铁路隧道洞口高压旋喷桩加固施工方案.docx

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铁路隧道洞口高压旋喷桩加固施工方案

旋喷桩试桩方案

1、工程概况及设计要求

XX隧道出口XX225+140～XX225+215段隧道暗洞洞顶地表浅埋，且拱顶位于较厚土层中，为了确保施工安全，此段隧道洞顶土体采用直径600mm旋喷桩加固，加固范围为隧道中线左右侧各16.8m，加固深度为洞身开挖轮廓线外嵌入W2基岩下0.5m，开挖轮廓范围内加固至轮廓拱顶以上0.5m。

旋喷桩间距1.2*1.2m，交错布置。

XX23+200～XX25+600内的所有涵洞工程的基底处理采用旋喷桩加固，其总长度为18405m。

旋喷桩长度为7.6～14.9m，旋喷桩桩体（28d）无侧限立方体抗压强度fcu≥3.0MPa。

2、试桩总体施工方案

旋喷桩施工前在现场取原状土样，按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002针对软弱土层，选择普通硅酸盐水泥浆并掺入2%-5%的速凝剂、以确定以下技术参数：

①水泥浆水灰比；②水泥用量；③注浆流量；④喷嘴直径；⑤转速；⑥提升速度；⑦注浆压力；⑧水泥浆比重；并测定7天、28天龄期，推算90天龄期强度。

根据设计及施工规范要求，旋喷桩正式施工前作试桩，原则上旋喷桩试桩位置在设计搅拌桩加固地基段内随机抽取，根据目前现有条件，经与设计院、监理协商，目前暂定在XX225+150处试桩。

旋喷桩试桩施工完毕后，分别进行7天、28天单桩试验。

本标段内试桩按不同水泥用量（水泥用力量100kg～150kg/m）来调整最佳施工参数。

本工程旋喷桩试桩3根，待试验合格后，确定最佳参数后，方可正式进行旋喷桩施工。

3、试桩要求

1、原状土样、地下水在工地现场取样送至中心试验室。

2、施工用水取样送检。

3、试桩位置：

里程XX225+150。

4、试桩根数不小于设计值3根，间距1.2m，桩径0.6m，桩长7.6～14.9m。

试桩编号为S1～S3，试桩时根据实际地质情况进行调整。

5、通过单桩试验，测定7天、28天强度，并推算90天强度，28天抗压强度不小于1.25Mpa，90天强度不小于1.56Mpa。

6、成桩后，根据土层取7天、28天试件做无侧限抗压强度试验。

7、试桩过程中业主、设计、监理与施工单位一同到施工现场，通过试桩共同确定旋喷桩施工的主要参数，部分施工参数由检定中心和实验室确定。

以为大面积旋喷桩施工提供施工参数。

4、试桩暂定施工参数和施工机具

该段旋喷桩的施工设计图中，没有给定旋喷桩的施工参数。

原则上通过试桩确定其施工参数。

目前，结合设计要求、相关施工技术规范、试验室试验的配比参数，旋喷桩暂定施工参数如下：

表1：

试桩施工参数表

序号

项目

控制参数

备注

1

水泥浆水灰比

1：

1

2

水泥浆比重

1.48～1.50

3

水泥用量

100kg/m、110kg/m、120kg/m、130kg/m、140kg/m、150kg/m

140、150kg/m

4

注浆量

0.226m3/m

5

喷嘴直接

0.23mm

6

转速

20转/min

7

提升速度

20cm/min

8

泥浆压力

22～25MPa

表2：

试桩施工机具

序号

设备名称

规格

单位

数量

备注

1

旋喷钻机

MGJ-50

台

1

动力11KW

2

高压泵机

90B

台

1

动力90KW

3

泥浆泵

WB250-30

台

1

11KW

4

潜水泵

台

1

5、旋喷桩的施工工艺

5.1、施工工艺

采用清水下钻，在旋喷水泥浆成桩的方法。

5.2、高压旋喷桩主要施工方法

5.2.1.施工准备

熟悉图纸，作好图纸会审前期工作；

加强与业主、监理单位的联系，掌握其施工时的具体要求；

做好通水、通电及硬化道路工作；

设立临时生活设施；

检查机器运转情况并做好各易损件的筹备工作；

按顺序对旋喷桩进行编号；

5.2.2.测量放样

依据设计院提供主轴线控制点及具体尺寸，运用导线控制法，使用徕卡TCR402全站仪进行主轴线的放样，其精度要求：

距离中误差：

±2mm，角度中误差：

±10s；

参照场地情况，将主轴线控制点引至不受破坏的位置，且加以保护；在复验合格的轴线基础上，进行桩位点的测定，其精度要求为±30mm；及时绘制测量复核签证，确保技术资料的完整性。

