高压旋喷桩机基础知识

高压旋喷桩机基础知识

前言

旋喷桩兴起于二十世纪七十年代的高压喷射注浆法，八、九十年代在全国得到全面发展和应用。实践证明此法对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我国已将其列入现行的《地基与基础施工规范》。采用高压旋喷技术, 通过在覆盖层内的钻孔向孔周喷射水泥浆而建成的承重桩。这是地基处理的一种新方法。20世纪70年代初, 日本首先开始应用, 随后, 世界各工业发达国家先后引进。中国于70年代中期开始应用, 至1982年底, 已在30多项工程中, 建成了总长度约2万余米的旋喷桩。

旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。施工中一般分为两个工作流程，即先钻后喷，再下钻喷射，然后提升搅拌，保证每米桩浆液的含量和质量。

旋喷桩是指在地表钻孔,通过孔眼将高压浆液和高压风旋转喷射注入强风化岩体或土体,从而达到就地造桩、加固地基的一种施工方法,主要用于路基改良土体、增加地基承载力等方面若在喷射的同时喷嘴以一定的速度旋转、提升则形成喷浆液与上混合的圆柱形桩体通常称为旋喷桩.虽然这种地基加固技术在刀年代初才发展起来但与其他地基加固方法相比由于其在某方面具有明显的优势所以该项技术在国内外发展十分迅速。有一定强度的圆柱体(称为旋喷桩),从而使地基得到加固.根据使用机具设备的不同,旋喷法分为单管法、二重管法和三重管法。结土质成圆柱体称为旋喷桩.它适用于各种软弱土层可提高土的抗剪强度改善土的力学性能也可组成闭合的帷幕截断地下水流可做施工临时防护工程等。

系利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速（15～30cm/min）徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度（～）的圆柱固结体（即旋喷桩），从而使地基得到加固。旋喷桩的特点是：可提高地基的抗剪强度；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8～10 倍的大直径固结体；可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体；施工噪声低，振动小；可用于任何软弱土层，可控制加固范围；设备较简单、轻便，机械化程度高；料源广阔，施工简便、粉土、砂、湿陷性黄土、人工填土及碎石土等的地基加固；既有建筑和新建筑的地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水，基坑底部加固防止管涌与隆起，坝的加固与防水帷幕等工程。

单管旋喷注浆法是利用钻机把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定形状的固结体，这种方法日本称为CCP工法。

一、施工机具（部件构成）

施工机具主要由钻机和高压发生设备两大部分组成。由于喷射种类不同，所使用的机器设备和数量均不同，如下：

设备名称型号功率数量单位

旋喷钻杆 XY-4 10kW 1 台

高压柱塞泵 3D2-S2-85/45 75kW 1 台

空压机 6m3 37kW 1 台

浆液搅拌机立式 4kW 1 台

灌浆泵 SGB6-10 22kW 1 台

排污泵立式 1 台

配套设备若干（操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材、

阀门接头安全设施等）

注：1、钻机的转速和提升速度，根据需要应附设调整装置，或增设慢速卷扬机；

2、二重管法选用高压泥浆泵、空压机和高压胶管等可参照上世纪列规格选用；

3、三重管法尚需配备搅拌罐（一次搅拌量）、旋转及提升装置、吊车、集泥箱、指挥信号装置等；

4、其他尚需配各种压力、流量仪表等。

二、施工前准备

材料要求

水泥应采用325 号或强度等级普通水泥，要求新鲜无结块，一般泥浆

水灰比为1：1～。为消除离析，一般再加入水泥用量3%的陶土、‰的碱。

浆液宜在旋喷前1h 以内配制，使用时滤去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。

1.场地三通一平

施工前应保证场地的三通一平，确保用电安全。

2.桩位测设

桩位应严格按照图纸设计测设，偏差不得大于50mm.

3.试桩及确定工艺参数

为保证施工质量应严格遵守试桩要求，在展开大批量制桩前进行试桩，以校验施工工艺参数是否合理，现根据工程经验提出试桩用工艺参数如下：

⑴注浆管：提升速度12～18cm；旋转速度10～20r/min.

⑵水：压力20～25Mpa；流量85L/min.

⑶浆液压力：≥20Mpa；流量＞60Lmin.

⑷空气：压力0. 5～0. 9Mpa；流量0. 7m3/min.

⑸水灰比：1：1

4.钻机就位

钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于%.

5.钻孔

单管旋喷常使用76型旋转振动钻机，钻进深度可达30m以上，适用于标准贯入度小于40的砂土和粘性土层，当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm.

6.插管

插管是将喷管插入地层预定的深度。使用76型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1 MPa，若压力过高，则易将孔壁射塌。

7.喷射作业

当喷管插入预定深度后，由上而下进行喷射作业，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。