一種利用高壓旋噴技術提高樁的承載力的施工方法與流程

本發明涉及地基施工技術領域，具體來說，涉及一種利用高壓旋噴技術提高樁的承載力的施工方法。

背景技術：

在建筑物或構筑物設計中，若地基的軟弱土層較厚，采用淺埋基礎不能滿足地基強度和變形要求，常設計采用樁基。預制管樁和空心方樁是目前采用較多的兩種樁型，當持力土層較差或土層分布不均勻時，樁基承載力往往達不到設計承載力要求時，通常采取以下幾種方法：

1、增加樁的數量：通過增加樁的數量來彌補樁承載力不足的問題。此方案一方面需要增加、一定數量的樁，另一方面需要增加上部基礎尺寸，在補樁數量較多的情況下，不夠經濟。

2、增加樁長：通過增加樁長，使樁端貫入地質條件更好的土層，來解決承載力不足的問題。此方案受制于地質條件很明顯，如果可作為樁端持力層的土層較深，則該方案極不經濟。

3、采用復合載體樁，通過復合載體讓上部荷載通過樁下面的復合載體，傳遞到較好的層上，目前的復合載體樁通常使用碎磚或碎石在樁端形成夯實的散體填充料，擠壓土體和影響土體造成影響，以獲得最大的承載能力。此方案施工工藝相對復雜，質量控制比較麻煩。

技術實現要素：

本發明的目的在于提出一種利用高壓旋噴技術提高樁的承載力的施工方法，以克服現有技術中存在的上述不足。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種利用高壓旋噴技術提高樁的承載力的施工方法，包括以下步驟：

1)根據地質勘探報告選擇持力層土層以及設定預制樁的樁位和標高；

2)在設計樁位處通過錘擊或靜壓的方法將預制樁沉至設計標高處；

3)通過預制樁上的預制樁孔將噴射灌漿管伸入預制樁端；

4)進行高壓旋噴作業。

進一步的，步驟1)中的持力層土層包括淤泥土層、淤泥質土層、流塑土層、軟塑土層、可塑黏性土土層、粉土土層、砂土土層、黃土土層、素填土土層和碎石土土層中的一種或多種。

進一步的，步驟2)中先打出樁孔，然后再通過錘擊或靜壓的方法將預制樁沉至設計標高處。

進一步的，打樁孔時，每打進5m時用水平尺測量機身水平和立軸垂直一次。

本發明的有益效果：本發明結合了預制樁施工和高壓旋噴樁施工兩項施工技術，即克服了常規預制樁地基持力層土層選用的局限性，又由于采用了預制樁孔代替高壓旋噴樁鉆孔，避免了高壓旋噴樁鉆孔常見的塌孔缺陷及成孔過程中泥漿護壁帶來的環境污染，操作方便快捷，經濟效益好，性能可靠。

附圖說明

圖1是本發明所述的施工方法的流程圖；

圖2是本發明所述的施工裝置的結構示意圖；

圖3是本發明所述的施工方法形成的旋噴固結體的結構示意圖。

圖中所示：

1-攪拌機；2-水泥倉；3-水箱；4-漿桶；5-高壓泥漿泵；6-鉆機；7-注漿管；8-噴頭；9-預制樁；10-滲透層；11-壓縮層；12-攪拌混合層；13-硬化劑主體層；14-旋噴固結體。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

本發明所述施工方法的適用范圍：

此發明相較于常規的預制樁對樁端持力層的選擇，對于淤泥、淤泥質土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等土層同樣適用。但對基巖和碎石土中的卵石、塊石、漂石呈骨架結構的地層，地下水流速過大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蝕性，應慎重使用。

如圖1-2所示，根據本發明的實施例所述的一種利用高壓旋噴技術提高樁的承載力的施工方法，包括以下步驟：

一、施工前的準備

(1)高壓噴射注漿法所用灌漿材料，主要是水泥和水，必要時加入少量外加劑；

(2)主要施工機具和設備的準備。如圖2所示，包括攪拌機、水泥倉、水箱、漿桶、高壓泥漿泵、鉆機、注漿管、噴頭和預制樁。

(3)施工現場(作業要求)。1、平整場地，清除地面和地下可移動障礙，應采取防止施工機械失穩的措施；2、建齊施工用的臨時設施，如供水、供電、道路、臨時房屋、工作臺以及材料庫等；3、施工平臺應做到平整堅實，風、水、電應設置專用管路和線路；4、施工單位應制定環境保護措施，施工現場應設置廢水、廢漿處理和回收系統；5、施工現場應布置開挖冒漿排放溝和集漿坑；6、施工前應測量場地范圍內地上和地下管線及構筑物的位置；7、基線、水準基點，軸線樁位和設計孔位置等，應復核測量并妥善保護；8、機械組裝和試運轉應符合安全操作規程規定；9、施工前應設置安全標志和安全保護措施。

