16.326m），数量为50根；里程LK3+572.387～+576.387段（东线）高压旋喷桩长为7.210～7.050m（其中LK3+576.387段标高为-13.626m～－20.74m），数量为53根；其余均为3m，数量为1120根；以上合计1223根。

2、井后续段抽条地基加固分为11个区域（见附图），编号为A区～K区，例如K区2排第16号桩编号为K2-16，其中A区（里程LK3+531～+535

段）高压旋喷桩长为9.144m（标高为-7.182m～－16.326m），数量为163根；K区里程LK3+571.387～+575.387段范围内高压旋喷桩长为

7.114m（标高为-13.626m～－20.74m），数量为198根；其余均为3m，数量为1371根；以上合计1732根。

3、工作井地基加固区域为JJ区（见附图），有29排，每排编号为1～57，例如第2排第16号桩编号为JJ2-16，高压旋喷桩长为4m（标高为-18.84m～－20.84m），数量为1296根。

4、工作井与井后续段接头外侧地基加固区域为WE区和WW区（见附图），WE区和WW区各有39根高压旋喷桩，例如WW区第9号桩编号为WW9，高压旋喷桩长为25.74m（标高为5m～－20.74m），数量为78根。

以上高压旋喷桩合计为4329根，其中加固长为25.74m的高压旋喷桩为78根，加固长为9.144m的高压旋喷桩为213根，加固长为7.114m 的高压旋喷桩为251根，加固长为4m的高压旋喷桩为1296根，加固长为3m的高压旋喷桩为2491根，高压旋喷桩（桩径为ф1000）长合计18398m，需要水泥8306t，水玻璃113.3t，木质素磺酸钙16.6t。

另外地下连续墙接缝采用高压旋喷桩（桩径φ800mm）止水，桩长为冠梁顶标高至基坑底以下5m，水泥掺量为310kg/m，桩身15m以下掺加木质素磺酸钙（水泥重量的0.2%）和水玻璃（水泥重量的1.364%），确保高压旋喷桩止水效果。桩间距（中对中）为600mm，桩中心距离地下连续墙外侧为30mm，桩位置对准地下连续墙分幅中心，1000mm厚地下连续墙接缝采用2根高压旋喷桩桩径止水，其中工作井N1-6槽段两端接缝各采用4根高压旋喷桩桩径止水；800mm和600mm厚地下连续墙接缝采用1根高压旋喷桩桩径止水，依据设计要求高压旋喷桩（桩径φ800mm）有88根。

三、施工流程及施工方法

高压旋喷桩是在普通化学注浆法的基础上发展起来的加固土体

的一种新方法，是采用高压射流切削土体，同时高压注入设计浆液对

土体加固的一项施工技术。

（1） 施工流程：旋喷桩施工过程中一般先用钻机引孔，再下注浆管，用高压泵（一般为25～35MPa ）将水泥浆液通过特殊注浆管端头的喷嘴（ф1.8），以高速喷入土层，喷嘴在喷浆液时，一面缓慢旋转（10rpm ）、一面徐徐提升（10～15cm/min ），高压喷出的浆液不断切削土

层，并使强制

切削下来的

土体与浆液

充分混合，最

后在喷射力

的有效射程

范围内形成

一个混合物

圆形凝柱体，

依据实际地

质情况旋喷

法采用的二

重管法，即：

同时压入水

泥浆和压缩

空气，使用φ

73钢管为注

浆管，喷射流

为浆液，以

30MPa 压力

从喷嘴中喷出，直接冲击切削土体，达到水泥浆置换土体颗粒，满足

图 旋喷注浆施工工艺流程

设计要求。施工流程详见旋喷注浆施工工艺流程。

（2）施工方法：施工时首先用钻机引孔，再用旋喷机喷射，即先把浆液管下到预定加固范围最深点，然后自下而上进行高压喷射注浆切割土体，将开孔和灌注桩体同时进行，一次成桩，其工作步骤为：1）钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心，偏差不超过5cm。

2）钻孔下管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在下管过程中，需防止管外泥砂堵塞喷嘴，确保下管顺利，下管过程中同时输送压缩气流，当注浆喷头下到预定位置（预定加固范围最深点）。

3）制浆：不同地层选取不同注浆材料，本项目旋喷桩喷射注浆材料采用海螺牌普通硅酸盐水泥（32.5#），水泥浆液的水灰比为0.65：1（连续墙接缝止水旋喷桩水灰比为0.8：1），由于粉细砂渗透系数大，依据施工实际情况和试桩结果，确定适量掺加水玻璃（水玻璃参量为水泥重量的1.364%）和木质素磺酸钙（木质素磺酸钙参量为水泥重量的0.2%）,加快沉淀凝结。

4）试管：当注浆管置入土层预定深度后应用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌制作水泥浆，开始高压注浆作业。

5）高压注浆作业：高压射浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数，应符合操作规程要求。开动高压注浆泵，开始注浆，当注浆压力和电机转速稳定并达到施工设计参数后，再按施工设计提升速度开始提升钻杆，边旋转边喷浆边提升。

6）喷浆结束与拔管：喷浆由下而上至设计高度后，停止喷浆，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，切不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。

7）注浆设备清洗：当喷浆结束后，立即清洗高压泵、输浆管路、注浆管及喷头。

四.施工保障措施

1、加强施工机械设备准备，钻机提升所用电动机（一般为11KW）能保证钻杆顺利提升，钻杆旋转所用电机能保证钻杆顺利按正常匀速旋转，防止出现卡钻和堵管现象，施工前钻机和注浆机等设备要经试运转，各种管线检查合格。

