三重管高压旋喷桩施工方案（三重管双高压旋喷施工工法）

三重管双高压旋喷施工工法

本工法由上海隧道工程股份有限公司完成的工法。2008年1月31日，《三重管双高压旋喷施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2005-2006年度国家一级工法。

一、工法特点

1、单桩可以进行大深度、大直径的土体加固。

2、适用图层范围广，加固体强度均匀。

3、施工过程可以有效地控制地面隆起。

二、适用范围

三重管双高压旋喷工法在黏性土、高粘性土和砂性土中，加固深度30m范围内加固桩径可到达2m以上，50m加固范围内桩径可到达1.8m。不同土层条件下的加固体设计强度见下表。

不同土层条件下的标准设计强度

土质条件	抗压强度 Qu	黏聚力 C	附着力 T	抗拉强度∑t	弹性模量 C/3	2C/3	300	300
	黏性土	1	0.3	100	100

该工法施工可用于形成防水帷幕，割断地下水的渗流；防止坑底部黏性土涌土或砂性土管涌；对相邻构筑物或地下埋设物的保护；旧有构筑物地基的补强；桩根底的防护或代替；盾构法及顶管进出工作井加固。

三、工艺原理

三重管双高压旋喷工法是将超高压水和空气喷射流，以及超高压固化材料和空气喷射流通过安装在多重管前端的喷射器分两个阶段对土体进行切割搅拌，同时将固化材料以液态方式或干态方式喷入被破坏的土体缝隙中与土体搅拌，喷入的浆液与原状土体混为一体，通过旋转提升在土体中形成圆柱形加固体的一种地基加固方法。与普通三重管不同的是本法中固化材料喷射流也是高压介质，对土体形成二次切割与搅拌〔如下列图〕。

三重管双高压旋喷原理概念图

旋喷器示意图

四、施工工艺流程及操作要点

双高压旋喷工艺主要设备包括：旋喷机、专用高压泥浆泵、专用高压清水泵、空气压缩机、送水器、喷射管、旋喷器、导孔施工钻机〔见下列图〕。

双高压设备体系图

4.1施工流程

三重管双高压旋喷施工的根本步骤可分为五步，见下列图

三重管双高压旋喷施工步骤流程图

A、准确确定桩位：

旋喷桩桩位应在设计图纸的根底上进行准确放样，桩位偏差不得大于5cm，否那么会影响到桩与桩之间的搭接。

B、液压钻机就位钻孔：

采用液压回转钻机成孔，钻孔过程中应保持钻杆垂直，钻孔垂直度偏差不得大于1%。

C、浆液制备：

按设计配合比进行浆液的拌制，拌制时要精确计量，浆液在拌浆桶内搅拌时间不得小于5min。拌浆台应有专人负责，根据设计水灰比，相应固定拌浆操作程序，减少操作失误，并将配合比标牌挂在搅拌台醒目位置。

D、将注浆管放至设计底标高并开始旋喷注浆：

当钻孔机浆液配制全部完成后，将注浆管放入到设计底标高深度，开启高压清水泵、高压注浆泵和空压机，检查各施工参数是否符合设计要求。开启提升装置，提升过程中卸管后继续喷浆时应复喷10~50cm，以确保桩身搭接质量。旋转并提升注浆管直至设计顶标高。

E、将三管提出地表清洗及移位：

注浆完成后，将注浆管提出地表，及时清洗注浆管，以免被水泥浆凝固后堵塞管路。将旋喷机移至下一桩位，重复以上步骤继续施工。

4.2施工参数

三重管双高压旋喷可以用于稳定开挖回填后的槽段、基坑内土体的改进加固〔加固体具有一定强度〕以及形成隔水帷幕，具体加固施工的技术参数见下表。

槽段开挖后弱加固施工工艺参数表

名 称	项 目	参 数	名 称	项 目	参 数
高压水	压力〔MPa〕 流量〔l/min〕	35-38 70-80	水泥浆	压力〔MPa〕 流量〔1/min〕 水灰比	14-16 70-75 1.5:1
压缩空气	压力〔MPa〕 流量〔m3/min〕	0.5-0.7 0.9-1.1	注浆管提升	提升速度〔cm/min〕 旋转速度〔r/min〕	8-10 6-8
注浆材料为32.5级普通硅酸盐水泥

具有一定强度的土体改进加固工艺参数表

名 称	项 目	参 数	名 称	项 目	参 数
高压水	压力〔MPa〕 流量〔l/min〕	35-38 70-80	水泥浆	压力〔MPa〕 流量〔1/min〕 水灰比	20-25 70-85 0.9:1-1:1
压缩空气	压力〔MPa〕 流量〔m3/min〕	0.5-0.7 3.0	注浆管提升	提升速度〔cm/min〕 旋转速度〔r/min〕	4-6 5-7
每方土体水泥用量：460kg-500kg

形成隔水帷幕加固工艺参数表

名 称	项 目	参 数	名 称	项 目	参 数
高压水	压力〔MPa〕 流量〔l/min〕	35-38 70-80	水泥浆	压力〔MPa〕 流量〔1/min〕 水灰比	20 75-85 1:1
压缩空气	压力〔MPa〕 流量〔m3/min〕	0.5-0.7 3.0	注浆管提升	提升速度〔cm/min〕 旋转速度〔r/min〕	4-6 5-7
注浆材料为32.5级水泥。每方土体水泥掺量：550kg-600kg

