旋喷桩施工技术在北京地铁的应用(图)

旋喷桩施工

施工流程

旋喷桩施工流程图如图1所示。施工前应根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，复核高压旋喷桩的设计孔位，必要时应人工挖探孔，探测并保护地下管线。本工程受影响的地下管线为盾构接收井南侧施工用水、用电2条管线，均已进行人工挖探孔以确认位置。

测量放线  施工前应对施工区域进行放线，一次放线可确认多个桩位。

钻机就位　钻杆头对准孔位中心的同时，应保证钻机的垂直度，以使钻孔垂直度到达设计要求。喷射注浆管的倾斜度不得大于1%，钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆轴线对准钻孔中心位置。

钻孔　钻孔的方法很多，主要视地层中地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。根据地层分析，确定本工程采用振动打桩机进行成孔。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于5 cm。

插管　即将喷射注浆管插入地层预定深度。本工程使用振动型钻机钻孔，插管与钻孔2道工序合二为一。钻孔完成后拔出钻杆及套管，下入PVC套管，准备进行喷浆。

旋喷提升　当喷射注浆管插入预定深度后，由下而上进行旋喷提升注浆管。提升时必须同时喷射浆液和气体，注浆时应注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力。旋转提升速度与浆液流量应密切配合，以免桩径及桩体质量达不到设计要求，同时提升速度还必须与旋转速度相配合，并且随时做好记录。

清理　施工前应预先挖好排水沟，将施工过程中溢出浆液排到泥浆池中，泥浆池中泥浆应及时清运。施工完毕，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内和机内不得残存水泥浆。可将浆液换成水在地面喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。

施工技术参数

加固范围  旋喷桩施工时，加固范围取8 m×12 m，钻孔深度26.35 m。

加固方式  为防止施工过程中土层间变化过大造成桩径缩径，旋喷应分序施工，在局部范围之内应使用水灰比为1∶1的水泥浆液复喷，以保证旋喷桩的直径和强度。旋喷水泥浆液采用PC32.5水泥。

旋喷参数  旋喷参数见表1。旋喷桩采用孔间距600 mm、孔直径800 mm的旋喷桩咬合加密，一般为梅花形布置，如图2所示。具体桩位根据施工现场实际情况可做微调，以保证旋喷桩加固效果。

加固深度从盾构隧道顶面以上3 m开始，一直加固到盾构隧道底面以下3 m区域，而盾构隧道直径6 m，合计加固12 m深。旋喷桩端头加固旋喷半径 R=0.8/2=0.4 m，搭接长度0.2 m；喷浆压力20～25 MPa，流量80～120 L/min；旋喷提升速度20～40 cm/min，旋转速度10～30 r/min；浆液水灰比为1:1～1.5:1；旋喷孔深26.35 m，其中有效桩长12 m。以上旋喷参数设计需经现场试桩后进行调整确定。

设备要求

主要机具包括高压泵、钻机、浆液搅拌器等；辅助设备包括操纵控制系统、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。高压旋喷注浆法主要施工机具规格、技术性能、用途如表2所示。

施工工艺要点

施工前应先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位。要求钻机安放保持水平，钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于1. 5 %。

单管法和二重管法可用旋喷管射水成孔至设计深度后，一边提升一边进行旋喷。三重管法施工须预先使用钻机或振动打桩机钻出直径100～200 mm的孔，然后再将三重旋喷管插入孔内，由下而上进行旋喷。

在插入旋喷管前应先检查高压水与空气喷射情况，各部密封圈是否封闭。插入后先作高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。如因塌孔造成插入困难时， 可用低压(0.1～2.0 MPa) 水冲孔喷下，此时须把高压水喷嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。

喷嘴直径、提升速度、旋喷速度、喷射压力和排量等旋喷参数选取可参照地基处理机械或根据现场试验确定。喷射时，应在达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升旋喷管，施工工艺流程为：振动打桩机就位→桩管打入土中→拔起一段套管→拆除地面上套管→插入旋喷管→旋喷→自动提升旋喷管→拔出旋喷管与套管→下部形成圆柱喷射桩加固体。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。桩喷浆量Q  可按下式计算:

Q = q (1 +β) H/ V

式中 H ——旋喷长度， m；

V ——旋喷管提升速度， m/ min ；

q ——泵的排浆量，L/ min ；

β——浆液损失系数，一般取0. 1～0. 2 。

旋喷过程中冒浆量应控制在10%～20%之间。喷到标高后，提出旋喷管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。相邻两桩施工间隔时间应不小于48 h ，间距亦不得小于4～6 m。 可将旋喷桩挖出直接检验质量，或用钻机在旋喷桩上垂直钻孔取芯样，检查内部桩体的均匀程度，或用标准贯入、平板载荷试验测定单桩承载力。

质量保证措施

桩机搅拌头直径应不小于设计桩径的95%。为了保证桩的深度，应在桩机钻塔醒目处做好识别标志。为保证桩身的连续性、均匀性及强度，还应注意以下问题。

拌和均匀、充分  施工中应严格控制单桩的水泥用量、搅拌机的下沉与提升速度， 以使水泥与土体拌和均匀、充分。

防止断桩  压浆阶段送灰管道不能堵塞，不允许发生断浆现象。全桩搅拌应均匀， 不得发生夹心层。施工中如发生管道堵塞事故，立即停泵处理，待处理结束后立即把搅拌钻机下沉110 m，然后再重新开泵泵灰，等10～20 s后再恢复提升搅拌，以防断桩。

材料合格  施工时必须使用合格的水泥等建筑材料，每批水泥进场时必须具有合格证，并应及时取样送检，未经检验的水泥不得在施工中使用。

前台与后台操作密切配合  前台搅拌机操作与后台泵灰应密切配合，联络信号明确。前台搅拌机泵灰提升速度与次数应符合设计，后台供灰连续，一旦因故停灰， 立即通知前台。

控制提升速度  在搅拌机泵灰提升过程中， 当搅拌头接近设计的桩顶标高时，为了保证搅拌桩桩头的施工质量，在距顶还有1m左右距离时，应适当降低搅拌机的提升速度。当喷灰口即将出地表时，停止提升，待喷灰搅拌数秒后，关闭泵浆泵， 再将搅拌头提出地表。此外，为了保证桩头质量，还可对搅拌桩桩头部位采用多次搅拌喷灰的施工方法。

注浆喷头提出地表  为了防止喷头在提出地表的过程中水泥粉喷洒到地表， 在成桩结束时，要先停泵，使喷浆机喷头在桩头搅拌数秒之后，再提出地表，至此一根旋喷桩施工完成。

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