高压旋喷桩施工工艺总结最终版.docx
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高压旋喷桩施工工艺总结最终版
表A.0.1新建铁路兴国至泉州线施工组织设计报审表
工程项目名称:
新建兴国至泉州铁路兴国至宁化段施工合同段:
XQXN-4编号:
致:
中铁济南工程建设监理有限公司XQXNJL-4标监理项目部:
我单位根据施工合同的有关规定已编制完成兴泉铁路XQXN-4标高压旋喷桩施工工艺总结,并经我单位技术负责人审查批准,请予以审查。
附件:
高压旋喷桩施工工艺总结。
承包单位(章):
项目负责人:
日期:
年月日
专业监理工程师意见:
专业监理工程师:
日期:
年月日
项目监理机构意见:
项目监理机构(章):
总监理工程师:
日期:
年月日
新建兴国至泉州铁路
兴宁段XQXN-4标
高压旋喷桩施工工艺总结
编制:
复核:
审批:
中铁二十一局集团兴泉铁路XQXN-4标项目经理部
二〇一八年
高压旋喷桩施工工艺总结
一、工程概况
新建兴泉铁路兴宁段XQXN-4标,区间路基DK147+811~DK147+832段地基加固处理工程,由于该处工点施工场地狭窄,施工机械无法进入路基区域进行CFG桩钻孔成桩作业,大、小里程端为路堑,现场无绕行条件,该处工点CFG桩地基加固措施更改为高压旋喷桩加固,桩径0.5m,桩间距1.1m,采用三角形布置。
二、编制目的
为了使本标段高压旋喷桩规范、有序、高质量的全面展开施工,在大面积施工前我项目部已完成了试桩施工,并通过了试桩检验。
通过试桩进一步探明了地质情况,确定了搅拌下沉、提升速度,确定了水泥掺量、水胶比、工作压力,检验施工设备及选定的施工工艺。
通过试桩熟练掌握了高压旋喷桩施工方法、工艺流程、技术参数、质量检测等作业要求并为全标段高压旋喷桩施工提供指导,积累管理经验,以确保大面积施工时高压旋喷桩的施工质量。
三、编制依据
《客货共线铁路路基工程施工技术规程》Q/CR9651-2017;
《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414-2018;
《新建铁路兴国至泉州线施工图设计路基工程设计专用图》;
《新建铁路兴国至泉州线施工图设计路基工点设计图》。
四、适用范围
适用于新建兴国至泉州铁路路基工程高压旋喷桩地基处理段落。
五、工艺原理
高压喷射注浆法是先利用工程钻机钻孔作为导孔,将带有特殊喷嘴的注浆管插入设计的土层深度,然后将水泥浆以高压流的形式从喷嘴内射出,冲击切削土体。
土体在高压喷射流的强大动压等作用下,发生强度破坏,土颗粒从土层中剥落下来,与水泥浆搅拌形成混合浆液。
一部分细颗粒随混合浆液冒出地面,其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下,按一定的浆土比例和质量大小,有规律地重新排列。
这样从下向上不断地喷射注浆,混合浆液凝固后,在土层中形成具有一定强度的固结体,到达增强地基承载力的目的。
六、施工机具
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,如下表:
高压喷射灌浆法主要施工机械及设备表
序号
机械设备名称
型号
规格
1
高压泥浆泵
SNS-H300水流Y-2液压泵
泵量60~250L∕min,泵压20~50MPa
2
钻机
MGJ-50A
旋喷
3
泥浆搅拌机
容量0.8~2m3
4
单管
5
高压胶管
Φ19~Φ22mm
七、主要进场人员
主要施工人员表
序号
姓名
专业
职务
备注
1
洪富义
土木工程
工区经理
2
贺迎宾
土木工程
工区副经理
2
袁涛
土木工程
总工程师
3
吴景峰
工程管理
工程部部长
4
杨东鹏
土木工程
质检工程师
5
张宇东
铁道工程
试验室主任
6
马艳军
铁道工程
测量主管
7
郭延超
铁道工程
副经理兼队长
劳动力人员表
序号
工种
人数
序号
工种
