旋喷桩基础加固方案

凤岗镇张宅高压旋喷桩基础加固施工方案

一、前言

旋喷桩地基加固技术，是利用钻机引孔，利用高压泵（20—50MPa）把带有喷嘴的悬喷钻杆下（或钻）至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20MP左右的高压水流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度向上提升，将软弱地层中的淤泥、粘土等置换（或反冲）出来，形成空间，再将浆液（通常为水泥浆液）注入（强喷）空间或与地层中的砂、砾、卵（块）石强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成固结体，即为旋喷桩。运用该技术加固地基，具有施工方便，工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等优点。

二、工程概况

张先生的大楼四周为岗丘地貌（暂没有地质资料）。原有岗丘已被推平，大楼位于岗丘坡地与洼地结合部，属回填平整地。大楼后墙外砌一2.3米高挡土墙，墙顶面与大楼首层地面平，故大楼背墙属凌空状态（详见图一）。挡土墙两端为人工开挖陡崖，平行挡土墙向两侧延伸，崖下为相邻工厂围墙，与挡土墙和陡崖平行分布，两米余高的陡崖之下，有大量生活废水汇集成河，部分污水沿回填土界面渗入住宅楼基础之下，槽探开挖至3.6米处，有一层50cm厚的腐臭黑泥片石层，并伴有大量黑水渗出。

张宅为一栋四层混凝土框架结构住宅楼。大楼面西背东，五跨四层，南段含楼梯房、水塔五层。檐口高度12.4—15米，长27米，宽6～10米，呈楔形。5条倒“T”形条形基础坐落在负2米的位置，其下有50公分厚的碎

石粉垫层。大楼倒“T”形条形基础底面高出相邻工厂地面30公分，也就是说大楼基础深度比隔壁工厂的地面还高出一尺。

基础经过一段时间勘探（探孔和槽探），地层结构已经清晰。大楼之下7.9米深处，有一条2米x 2米的箱涵由南向北纵贯（向北352o）大楼，令人不安的是，整栋大楼基础5条条形基础就平放在8米厚的回填土上（详见图一），仅此一项就构成大楼致命的遗患。

三．大楼病态概况

大楼新建于半年前，目前，大楼向凌空方向倾斜10公分，已超过《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002倾斜变形允许值0.4%一倍多。巨厚的、非均质的回填土在大楼的重压下，引起不均匀沉降，再加上来自大楼正前方侧向（坡向）回填土的压力和正负风压，大楼倾斜才刚刚开始。根据此次地质探查，地层中大小块石较多，静力压桩或钻孔桩方案已不可能实施。因此，建议采用悬喷桩对原基础进行加固。

四、地基加固方案

为满足承载力要求，设计采用旋喷桩进行地基加固处理。设计旋喷桩长度约10米（因为是坡地，强风化地层深度不一致），桩径为φ50-60cm，除②x?和④x?轴之外，其它每个柱轴基础均设计左右2个对称悬喷桩。悬喷桩中心插Ф25钢筋，悬喷桩（及中心插筋）与新增承台连接。共计旋喷桩26根，总长约260m。

五、主要技术措施

（一）施工总体安排原则：

１. 先上钻机进行Ф75cm引孔，然后再实施旋喷桩加固。钻孔位置基本上没有不会遇到箱涵，如果在5.7米左右深度碰到疑似构筑物，立即停钻，前后挪动钻机重新布孔，以免打穿箱涵，造成不必要的麻烦。随后的悬喷桩尽量错开箱涵，实在错不开，就直接在箱涵之上喷桩。

