单管高压旋喷桩工法

单管高压旋喷桩工法（JSGF17-2001）

作者：佚名文章来源：本站原创点击数： 383 更新时间：2011-9-2 11:54:37

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单管高压旋喷桩工法

（JSGF17-2001）

1、适用范围

2.1本工法适用于需要加固、纠偏、增层或护建现有工业与民用建筑以及修建地下工程或邻近新建工程而影响安全使用的现有建筑物，亦适用于基坑开挖帷幕支护防渗挡水、深基坑基底加固、灾害治理、边坡稳定等。

2.2本工法施工可用于土体标准贯入试验值N小于20的淤泥质土、粉质粘土、粉土、松散的砂土、湿陷性黄土及人工填土中的素填土和含少量大块碎屑的杂填土的加固。对于N值大于20的黄土、粘性土、粒径较大的砂砾及腐植土、泥炭层和地下水具有侵蚀性、地下水流速成过大或已涌水的地基工程，以及已有建筑物的湿陷性黄土地基加固、挖深超过10m的止水工程，应根据工程设计要求，通过试验确定其适用性。

2、材料

2.1水泥：采用普通硅酸盐水泥、矿渣水泥等，标号不低于325#、质量应符合GB175-85和GB1344-85的规定要求。

2.2水玻璃：浓度宜为40築e'，模数2.4~

3.4。

2.3减水剂：根据工程地质条件和设计强度要求，采用不同类型的减水剂，常用AF型、木钙等。

2.4其它视工程性质，添加如膨润土、CMC、粉煤灰等。

3、工艺流程

定孔位→钻（凿）孔→下置钻具

↓

→搅浆→旋喷注浆并按要求提升→至设计标高→成桩←补浆

↓

取样

4、要设备、机具

4.1预成孔

钻机、钻杆、钻头、水笼头、胶管、泥浆泵、附件等，要求预成孔速度快、孔径不小于旋喷钻具，钻孔垂直度满足要求，预成的孔不垮坍、不缩径。

4.2注浆

高压注浆泵、高压胶管、流量计较、附件等，要求高压注浆泵压力稳定、可调节，流量可调节并计量，以便根据不同设计要求进行调节。

4.3搅拌装置

搅拌机、储浆桶、胶管、过滤器网等，要求搅拌均匀，计量准确。

4.4旋喷装置

钻机、导流器、钻杆、喷头、喷咀及附件等，要求提管速度、转速能控制，卷扬面机提升能力>30KN，导流器、钻杆、喷头、喷咀密封、耐磨、耐压。

4.5测量仪器

水准仪、标尺靠尺、经纬仪等。

4.6辅助工具

储料罐、清洁工具等。

常见主要设备的规格、数量见表1。

表1 常用主要设备机具配置表

序号名称型号规格主要性能每个作业队配置数量

1 高压注浆泵 BWT30/150 ZJB-30 泵量40~120∨min 泵压20~35MPa可调节 2台

2 高压胶管钢丝缠绕管内径>Φ25mm耐压>40MPa 80~100m

3 搅拌机自制立式叶轮式容量0.8~2m3 2台

4 储浆桶自制容量2~4m3 2台

5 引孔钻机 XY-Z或G-2A 用Φ56、Φ73或Φ91合金钻头 2~4台

6 旋喷钻机 G-2A改型转速12~30rpm 提升速度10~30cm/min 2台

7 液压流量计电磁式耐高压、密封 2台

8 导流器自制耐高坟、密封 4~6台

9 旋喷钻杆由Φ50钻杆改制喷咀直径可调换，耐高压、下部焊有合金 100m

10 喷头自制 >35MPa 10

11 压力表抗震压力表 2~4

12 水准仪 S2 1

13 经纬仪 J6 1

14 靠尺 2m 1

15 试模70.7×70.7×70.7 10

16 其它运输车储料罐根据工程特点配置

5、技术方案确定要点

5.1现场调查、收集资料

确定加固方案（施工组织设计）前应详细搜集以下资料：

5.1.1加固区的工程地质资料（表2）；

5.1.2建筑场地与环境条件（含地下管线及地下构筑物）；

5.1.3建筑场地的总平面图和基础平面图、建筑物结构的类型和形式、荷载大小及其分布、对基础托换处理时，尚应收集建筑物基础结构、构造、现状情况及其损坏原因分析和测量资料。