人数
1
技工
6人
4
其他人员
15人
2
司机
5人
5
技术人员
2人
3
后勤
1人
6
机械维护
2人
八、试桩施工方法及施工工艺
1.场地三通一平:
机械就位应平稳,立轴,转盘与孔位对正,高压设备与管路系统应符合施工图及安全要求,防止管路堵塞,密封良好。
施工前应保证场地的三通一平,确保用电安全。
2.桩位测设:
首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩,然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置,用小竹签做好标记,并撒白灰标识,确保桩机准确就位,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:
(1)液喷嘴直径:
2.8mm;
(2)注浆管直径:
42mm;
(3)钻头旋转速度25r/min;
(4)浆液压力:
≥20Mpa;流量>30Lmin;
(5)水胶比:
1:
1。
4.钻机就位及准备:
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1%,采用单管法进行施工,采用MGJ-50A型旋转振动钻机进行钻进。
根据现场情况,进行场地平整;严格按照设计要求及有关规范规定,进行图纸的技术交底工作,经业主及监理单位认可,选择合适的位置,进行试桩,以期确定以下技术参数:
(1)喷嘴型号及规格;
(2)进尺及提升速度;
(3)注浆压力;
(5)注浆流量;
(6)水胶比值;
5.浆液配置:
高压旋喷桩的浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥配制,水泥浆液配制严格按试验室提供的水胶比1:
1。
搅拌灰浆时,先加水,然后加水泥及粉煤灰,每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟,浆液应在使用前一小时制备。
浆液通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内,最后射出。
每根桩浆液用量估算:
Q=πR2*H(1+B)
其中:
Q—旋喷浆液用量(m3)
R—桩体半径(m)
H—桩长(m)
B—损失系数,选0.1~0.2
6.旋喷作业:
旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制,并随时做好关于旋喷时间、用浆量,冒浆情况、压力变化等的记录。
喷射时,先应达到预定的喷射压力20~25Mpa,喷浆旋转60秒,水泥浆与桩端土充分搅拌后,再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管,提升速度为0.1~0.2m/min,直至距桩顶1米时,放慢搅拌速度和提升速度。
保证桩顶密实均匀。
中间发生故障时,应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即检查排除故障,重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于0.5m,防止固结体脱节。
为防止浆管扭断,钻杆的旋转和提升必须连续不断;当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时,拆卸动作要快,卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10cm,并且搅拌时间超过2小时的水泥浆液不得使用。
施工过程中控制冒浆量小于注浆量的20%,超过20%或完全不冒浆时查明原因,采取相应措施。
为保证桩顶质量,旋喷时,实际停浆面高于设计桩顶标高0.5~1m。
7.废料回收:
钻机成孔和喷浆过程中,应将废弃的加固料及冒浆回收处理,防止环境污染。
8.冲洗:
旋喷施工完毕,迅速拔出注浆管,并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净,管内机内不得残存水泥浆。
通常把浆液换成水,在地面上喷射,以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。
9.桩机移位:
待旋喷桩机注浆管全部提出地面后,先关闭电机,然后将桩机移至新的桩位。
重复以上操作,进行下一根桩的施工。
施工工艺及质量控制流程图
九:
实验结果及结论
(1)实验结果:
本次试验采用42.5级普通硅酸盐水泥,按照技术规范要求及设计参数进行高压旋喷桩的工艺性试验,试验桩具体参数结果见下表:
试验桩施工参数表
桩号
水胶比
提升速度
(m/min)
旋转速度(r/min)
注浆压力
(Mpa)
水泥用量
(kg/m)
粉煤灰用量
(kg/min)
流量
(L/min)
备注
300#
1:
1
0.2
22.2
22.52
107.0
18.2
31.6
115#
0.2
20.2
22.37
91.1
16.1
31.3
64#
0.2
20.8
22.38
95.3
14.3
31.36
(2)试桩总结及参数确定
1.桩径及均匀性:
开桩头进行桩径及外观检测,桩径最小为0.5m表明在22MPa注浆压力下,可以满足本工程高压旋喷桩孔径要求。
高压旋喷试验桩中,根据挖出的桩头部分表明,旋喷桩体中土体颗粒与水泥浆液混合较均匀,旋喷桩头的混合浆液,在土层中形成具有一定强度的固结体,对改善地基承载力起到一定作用。
2.水泥掺入量:
根据表中的试验桩施工参数分析,高压旋喷桩在施工压力一定情况下,提升速度与桩体每米水泥用量成反比,提升速度快,水泥掺入量降低;提升速度慢,水泥掺入量增加。
在压力22MPa,提升速度0.2m/min时水泥掺入量能够满足设计要求。
3.通过试桩施工,施工机械能够满足施工工艺要求:
在高压旋喷试验桩施工前应做好充分准备工作,施工机械按要求进行各项检修,避免桩基施工中断。
4.确定实验参数:
本次试验采用P.042.5级硅酸盐水泥,按照技术规范要求及设计参数进行高压旋喷桩的工艺性试验,确定具体参数结果如下
水胶比1:
1;
旋转速度:
22-23r/min;
提升速度:
0.1-0.2m/min;
喷浆压力:
22-23MPa;
注浆流量:
31-32L/min;
配合比:
每延米桩身用水泥:
粉煤灰:
天然土体:
水=60kg:
11kg:
353kg:
71kg
十、施工故障处理
1.压力上不去:
安全阀和管路接头处密封圈不严;喷阀损坏,油管破裂漏油;安全阀的压力过低,或吸浆管内留有空隙或密封圈泄漏;栓塞油泵调压不够;活(柱)塞或缸套损坏。
2.压力骤然上升:
喷嘴堵塞;高压软管清洗不净,浆液沉淀或其他杂物堵塞影响管路通
3.压力不稳定:
油管路泄漏;泵体或吸浆管路有泄漏或存有空气;泵体注塞杆过长或泵体安装时不严密。
4.喷嘴堵塞及冒浆喷嘴堵塞,应提升灌浆管,待堵塞消失后再进行复喷;出现不冒浆或断续冒浆时,系土质松软的正常现象,可适当进行复喷;冒浆量小于灌浆量20%,视为正常现象,超过20%或完全不冒浆时应采取相应措施;在旋喷过程中,地层有较大空隙导致不冒浆,可在浆液中加入适量的速凝剂,以缩短固结时间:
当冒浆量过大时,可提高喷射压力,适当缩小喷嘴孔径,加快提升和旋转速度;大量冒浆、压力稍有下降时,可能是灌浆管被击穿或有空洞,使喷射能力将低,此时应拔出灌浆管进行检查。
十一、严格控制桩体质量
1.桩位控制:
钻机就位要准确,孔位偏差不应大于5cm。
垂直度偏差度小于1%。
采取钢尺丈量和吊锤球的方法检测,满足精度要求后方可进行钻孔施工。
2.桩径控制:
施工过程中要按施工图参数操做,发现问题及时汇报处理。
现场施工做到及时记录、及时调整、及时汇报处理。
对桩个别部位可进行复喷,以满足桩径的要求。
3.桩长控制:
当钻至桩底深度一下0.2m时,将喷浆管插到桩底层位。