考虑到回填后的加固仅仅是起稳定槽段的作用，没有强度和防水的要求，所以浆液的压力相对较低，设为15MPa，而标准的双高压工艺一般为20-25MPa。

4.3操作要点

A、当场地内地下障碍物较多时，增加了成孔的难度。可采用性能较好的GXY-2型钻机，采用φ60钻杆，长度大于3.0m的长岩芯管和金刚石钻头钻进。该钻机扭矩大，配备φ60钻杆和长岩芯管，垂直度容易保持。

B、工程深度较深，旋喷桩的偏移无法防止。为了保证深部旋喷桩能互相搭接可采用高压水和高压水泥浆双高压介质喷射切割土体，形成的桩径较大，配合注浆管提速、空气压力、流量等其他施工参数，能确保深部桩体的搭接。

C、旋喷施工过程中的地面隆起。旋喷桩产生的废浆排除地面过程中，在地基中形成压力，可能产生地面隆起变形。出现这中现象可采用一下对策：

a、加大钻孔直径：将钻孔直径加大至200mm-500mm，可以使浆液易于排除地面，从而孔内压力快速释放。

b、在旋喷之前采用高压清水进行预切割，再进行正常施工。

c、在排浆受阻的位置，从地面插入水管，使孔内排浆顺畅。

D、为了保证在不同的土层和不利因素影响下，旋喷桩到达比拟均匀的直径，必要时采取预切割措施。

五、材料与设备

施工机具一览表

序号	设备名称	型号	规格	单位	数量	作用
1	RJP专用高压水泵	3D2-SZ	40.0 MPa	台	1	切割土层
2	RJP专用旋喷机	GPP-16	-	台	1	驱动注浆管旋转与提升
3	RJP专用高压注浆机	GPB-90	-	台	1	把浆液注入土层
4	空压机	VFY-6/10	6m3	台	1	辅助切割土层与搅拌
5	钻机	钻机GXY-2	150m	台	1	成孔
6	搅拌机	立式圆形	-	台	1	搅拌水泥浆
7	泥浆泵	BW-150	-	台	1	排浆
8	RJP专用高压注浆管	高强嵌套钢管	-	m	诺干	输送高压水及水泥浆

六、质量控制

由于高压旋喷桩施工难度大，特制定施工细那么，在施工中严格遵守，以保证施工质量。

6.1钻机就位与设计位置偏差小于5cm，垂直度偏差小于1%。

6.2施工时严格控制各种施工参数，包括：高压水、高压注浆泵及空压机的压力、流量，以及喷射过程注浆管的提升速度。在可能的条件下，应采用自动化仪表进行施工参数的测量与控制。

6.3做好现场施工的记录工作，对钻孔倾斜、钻孔深度、钻孔遇障碍物情况、钻孔坍孔、旋喷桩喷射过程中的参数状况、返浆情况等都要做详细记录。同事对施工记录及时调整，发现问题及时汇报处理。

6.4为保证旋喷桩在拆卸注浆管或因故中断时不出现断桩现象，重新正常喷射时上下段桩的搭接长度不小于10cm。

6.5在施工时严格遵守操作规程，班长和技术人员严格进行质量自检。

6.6对喷浆浆液配合比严格控制，根据高压旋喷作业情况相应固定浆液拌制操作程序，减少操作失误。

6.7严格控制高压旋喷施工使用水泥的质量，加强水泥防潮工作。

6.8复核施工水泥用量的方式，保证高压旋喷施工过程中的水泥掺量到达设计的相应要求。

6.9施工前对旋喷施工机械进行维护保养，尽量减少施工过程中由于设备故障而造成的质量问题。对机械操作人员进行施工前培训，组织其熟悉设备性能、操作要点，施工中设备由专人负责操作。

6.10施工前进行技术交底，做好控制措施：a、由专人负责控制标高，并请监理、总包现场确认。b、在高压三重管上焊接标记，间隔距离为0.5m，所焊接标记清晰、准确

七、安全措施

7.1注意平安用电，在旋喷施工中涉及的电器设备较多，施工现场应配置标准电箱，电动机和控制箱应有良好的接地装置。施工人员应持证上岗制，防止用电事故发生。

7.2严格按照平安生产的有关条例进行施工作业，正确操作使用机械设备。施工中随时调整钻机垂直度，如在施工中钻机或旋喷机发生故障需要高空作业维修，应佩戴平安带作业。

7.3施钻时，应先将钻杆缓慢放下，使钻头对准空位，当电流表指针偏向无负荷状态时即可下钻。在钻孔过程中，当电流表超过额定电流时，应放慢下钻速度；当机架出现摇晃、移动、偏斜或钻头内发出有节奏的响声时，应立即停钻，经处理后，方可继续施钻。

7.4施喷施时，应定期检查管路是否完好，特别是管路的接头位置，防止高压空气和高压浆液喷射伤人，喷管链接和拆卸是施工人员应密切配合，做到有序作业，喷管提升拆卸时下方不得有施工人员站立。

7.5现场施工人员应正确戴好平安帽、穿着反光背心，施工现场要设有围栏、隔离墙，加强消防管理，按规定布置消防器材，使用阻燃材料搭建临时房，杜绝火灾事故。

八、环境保护

8.1施工现场应由专人负责清扫，不任意排污，加强现场你谁管理，指定专人负责，开挖和及时回填各种排浆沟，杜绝泥水外溢，保持场地枯燥、平整。

8.2根据旋挖施工特点，加强施工场地的废泥浆管理，固定临时排浆池，保持施工现场整洁。

8.3在现场配浆处加装防尘顶棚，减少扬尘。

8.4旋喷桩施工过程中会产生较多的废浆，可以用泥浆车外运出场，也可以根据旋喷产生的废浆凝固较快的特点，采用现场堆置，凝固后，以土方形式外运出场的方法。

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