5.1.4抗震设防等；

5.1.5对已建建筑物进行基础托换处理时，尚应收集建筑物基础结构、构造、现状情况及其损坏原因分析和测量资料。

表2 土质与水质调查试验项目表

土的种类土工试项目工程重要性砂性土粘性土黄土

重要一般重要一般重要一般

物理性质天然容量√ √ √ √ √

土、砂比重√ √ √

孔隙比√ √ √ √ √ √

饱和度√ √ √ √

土的颗粒分析√ √ √ √ √ √

天然含水量√ √ √

液限√ √ √ √

塑限√ √ √ √

渗透系数√ √ √

压缩系数√ √

标贯试验√ √ √ √ √

力学性质化学分析无侧限抗压强度√ √ √ √

粘聚力√ √ √

内摩擦角√ √ √

酸碱角√ √ √ √ √ √

土中水溶盐含量√ √ √ √ √

有机质含量√ √ √

碳酸盐含量√ √ √ √ √ √

备注 1、√为必须搜集项目 2、黄土须考虑各向异性渗透系数

5.1.6施工时可能对周邻环境和建筑物产生的影响。

5.1.7工程用料的来源和工程造价等。

5.2方案选择比较

根据加固托换、围护止水工程特点，通过对搜集资料的分析、判断，可以同时制定几种方案，通过综合比较，确定是否采用单管高压旋喷。

5.3单管高压旋喷设计原则

5.3.1单管高压旋喷设计内容包括：目的、旋喷位置及布置形式、加固范围、加固深度、孔位布置、桩径、注浆压力、注浆量、施工顺序、浆液配方、各地层所采用的技术措施，工程检测等。