２. 为了避免悬喷施工对大楼基础的影响，整个悬喷工作由南向北隔条条形基础进行，等第一遍悬喷工作结束后，再回过来对未悬喷条形基础进行悬喷。

3．对单柱轴对称悬喷桩先悬喷一侧的，然后再对条形基础另一端柱轴进行单侧悬喷。单侧柱轴全部悬喷结束后，再回过来悬喷另一侧对称桩。以避免基础应力集中造成的不测。

4. 数天后，按照悬喷桩进行的顺序，打开地面混凝土、悬喷桩桩头及下覆回填土，植筋并进行桩、承连体浇筑。

（二）施工准备

１、施工前必须进行地面构筑物、地下管线（水、电、油、通讯等）的调查、拆移，确认无障碍物后方可进行场地清理工作。

2、挖设排浆沟和临时泥浆存放池，使基面层保持干燥状态。

3、准备旋喷桩机具、设备及材料。

4、试桩，确定旋喷速度、喷射压力、提升速度、喷浆量和泥浆水灰比等，确保成桩质量符合设计要求。

（三）施工工艺要求

本次地基加固旋喷桩施工采用单管成桩法施工。

１、施工机具和材料的选择

旋喷桩施工机具：

本次地基加固旋喷桩采用重探GX50型立轴式岩芯钻机和高压锚杆旋喷注浆机40C。

①旋转钻机转速：20r/min；

②旋喷管（单管）：采用外径φ42mm或φ45mm地质钻杆；

③喷嘴：采用2个收敛圆锥形喷嘴，喷嘴孔径φ2～φ3mm；

④高压泥浆泵：压力20～40Mpa，流量80～120L/min；

⑤注浆管：采用内径φ19mm高压胶管，工作压力31Mpa。

旋喷桩浆液材料：

水泥：

采用42.5普通硅酸盐水泥。使用前必须经试验符合质量要求，严禁使用过期、受潮结块的水泥。进场水泥必须离地存放，并加以遮盖，防止受潮、雨淋。

水：

必须经化验符合混凝土拌合用水标准。

水泥浆液配合比：

水泥浆液水灰比宜为1:1，稠度适宜，防止过稠堵喷嘴、过稀影响质量。

浆液宜在旋喷前1小时内配制，使用时必须滤去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。

２、施工顺序和工序

旋喷桩施工顺序：由南向北隔条形基础进行，同排桩应跳孔成桩(相距宜为4米以上),相邻两桩施工时间不应小于48小时。

３、旋喷桩单管成桩施工工艺要求

（１）试桩：

根据现场各层土样，在室内按不同的含水量和配合比进行试验，优选出最合理浆液配方后，必须在正式施工现场进行喷射成桩试验，确定旋喷管的转速、提升速度、注浆喷射压力、注浆量等参数，以查明喷射固结体的成桩直径和桩体强度，验证设计的可靠性和安全性。

（２）机具就位、调整钻架：

钻机组装好后，采用导轨法就位。钻机基本就位后，调平安稳，将转盘、钻杆轴线对准桩位，对准误差控制在2cm以内，再调整钻架、钻杆，使钻杆垂直度控制在1%以内。

安装浆液搅拌机、高压泥浆泵、输注浆管路、水电接头、闸阀、仪表等。辅助设备安装应满足下列要求：

①制浆机应略高于贮浆罐上口；

②高压泥浆泵进浆口必须加设滤网，并稍低于贮浆罐出口；

③高压泥浆泵与旋喷管间必须用高压胶管连接。

安装完毕后，必须再次检查高压设备、管路系统，确保规格符合设计要求、连接密封完好。并尽量缩短高压注浆管的长度，控制在20m以内为宜。（３）设备试运转：

旋喷桩设备安装完毕后，必须进行试运转，确保状态良好、运转正常。设备试运转应满足下列要求：

①钻机（旋喷管）转速、提升速度符合设计规定值，误差在10%以内；

②设备工作电压、电流稳定，工作电压380V±15V，电流不超过额定值；

③输、注浆液管路、水管路畅通，无渗漏；闸阀使用正常；压力、流量等仪表显示正确；

④高压泥浆泵电机达到设定转速，能保持设定泵压，泵压误差在±2Mpa 以内；浆液排放量符合设计流量；

⑤制、贮浆液设备的制备浆液能力满足注浆要求；

⑥设备运转平稳，操作人员配合默契。

（４）钻孔：

钻孔前，应测量每根钻杆长度，并按序用红油漆编号，并在最上一根钻杆壁上用红油漆标出深度控制红线。钻进深度控制，以地面水平测量和设计桩底标高为依据，确定钻杆入土深度。

钻孔过程中必须做好导孔成孔记录，包括地质层情况记录。

导孔成孔后倾斜度应小于1.5%。

（５）水泥浆液制备：

水泥浆液制备在下旋喷管前1小时进行，随配随用。浆液的水泥、水及掺加剂必须按室内试验和现场试桩确定的配合比严格计量，采用制浆机均匀拌制，足量贮存备用。

拌制好的水泥浆液必须经过严格过滤，除去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。制备好的水泥浆液在旋喷过程中必须连续不停地搅拌，防止沉淀。（6）下旋喷管：