在插管过程中,为了防止泥沙堵塞喷嘴,可边喷水边插管。
喷射水压力一般不超过1MPa,以防止将空壁射塌。
4.喷浆控制:
要严格按照配合比控制浆液,保证喷浆量,随时观察返浆情况.高压旋喷桩。
5.高压旋喷应全孔连续进行,若中途拆卸喷射管,则应进行复喷,搭接长度不小于200mm。
供浆正常的情况下,孔口回浆密度变小、且不能满足设计要求
时,应加大进浆密度。
十二、对本工程施工的关键点、难点及其处理措施
(一)测量定位放线质量保证措施
成立测量小组,配备专职测量员,为保证测量定位放线的精确度,放线时都应反复效验符合轴线尺寸和桩位。
施工用测量仪器、钢尺等由专人管理和用前检测,以保证其完好。
(二)桩位平面位置及垂直度的保证措施
桩位放线要准确,并经监理工程师复核,施工时,要先经过质检员确认后方可下钻;在钻机正面、侧面分别挂一线锤(经纬仪核定其垂直度后,划标志点),待施工时,两锤线要以过标志点为准;
(三)确保钻孔深度及桩长,桩顶标高的保证措施
桩的长度是高压旋喷桩施工的主要参数,而钻进深度及旋喷深度、停浆面标高是直接影响有效桩长的主要因素,影响这些因素的关键是自然地面标高和钻机深度刻度盘零点的准确性。
自然地面标高和深度刻度盘零点在施工过程中不是一成不变的,所以施工中,应根据变化情况,随即调整钻进深度及旋喷深度与停浆面标高,以保证孔深、桩长、桩顶标高达到要求。
(四)水泥用量的保证措施
严格按图纸规定,正确计量每米水泥用量;各班组操作要按规定,避免单根桩的水泥用量或多或少质检员及材料员要定期检查施工水泥用量同施工桩数是否合乎要求。
(五)桩体均匀性的保证措施
要求钻进成孔、提升成桩的施工方法,并且要求送浆和钻机调试正常后,保证各自相应的档位不变和技术参数不变,既保证桩身在每个单位长度都用相同的水泥量,以保证桩身强度的均匀性。
(六)桩径的保证措施
施工中,由于磨损,叶片直径会逐渐减少,为确保桩径,要定期检查,发现叶片直径小于施工要求时,需及时更换。
十三、安全生产及环境保护
1、施工安全
1)施工前应检查高压设备和管路系统,其压力和流量需要满足施工图要求。
泵体灌浆管及喷嘴内不得有任何杂物,各类密封圈必需完整良好无泄漏现象。
安全阀中的安全销要进行试压检验(试压检验到有资质的压力容器检验所进行),必需确保在达到规定压力时,能断销卸压,决不能轻易安装未经试压检验的自制安全销。
高压泵必需制定专人操做,压力表应定期检修检定,保证正常使用。
2)在钻进及旋喷过程中,要防止灌浆管和喷嘴被堵。
采取的措施有:
浆液加以前进行二次过滤,严防杂物混入;钻孔时边射水边钻进。
3)对长度5m以上的桩,先喷浆然后再旋喷和提升,以减小阻力,避免灌浆管扭断。
4)施工完毕,立即拔出浆管,彻底清洗灌浆管和灌浆泵,不准有残留水泥浆。
5)高压胶管不能超压使用,使用时弯曲不应少于规定弯曲半径,防止胶管破裂。
6)施工时,钻机应平稳置于平整坚实的地面上,钻杆应保持垂直。
7)司钻人员应经过培训考核持证上岗。
钻孔的位置需经确认无误后方可开钻。
2、环境保护
1)水泥和其他细颗粒散体材料,应在库内存放或加以盖。
运输细颗粒散体材料或渣土时,必需覆盖,不得沿途撒落。
2)现场制定洒水降尘措施,指定专人负责现场洒水降尘和清理浮土。
3)对费浆的处理必需在开工前做好规划,费浆应随时运出现场,或暂时排入沉淀池后做土方运出,不得随意排放。
4)施工现场应遵守《建筑施工场界噪声限值》尽量采取低噪音机具并设专人定期测定噪声值,发现超标及时采取降噪措施。
5)旋喷灌浆过程中,对临近建(构)筑物进行监测,发生问题及时处理。
附件:
1、配合比报告
2、现场施工记录
3、复合地基静载荷试验结果;
4、桩身完整性报告;
5、现场照片
附件1:
配合比报告
附件2:
施工记录
附件3:
复合地基承载力报告
附件4:
桩身完整性报告
附件5:
现场照片
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