5.3.2旋喷位置、加固范围、加固深度应根据上部结构设计荷载，进行沉降量计算和复合地基承载力计算确定；帷幕止水应对基坑抗管涌、沉降等进行计算来确定。

5.3.3旋喷桩径、孔位布置、注浆压力，注浆量应根据地层来确定，设计前应结合施工经验或试桩情况，无施工验时可采用表3参考确定。

表3 常用单重管操作技术参数与旋喷固结体特性关系表

土层类别工艺技术参数固结体特性

高压泵压力高压泵流量Ⅰ/min 喷咀个数mm/1 喷咀直径mm 提升速度cm/min 直径mm 强度 MPa 渗透系数cm/min

粘性土0

10

20

砂性土2

10

20

注：浆量的确定应根据地层、桩径及设计桩深度来确定，也可以采用以下公式进行确定，并取大值。

5.3.3.1体积法：Q =πD2K1H（1+β）/4+d2K2π/4

式中：Q 棗浆液用量（m3）

D 棗旋喷固结体直径（m）

d 棗注浆管直径（m）

K1棗填充率，可取0.75~0.90

K2棗未喷范围土的填充率，可取0.5~0.75

h 棗喷段长度（m）

β棗损失系数，取0.10~0.75

5.3.2喷量法 Q = H ?q（1+β）/ V

Q棗浆液用量（m3）

V棗提升速度（m/ min）

H棗旋喷长度（m）

q棗单位时间喷射液量（m3/min）

β棗损失系数，可取0.1~0.2

5.3.3.3施工顺序应根据设计来确定，一般应跳孔施工，间距应大于3倍桩径

5.4浆液种类及配方

5.4.1外掺剂选择

根据旋喷固结体设计要求，通过往水泥浆中加入粉煤灰、陶土、膨胀剂等外掺剂调节浆液配方，但这些工作必须事先在室内进行试验，无试验条件时，宜按表4选用。

表4 浆液类型及特性

配方类型外加剂成分% 浆液特性

促凝早强型氧化钙2-4 促凝、早强、可灌性好

铝酸钠2 促凝、强度增长慢、稠度大

水玻璃2 初凝快，终凝时间长，成本低

三乙醇胺0.03-0.05，食盐1 有早强作用

三乙醇胺0.03-0.05，食盐（氯化钙2-3）促凝早强，可喷性好

氯化钙（或水玻璃）2亚甲基二萘磺酸纳0.5 促凝早强，强度高，浆液稳定性好

氯化纳1 亚硝酸纳0.5 三乙醇胺0.03-0.05 防腐蚀，早强，后期强度高

填充剂型粉煤灰25 调节强度，节约水泥

粉煤灰25，氯化钙2 促凝，节约水泥

粉煤灰25，氯化钙2 三乙醇胺0.03 促凝，早强，节约水泥

粉煤灰25硫酸纳1 三乙醇胺0.03 有早强，抗冻性好

矿渣25 提高固结体强度，节约水泥

矿渣25 氯化钙2 促凝、早强，节约水泥

5.4.2单管旋喷柱用水泥浆液应根据工程设计选用，并符合下列规定。

5.4.2.1对于一般工程，可采用325#或425#硅酸盐水泥或矿渣水泥，水灰比宜为（0.8~1.0），当需要减缓水泥浆液沉淀速度及保持良好的可喷性时，可在其内加入3%水泥重量的膨润土和3%膨润土重量的碳酸钠，膨润土的细度应为200目。

5.4.2.2膨润土和碳酸纳添加料应先在容器内稀释搅拌均匀，然后倒入水泥浆液内混合搅拌均匀。稀释膨润土和碳酸纳用的水量应计入总水重，膨润土和碳酸纳重量应计入总灰量。

5.4.2.3对地下水活动较强烈的工程和要求早期承重的工程，可在水泥浆液加入适量的氯化钙和水玻璃或三乙醇胺等速凝剂。

5.4.2.4对要求平均抗压强度在10MPa以上的旋喷桩体可选用不低于525号硅酸盐水泥或在425号的硅酸盐水泥中掺入高效能扩散剂，其配合比应由试验确定。试验时取现场各土层原样，在室内按不同的配合比和置换率进行配方试验，优选出最合理的浆液配方。

5.4.2.5对有抗渗要求的旋喷固结体，不宜使用矿渣水泥。可在水泥浆液中掺入2%~4%水泥重量的水玻璃，当仅有抗渗要求而无抗冻要求时，可使用火山灰质水泥。

5.4.2.6当在上浆前进行旋喷工程时，宜在425#硅酸盐水泥浆液中加入适量抗冻剂，防止土体冻胀。

5.4.2.7掺合料、悬浮剂，外掺剂进料时须有出厂的证明书，进货时应对其品种标号、包装、出厂日期质量等进行验收，使用前均需取样复核，质量要符合国家有关标准规定，进料时，应分别堆放，并做好标识，且有防晒、防潮措施。

5.4.3旋喷施工所用水泥浆液存放的有效时间应符合下列规定。

5.4.3.1当气温在10℃以下时，不宜超过40分钟。

5.4.3.2当气温在10℃以上时，不宜超过20分钟。

5.4.3.3加入缓凝剂水泥浆液，其存放时间可适当延长。

5.4.3.4当浆液存放时间超过有效时间时，应重新搅拌和降低标号使用，必要时按废浆处理。

5.4.4旋喷将液压严格过滤，并按喷咀直径、钻杆过浆通道选择过滤网，一般情况下过滤网选择60目网片。过滤装置设置在放浆通道和吸浆管头部，以过滤出资不液中较大的水泥颗粒及杂质。

6、施工技术要点

6.1旋喷桩施工前资料准备。

6.1.1地基与基础的施工详图。

6.1.2施工场地范围内的高压线、电话线、地下管线、构筑物等有关资料。

6.1.3通过试验确定主要施工机具及操作技术参数。

6.1.4必要的荷载试验及相关资料。

6.2施工准备

6.2.1平整场地，甭除地下障碍物。当场地低洼时应回填粘性土料，不得回填杂填土料；当地表过软时，应有采取防止机械失稳的措施；当在边坡附近施工时应考虑施工对边坡的影响，并采取确保边坡附近施工时应考虑施工对边坡的影响，并采取确保边坡稳定的措施；当在基坑边抢险施工时，应考虑操作作业面，设备的稳定性并采取安全防护措施。