导孔成孔后，检查孔位、孔深、垂直度符合设计要求后，提出钻杆，下插旋喷管。

旋喷管下插前，必须检查各部位连接是否紧密，密封圈是否封闭。并必

须采用红油漆在管壁上明显标示出下插深度控制红线。

下旋喷管采用边射水边下插的方法进行，防止喷嘴堵塞，射水下管采用低水压，水压力不超过1Mpa。直至旋喷管下插至离设计深度0.5m（以管壁上红漆线控制），停止射水，利用自重作用上下串动沉至设计深度。

（7）试喷：

旋喷管下插到设计深度后，必须先试喷，确保一切正常后方可正式旋喷成桩。

试喷主要步骤：

①将注浆泵的吸管插入贮水箱；

②起动空压机，待动转正常后，空载起动高压泥浆泵（注浆泵），使泵压逐渐升高至规定值（20Mpa）；

③在设计深度原地旋转旋喷管，转速按20r/min控制；同时开动注浆泵，向孔内注入清水；

④待确认旋喷管转动平稳、泵量和泵压正常，将注浆泵的吸水管移至贮浆罐开始正式注浆成孔。

（8）旋喷成桩：

试喷确定注浆系统运作正常后，注浆泵开始送水泥浆液入旋喷管，待估算水泥浆液的前锋已流出喷嘴后，即可提升旋喷成桩。

旋喷成桩操作原则：先喷浆后旋转和提升。

旋喷成桩步骤：

①试喷完毕，旋喷管在桩底部原地边旋转边喷射水泥浆液1min；

②边旋转喷管、边提升、边喷射浆液成桩。转速按20r/min控制，提升

速度按20～25cm/min控制，注浆泵泵压按20Mpa、流量按80～120L/min控制。

在旋喷成桩过程中，应按设计要求经常检查量测泵压、流量、转速、提升速度和实际的浆液耗用量，并按规定填写《旋喷注浆记录表》保存。

在注浆过程中，出现泵压骤然上升或下降、大量冒浆等异常情况时，应立即停止提升和注浆，以防断桩。

当发现喷浆量不足影响桩体固结质量时，应采取重复喷射进行处理，确保成桩质量。

在注浆过程中，会有一定数量的土粒，随着一部分浆液沿注浆管壁冒出地面，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，并采取相应措施。

③拆卸注浆管：旋喷注浆过程中需拆卸注浆管时，应先停止提升和旋转，再停止送浆，最后停机。拆卸注浆管采用钻机自带卷扬机人工辅助进行，拆管宜快，尽量缩短停泵时间。继续旋喷注浆成桩时，开机顺序同试喷。

停泵后重新旋喷时，旋喷管必须插入已喷桩体中不小于10cm，也即：注浆管分段提升的搭接长度不得小于10cm。

④当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1m开始，应减缓提升速度，慢速提升旋喷至桩顶，并停止提升原地旋喷30秒，再向上慢速提升旋喷

0.5m，确保桩顶质量。

（9）喷射结束、拔管、器械清洗：

旋喷注浆达到设计桩顶（再加0.5m）后，注浆泵继续送浆液，同时拔出旋喷管，待水泥浆液从孔口返出后，即可停止送浆，并将注浆泵的吸浆管移

至清水箱中，抽吸定量清水将泥浆泵和注浆管路中的水泥浆液顶出，然后停泵。

钻机、泥浆搅拌机、贮浆罐、注浆管和泥浆泵外用清水冲洗干净备用。（10）机具移位、桩顶补灌：

机具移位采用导轨法进行。移位时，防止损坏已成桩的旋喷桩固结体。旋喷注浆结束后，由于水泥浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使旋喷桩固结体顶部出现凹穴，应及时用水灰比为0.6的水泥浆补灌。

桩顶补灌结束后，桩顶以上的空孔洞采用砂子填平地面保护，防止意外。旋喷桩注浆固结体质量及地基承载力标准。

悬喷工艺具体见附图一、附图二