5.2.3.注浆工艺

高压旋喷桩注浆固结体的质量因素较多，当确定采用一定形式的高压喷注浆管法之后，注浆工艺是影响固结体的重要因素之一。

①、旋喷

高压旋喷注浆，均是自下而上，连续进行，若施工中出现了停机故障，待修好后，需向下搭接不小于500mm的长度，以保证固结体的整体性。

②、复喷

在不改变旋喷技术参数的条件下，对同一土层作重复注浆（喷到顶再下钻重喷该部位），能增加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径或长度并提高固结体强度，复喷时全部喷浆，复喷的次数愈多固结体直径加长的效果愈好。

5.2.4.水泥用量的控制

在喷浆提升过程中，控制水泥用量是关键。

水泥的用量与喷浆压力、喷

嘴直径、提升速度及水灰比等有直接关系，具体控制方法：

5.2.4.1、若水泥量剩余措施如下：

①适当增加喷浆压力；

②加大喷嘴直径；

③减慢提升速度；

5.2.4.1.若水泥量不够措施如下：

①保证桩径的情况下适当减少压力；

②喷嘴直径适当减少；

③保证桩体强度的情况下适当加快提升速度；

④加大水灰比值；

针对本工程具体情况，每根桩分次进行搅拌，施工用水精确量取，确保定量的水和水泥比例进行拌制水泥浆，通过高速以上参数可保证水泥量满足设计要求；针对水泥浆下沉现象（水泥浆液密度较大），采取自桩顶向下3.0m进行复喷，可保证桩体上部水泥土强度。

5.2.5.冒浆处理

在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等，根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施。

①、流量不变而压力突然下降时，应检查部位的泄漏情况，必要时拨出注浆管，检查其封密性能。

②、出现不冒浆或断续冒浆时，或系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；如系附近有空洞、暗道，则应不提升注浆管，继续注浆直至冒浆为止，或拨出注浆管待浆液凝固后，重新注浆直至冒浆为止，必要时采用速凝浆液，便于浆液在注浆管附近凝固。

③、减少冒浆的措施：

冒浆量过大的主要原因，一般是有效喷射范围与注浆不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致。

a.提高旋喷压力（喷浆量不变）；

b.适当缩小喷嘴直径（旋喷压力不变）；

c.加快提升和旋转速度；

对于冒出地面的浆液，可经过选择和调整浓度后进行前一根桩返浆回灌，以防止空穴现象。

5.2.6.固结体控形

固结体的形状，可以通过调节旋喷压力和注浆量，改变喷嘴移动方向和提升速度，予以控制。

由于本工程设计固结体的形状为圆柱形，在施工中采用边提升边旋转注浆，考虑到深层部位的成形，在底部喷射时，加大喷射压力，做重复旋喷或降低喷嘴的旋转提升速度，而且针对不同土层（硬土）可适当加大压力和降低喷嘴的旋转提升速度，使固结体达到匀称，保证桩径差别不大。

5.2.7.确保桩顶强度

当采用水泥浆液进行喷射时，在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中，由于浆液析水作用，一般均有不同程度不同的收缩，造成固结顶部出现一个凹穴的深度一般为设计桩径的1-1.5倍。