6.2.2按图纸布置要求开挖冒浆排放沟和集浆坑。

6.2.3基线、水准基点、柱位、桩轴线定位点等，应复核测量并妥善保管。

6.2.4搭建现场施工临时设施，如供水、供电、道路，临时用房，工作台、材料等。

6.2.5设备试运行正常、配件充足。

6.2.6组建队伍，并由技术人员、安全员进行技术和安全操作交底，使施工人员能理解施工目的、工艺流程、技术参数、机械性能及安全操作规程等。

6.3孔位布置及引孔钻机定位

6.3.1对照设计图纸核实孔位处有无妨碍施工和安全障碍物，如地下水管、下水道、地下电缆、人防旧建筑物基础和其它地下埋设物，并与有关单位协商清除或更改设计孔位。

6.3.2根据图纸设计要求，由测量人员测放桩位，钻机就位后使钻头对准孔位中心，其偏差<2m，并用“水平尺”、“靠尺”校正钻机垂直度，其偏差<1/100。

6.3.3在围护桩桩缝采用旋喷桩进行桩缝止水时，钻孔的孔位一定要在钻孔灌注桩桩顶浮浆清除干净的

前提下现场测放（对止封连续接缝进行开挖查明），严禁根据桩位图纸尺寸测放。

6.4引孔

采用G-2A型工程地质钻机或XU-300型地质钻机进行，钻头直径不小于Φ56mm，或直接采用高压水射流成孔，水压不宜大于2MPa，引孔结合，上提钻具移走引孔钻机，用毛竹或其它标志物做好孔位标志。

6.4.1旋喷钻机就位后，应按上述要求进行校正，下置旋喷钻具，同时按设计配合比配制好水泥浆液。

6.4.2引孔过程中的控制要求：

6.4.2.1对于比较坚硬的地层或砂卵石层，地下障碍物，宜用合金钻进行成孔。

6.4.2.2对砂性土等易塌孔地层，宜用优质泥浆护壁，粘性含量较大的地层宜采取调整泥浆性能，防止“缩径”。

6.4.2.3采用旋喷钻要，利用旋喷管水流成孔时水压不宜大于2MPa，当旋喷管下至距预定深度0.5m时，应停止射水，使其在自重作用下，上下串动至设计孔深。（因设计要求加大旋喷直径，增大旋喷体强度时，可利用高压水自上而上喷射成孔）。

6.5下置旋喷钻具

用高压水预成孔的桩，旋喷钻具下至设计孔深后即可准备喷浆，但对于用合金钻头或震打设备震动成孔。至设计孔深后，及时提升成孔钻具，再下旋喷钻具并且注意如下事项：

6.5.1下置旋喷钻具前，宜对旋喷钻具是否堵塞、焊点是否有裂纹、密封，丝扣磨损情况是否有问题进行检查，下合格者切忌使用。

6.5.2下置旋喷钻具时，动作宜轻缓，尤其是遇到粘性土层时，原成孔易缩径或层跨孔时，切忌下压，以防堵塞喷咀，这时应使用1MPa~2MPa的低压水喷射下置，也可在插管前用一层塑料膜包扎好喷咀。

6.5.3做好钻具的丈量记录工作，并计算出“机上余尺”。

6.6喷射作业

6.6.1喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封必须良好，各通道内的喷咀内不得有杂物。

6.6.2旋喷注浆时要注意设备的开启顺序，应空载启动高压泵，泵压逐渐升高至规定值时，再按设计自下而上旋喷注浆。

6.6.3喷射注浆必须连续进行，中途需拆御旋喷管时，应先提升，随即停止送浆，最后拆杆。开机顺序按

7.62进行，开始喷射注浆，的孔段要与前段搭接0.3m，防止固结体脱节，如因故停机超过20分钟，应进行泵体和输浆管路清洗后继续喷浆作业。

6.6.4喷射注浆达到设计标高后，即可停浆，卸下的旋喷管及搅拌机均要用清水冲洗干净，卸下的旋喷

管应离地架起存放。工程结束后，丝扣部分要涂抹黄油，并用塑料薄膜绑扎保存。

6.6.5喷射注浆作业完毕8小时左右，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，产生“凹穴”，须用水灰比为0.6的水泥浆或150#的水泥砂浆进行补灌，或在砂层中旋喷作业时，可利用其它钻孔上返的水泥砂土混合浆液进行补灌，施工时要防止其它钻孔排出的污泥或杂物进入“凹穴”。