2、作好材料准备和现场其它准备工作，主要准备海螺水泥（等级为32.5）和外加剂（水玻璃和木质素磺酸钙）, 对进场海螺水泥作好检验,数量要满足施工材料要求, 水玻璃要检验波美度和重量，木质素磺酸钙要满足7天高压旋喷桩地基加固施工所需数量。现场所用搅拌桶、电动机及相关施工工具安装调试完好，比重仪、钢尺和垂球等检查仪器准备好，确保能顺利施工。

3、加强施工过程控制，开钻前检查钻杆的垂直度和钻杆长度满足钻孔深度，钻孔要超钻50cm，孔底注浆稳定一段时间并由现场值班技术人员检查后才能上提，认真监督提升速度和旋转速度，出现卡钻后要重新下钻注浆，确保整个施工处于可控状态。

五.施工机械设备及主要技术参数

（1）施工机械设备表1

（2）二管旋喷施工主要技术参数如下：

项目参数

喷嘴直径（mm）φ1.8

旋喷速度（r/min） 5～10

提升速度(mm/min) 10～15

高压泵

压力（MPa） 30

流量（L/min） 50～70（浆液）

空压机

压力（MPa） 0.7

高压旋喷桩（ф1000）水泥浆参数表表2

表3

高压旋喷桩（ф800）水泥浆参数表

六、旋喷桩质量

（1）质量标准

1）保证项目

旋喷桩使用的水泥品种、标号、水泥浆的水灰比符合设计要求。检验方法：检查出厂证明、合格证、试验报告。

2）基本项目

高压旋喷桩桩体深度、直径和桩体强度等符合设计要求。

检验方法：钻孔取芯检验、标准贯入试验等。

检查桩体均匀性：可采取钻孔取芯的方法，该方法也可用来检验桩体的抗压强度。依据设计要求，一般高压旋喷桩桩体强度通过钻孔取芯满足28d的无侧限抗压强度不小于1.0MPa即可判定为合格。

3）允许偏差

旋喷桩的允许偏差和检验方法应符合下表的规定。

项目允许偏差检验方法

桩体中心位置 50mm 拉线及尺量检查

钻孔垂直度 1.5H/100 吊线和尺量检查

（2）施工注意事项

1）钻机就位后应进行水平、垂直校正，钻杆应与桩位吻合，偏差控制在10mm内。

2）旋喷桩施工前必须确定旋喷施工参数：旋喷速度、提升速度、喷嘴直径等。

3）旋喷桩管达到预定深度后，应进行高压射水试验，合格后方可喷射浆液，待达到预定压力排量后，再逐渐提升旋喷管，深层旋喷时应先喷浆后旋喷和提升，防止注浆管扭断。

4）旋喷冒浆处理

冒浆：旋喷时高压喷射流在地基中切削土体，其加固范围就是喷射距离加上渗透部分长度为半径的圆柱体。一部分细小的土粒被喷射浆液所置换，随着液流被带到地面上（俗称冒浆），其余与浆液搅拌混合。

在旋喷过程中往往有一定数量土粒随着一部分浆液沿着注浆管

冒出地面，通过对冒浆观察，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆者，应查明原因，采取相应的措施。

地层中有较大的空隙而引起不冒浆，则可在浆液中掺加适量的外加剂（水玻璃和木质素磺酸钙），使浆液在一定范围内凝固。

5）在插管旋喷过程中，要注意防止喷嘴被堵，压力和流量必须

符合设计值，否则要拔管清洗，再重新进行插管和旋喷。插管过程中，为防止泥砂堵塞，可边射水边插管，以免泥砂堵塞。

6）选用水泥应经试验及过筛，其细度应在标准筛（孔径0.08mm）的筛余量不大于15%，浆液搅拌后不得超过1小时。

7）钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆要保持钻杆有0.1m 以上搭接长度，以免旋喷固结体脱节。中途机械发生故障时，应停止提升和旋喷，以防断桩。并应立即检查，排除故障。为提高旋喷桩桩体质量，在桩底部1m 范围内应采取较长持续时间的措施。

8）旋喷桩施工完成后，不能随意堆放重物，防止旋喷桩变形。

9）旋喷桩体的施工质量是保证施工期间基坑底稳定的关键，旋喷桩施工时，应严格按照施工规范进行施工。其施工要点如下：

①高压喷射注浆的施工参数应根据地质条件，通过现场施工经验调整，并在施工中严格加以控制。

②施工时应保证钻孔的垂直偏差不应超过0.5%，桩位偏差不应大于50mm。

③喷射压力，提升速度对成桩直径有较大影响，根据桩径（桩径为ф1000）进行调整。

七、旋喷桩安全保证措施

旋喷施工采用高压喷射为主的手段，尤应注意安全措施。

（1）高压泥浆泵应全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在，各密封圈完整无泄漏。

（2）压力表应定期检查，保证正常使用。

（3）一旦发生故障，要停泵停机排除故障。

（4）司钻人员需熟练操作技能，了解注浆全过程。

（5）施工操作人员要注意水玻璃等腐蚀材料伤害自己，参加外加剂施工操作人员一定戴手套等保护自己，如水玻璃身体粘上水玻璃，立即用清水冲洗。