这种凹穴现象，对于地基加固是极

不利的，必须采取有效措施予以清除。

为防止因浆液凝固收缩而产生的凹穴现象，便于地基加固达到理想的效果，可采取超高旋喷（旋喷处理地基的顶面超过建筑基础底面，本工程设计能满足要求）、返浆回灌等措施。

5.2.8.防止串孔的措施

①、在施工过程中，各机组采取跳打的施工方法；

②、在高压缩土层适当减小喷浆压力；

③、加快提升速度和旋转速度。

5.3、雨季施工计划

雨季施工应作好防雨、防风、防雷、防电、防汛等工作。

机械设备尽量布置在地势较高、防潮避雨的地方，要搭设防雨棚。

机械设备的电源线路要绝缘良好，要有完善的保护接零，机动电闸箱的漏电保护装置要可靠。

施工架要经常检查，发现问题要及时处理或更换加固。

雨期施工要随时注意检查钻机的稳定；电机运转，电焊机防漏电，以及设备的沉降等，发现问题马上处理；

施工要按电气专业规定设临时避雷装置。

雨季施工应保证现场的排水沟畅通，使场内雨后不陷、不滑、不积水。

提前备好防雨器具，如水泵、铁锹、防雨布、雨衣、雨鞋等防雨物资，确保正常施工不受影响。

下雨、天气潮湿时，容易受潮的物品（如焊条、水泥等）要存放在仓库通风的地方，防止此类物品受潮。

施工道路铺垫石子、炉渣等，避免因下雨道路泥泞无法施工；

现场必须有排水的各种措施，防止地面水流入槽内，以免造成边坡塌方或基土沉陷、钻孔机倾斜等。

做好中长期天气预报收听工作；及时调整施工顺序。

6.确保质量的技术措施

6.1.质量保证体系

健全质量保证体系，严格按照质量体系文件进行质量管理，做到从资源投入和程序控制上保证工程质量。

健全质量管理组织机构，严格在质量保证体系下进行管理。

质量保证组织机构图

6.2.加强质量点的控制

高压旋喷注浆加固地基，属隐蔽工程，虽在施工时不能直接观察它的质量，但可通过学习施工过程中的各工序操作、工艺参数和浆液浓度等因素的实际执行情况和土层的各种反应（冒浆量大小和冒浆浓度，冒浆的通道位置，土体开裂状态），来控制高压旋喷注浆的质量。

①、确保桩位准确性

桩位由专业技术人员进行放样，并经监理人员复验合格；

施工时，钻机就位必须在定位员的指挥下准确对准桩位，由质检员复核，监理工程师认可后，钻机方可开钻；

施工完毕，及时做好施工记录，并在施工图上做标记；

②、确保桩身垂直度

钻机开钻前必须调平，依机架两边所吊线锤平行机架为准；

钻进过程中，若因故钻机下陷倾斜，需及时调整；

③、确保桩顶标高

各桩位点放出后，按施工现场平整度划分若干个区，每个区用水准仪准确测出标高，算出其钻孔尝试和空喷深度；

每开钻前，应将深度盘指针对零，确保钻深准确性；

钻头离桩端1m时，提前喷浆，防止桩底部因送浆距离较远不能准确到达，而缩短桩长。

④、提高桩顶强度

对桩头进行复喷；自桩顶向上超喷不小于1倍的桩径。

⑤、防止缩径及夹泥

针对密实度较高的土层，采用慢档高压提升和下沉；加适当的搅拌叶片；

增大喷嘴作业半径。

⑥、针对淤泥质粉质粘土层防患措施

采取跳打的施工方法；减小旋喷压力；加快提升速度等；添加适量粉煤灰。

⑦、确保桩体连续性

喷浆时必须连续，不能间断；施工中一旦出现故障，待修好后，必须再向下搭接长度不小于50cm。

⑧、材料质量控制

水泥采用42.5级水泥，要求每批水泥有出厂合格证、化验单，并且对每批号水泥做进场抽样复验，袋装每200吨复验一次，合格后方可使用。

禁止使用过期、雨淋、受潮、结块水泥；

水泥浆液必须搅拌均匀，对超过初凝时间4小时的水泥浆液严禁使用。

6.3、桩位及标高控制方法

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；

桩位长度是搅拌桩施工的主要参数，而钻进深度及喷浆深度、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，随机调整钻进深度及喷浆深度与停浆面标高，以保证孔深、桩长、桩顶标高达到要求；

6.4、不出现缩径、夹泥、断桩的保证措施

材料的优劣是质量的关键问题，每批水泥进场后，需要水泥出厂合格证，

并及时进行复验，复验时按照每100吨1个批量进行，