6.6.6喷射注浆过程中钻机的转速，提升速度，注浆泵泵量，高压泵流量、压力需严格按《施工组织设计》进行，不得随间更改。

6.6.7旋喷注浆作业的同时，应按设计要求从孔口采集冒浆试样，试模做试块其数量每种主要地层不少于6组，每组3件。

6.6.8旋喷注浆过程中，冒浆量小于注浆量的20%时为正常现象，超过20%或完全不冒浆时应采取以下措施：

6.6.8.当地层中有较大空隙引起的不冒浆时，可在浆液中掺入少量的速凝剂，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，填满空隙后再继续旋喷。

6.6.8.2当冒浆量过大时，可通过减少注浆量或加快提升和回转速度，也可以缩小嘴直径，提高喷射压力，增大固结体直径。

6.6.9为加大旋喷固结体尺寸或为避免深层硬土旋喷固结尺寸减少，可以采用增大喷嘴直径、高压浆液流量、压力，降代回转与提升速度等措施，初喷结束后，将注浆管边送水边下降至初喷开始的孔深，再泵送水泥浆，自下而上进行第二次喷射（复喷）。

6.6.10喷射注浆过程中出现下列异常现象时，需查明原因采取相应措施：

6.6.10.1流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的汇漏情况，必要时拨出旋喷管检查密封性能。 6.6.10.2出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则视正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，则应不提升旋喷管继续注浆，直至冒浆为止或拨了旋喷管待浆液固后重新注浆。

6.6.10.3在大量冒浆，夺力稍有下降时，可能系注浆管被击穿或有孔洞，使喷射压力降低，同时应拨出注浆管进行检查。

6.6.10.4压力陡增超过量高限值，流量为零，停机后压力仍不变，可能系喷咀堵塞，应拨管疏通喷咀。

6.6.11高压喷射注浆处理地基时，在浆液未硬化前，有效喷射范围内的地基受到扰动而降低强度，容易产生附加变形，因此在处理既有建筑物地基或在邻近既有建筑物旁施工时，应控制施工速度、顺序和加快浆液的凝固等方法防止或减小附加变形。

6.6.12施工过程中，应如实记录施工的各项参数，详细描述喷射注浆时的种种现象，以便判断加固效果并为质量检验提供资料。

6.7施工顺序

旋喷柱施工时须跳跃进行，间距须大于2.4m或3d（d指桩径），施工间隙须大于7天，以防串孔。

6.8常见故障的防治

6.8.1喷嘴或管路被堵，表现是压力骤然上升，预防措施：

6.8.1.1在高压注浆泵的吸水管进口和水泥浆储备箱中都设置过滤网，并经常清理，筛网的面积不要过小。

6.8.1.2若系喷射过程中出现水泥浆供不应求时，应将注浆管上提一段距离，抽送清水将管路中的水泥浆顶出喷头后再停泵。

6.8.1.3喷射作业结束后，按要求做好各系统的清理工作。

6.8.2高压泵注浆管压力或排量达不到要求时，处理方法：

6.8.2.1检查阀芯、阀座、活塞、缸套等零件，磨损大的及时更换，有杂物影响阀芯、阀座的关启时要及时清理。

6.8.2.2检查吸浆管道是否畅通，避免空气吸入，尽量减小吸浆管的流动阻力。

6.8.2.3检查活塞每分种的往复次数是否达到要求，尽量减小吸浆管的流动阻力。

6.8.2.4检查安全阀及高压管路，消除泄漏。

6.8.2.5检查喷咀直径是否符合要求，更换过分磨损的喷咀。

7、质量标准与检验、验收

7.1质量标准

7.1.1旋喷桩用的材料质量和固结体强度、渗透系数必须符合设计要求和施工规范要求。

7.1.2旋喷桩深度、平均直径、垂直度、桩身中心允许偏差（为0.2倍设计桩径）和均匀性必须符合要求。

7.1.3旋喷桩桩顶高及浮浆的处理应满足设计要求。

7.2检验、验收

7.2.1旋喷桩质量根据需要通常选用以下方法进行检验：开挖检查、钻孔取芯、动测法、标准贯入试验、载荷试验和压水试验等。

7.2.2检验点应布置在下列部位：

7.2.2.1建筑物荷载大的部位；

7.2.2.2帷幕中心线上；

7.2.2.3施工中出现异常情况的部位；

7.2.2.4在质情况复杂，可能影响质量部位。

7.2.3检验点的数量应为施工注浆孔数的2~5%，对不足20孔的工程，至少应检验一个点。不合格者应进行补喷。

7.2.4质量检验应在高压喷射注浆结束4周后进行。

8、劳动组织

根据工程规模大小、工期要求，确定开动一台套或数台套旋喷设备施工，劳动组织按一个工程开动一台为例，其组织如表5：

表5 劳动组织表

组织岗位人数职责备注

管理组项目负责 1~2 全面负责对内协调，对外联络

施工员 1 全面负责技术工作

质检员 1 各个环节质量检验、监督或兼任

安全员 1 工地安全检查、管理

后勤机修组材料员 1 工程用料采购、申领

电工 1 工地各种电器、线路安装、管理

钳工 1 机具、设备维修、保养

引孔班长 1 操作钻机，全面掌握施工质量，安全

钻探工 2 接卸钻杆、全面掌握施工质量，安全

司泵工 1 接卸钻杆、钻具、机修、保养、排除故障

搅泥浆工 2 操作泥浆泵视地层情况增设

旋喷成桩班长 1 制备泥浆

钻探工 2~3 操作钻机，全面掌握施工质量、安全

钻探工 1 接卸、冲洗钻杆，维修、保养、记录压力，流量

高压泵司泵工 1 熟悉高压泵性能，操作高压泵及维修、保养、记录、压力、流量

送浆泵工 1 操纵灰浆泵及灰浆循环、排放、维修、保养灰浆泵，作好泵记录

制浆普工 2 搬运水泥，熟悉配方，制浆

其它炊事 1~2 负责伙食

行政 1 工地日常行政事务

9、安全注意事项

9.1高压旋喷桩操作人员上岗前，须进行安全培训，特殊工种如：电工必须持证上岗，临时只准做辅助

工作，高压泵、钻机司机必须熟悉机械性能、操作熟练、能排除故障并能进行机械维修与保养。

9.2作业人员要严格遵守劳动纪律，覆行自己的岗位职责，工作中不擅自脱岗、不打闹、不睡觉、上班前不喝酒。

9.3作业人员进入施工现场必须穿戴劳动保护用品，上塔作业必须系好安全带，严格执行职工安全规则。

9.4高压泵、水泥浆制作台必须架设在平整、坚实场地上，松软的场地必须夯实，加垫机台木反。

9.5钻机平台搭设前必须对场地进行平整，铺平垫实钢管支架，支架钢管直径宜大于Φ73mm，支架钢管的排放间距不大于25cm，钢管两头支点距离不宜大于2m，支点部位宜用木板或石块垫实，接触面长度不宜小于25cm，钢管上部宜用厚不小于40mm，宽度不小于40cm的木板铺设平台。

9.5.1钻机移位和放塔时要用Φ50钢管插于钻研机前部的机座孔中，并用人扶移，行走时要有专人指挥。

9.5.2钻机定位要使钻机的四条螺杆腿架设在木板上，并保证钻机行走轮胎腾空，确保钻要稳固，操作过程不发生倾斜、移位、塌陷。

9.6高压泵开启时，应先起动正常后，再调整加压。

9.7采用的高压管路及接头必须满足压力要求，开泵时管路沿线不得站人，高压泵、钻机的传动部位需有防护罩。

开钻试喷时，高压喷咀应对着无人区域，以免高压浆液冲击伤人。

9.8水泥浆搅拌工，必须戴防尘面具进行操作。

9.9施工时尚应遵守施工现场常规建筑安装工程安全操作规程及国家有关法规、规则、条例等。