二、施工步驟

(1)測量放線：根據設計的施工圖和坐標網點測量放出施工軸線。

(2)確定孔位：在施工軸線上確定孔位，編上樁號、孔號、序號，依據基準點進行測量各孔口地面高程。

(3)鉆機造孔：可采用泥漿護壁回轉鉆進、沖擊套管鉆進和沖擊回轉跟管鉆進等方法。

1)鉆機6主鉆桿對準孔位，用水平尺測量機體水平、立軸垂直，鉆機要墊平穩牢固。2)鉆孔口徑應大于噴射管外徑20～50mm，以保證噴射時正常返漿、冒漿。3)開鉆前由項目部技術組下達造孔通知書，報監理工程師批準后開鉆。4)造孔每鉆進5m用水平尺測量機身水平和立軸垂直1次，以保證鉆孔垂直。5)鉆進過程中為防止塌孔采用泥漿護壁，黏土泥漿容重一般為1.1～1.25g/cm³。6)鉆進過程中隨時注意地層變化，對孔深、塌孔、漏漿等情況，要詳細記錄。7)施工場地勘察資料不詳時，每間隔20m布置一先導孔，查看終孔時地層變化。8)鉆孔終孔深度應大于開噴深度0.5～1.0m，以滿足少量巖粉沉淀和噴嘴前端距離。9)終孔后將孔內殘留巖芯和巖粉撈取置換干凈，換入新的泥漿，保證高噴順利下管。10)孔深達到設計深度后，進行孔內測斜，孔深小于30m時，孔斜率不大于1％。11)鉆孔完成后及時將孔口蓋好，以防雜物掉入孔內。12)鉆孔記錄要填寫清楚、整潔，經監理、質檢員、施工員簽字后當天交技術組。13)采取套管跟管鉆進方法時，在起拔套管前應向孔內注滿優質護壁泥漿。14)當采用振沖沉管時，應保證機架和沉管(噴射管)的垂直度，滿足設計要求。

(4)測量孔深：鉆孔終孔時測量鉆桿鉆具長度，孔深大于20m時，進行孔內測斜。

(5)下噴射管：鉆孔經驗收合格后，方可進行高壓噴射注漿，下噴射管前檢查以下事項。1)測量噴射管長度，測量噴嘴中心線是否與噴射管方向箭一致，噴射管應標識尺度。2)將噴頭置于高壓水泵附近，試壓管路應小于20m，試噴調為設計噴射壓力。3)施工時下噴射管前進行地面水、氣、漿試噴，即設計噴射壓力+管路壓力。4)設計噴射壓力+管路壓力為施工用的標準噴射壓力，更換噴嘴時重新調試。5)擺噴施工下噴射管前，應進行地面試噴并調準噴射方向和擺動角度。6)地面試噴經驗收合格后，下入噴射管時，應采取措施防止噴嘴堵塞。7)孔內沉淀物較多時，應事先準備黏土泥漿，下噴射管時邊沖入泥漿邊下管。8)鉆孔當采用套管護壁時，下入噴射管后，拔出護壁套管。9)當采用振沖沉管時，必須滿足以上要求。10)當噴射管下至設計深度時，經監理工程師批準后，準備開噴。

(6)攪拌制漿：攪拌機1的轉速和拌和能力應分別與所攪拌漿液類型和灌漿泵的排漿量相適應，并應能保證均勻、連續地拌制漿液。保證高壓噴射注漿連續供漿需量。1)按設計的水灰比拌制水泥漿液，常用水灰比為1。2)水泥漿的攪拌時間，使用高速攪拌機不少于60s；使用普通攪拌機不少于180s。3)純水泥漿的攪拌存放時間，自制備至用完的時間應少于2.5h。4)漿液應在過篩后使用，并定時檢測其密度。5)制漿材料稱量可采用質量或體積計量法，其誤差應不大于5％。6)炎熱夏季施工應采取防熱和防曬措施，漿液溫度應保持在5～40℃。7)寒冷季節施工應做好機房和高壓噴射注漿管路的防寒保暖工作。8)若用熱水制漿，水溫不得超過40℃。9)漿液使用前，檢查輸漿管路和壓力表，保證漿液順利通過輸漿管路噴入地層。10)水泥漿液中需要加入適量的外加劑及摻合料構成復合漿液，應通過試驗確定。

(7)供水供氣：施工用高壓水和壓縮氣的流量、壓力應滿足工程設計要求。1)單管法，施工用高壓水泥漿的密度、流量、壓力應符合設計要求。2)兩管法，施工用高壓水泥漿和壓縮氣的流量、壓力要符合設計要求。3)三管法，施工用高壓水和壓縮氣的流量、壓力要符合設計要求。

(8)噴射注漿：高壓噴射注漿法為自下而上連續作業。噴頭可分單嘴、雙嘴和多嘴。1)當注漿管下至設計深度，噴嘴達到設計標高，即可噴射注漿。2)開噴送入符合設計要求的水、氣、漿，待漿液返出孔口正常后，開始提升。3)高壓噴射注漿噴射過程中出現壓力突降或驟增，必須查明原因，及時處理。4)噴射過程中拆卸噴射管時，應進行下落搭接復噴，搭接長度不小于0.2m。5)噴射過程中因故中斷后，恢復噴射時，應進行復噴，搭接長度不小于0.5m。6)噴射中斷超過漿液初凝時間，應進行掃孔，恢復噴射時，復噴搭接長度不小于1m。7)噴射過程中孔內漏漿，停止提升，直至不漏漿為止，繼續提升。8)噴射過程中孔內嚴重漏漿，停止噴射，提出噴射管，采取堵漏措施。9)對有特殊要求的注漿孔，可采用復噴來增加噴射長度和強度。10)噴射過程中，要記錄每個高壓噴射注漿孔施工時間全過程。

(9)冒漿：高壓噴射注漿孔口冒漿量的大小，能反映被噴射切割地層的注漿效果。孔口冒出的漿液能否回收利用，取決于工程設計和冒漿質量的好與差，工程中盡可能利用回漿。1)單管法、兩管法，孔口冒出的漿液不回收利用。2)單管法、兩管法，注漿過程中，冒漿量小于注漿量的20％時為正常現象，冒漿量超過20％或完全不冒漿時，應采取下列措施：a.當地層中有較大空隙引起不冒漿時，可在漿液中摻合適量的速凝劑，縮短固結時間，使漿液在一定的土層范圍內凝固，也可在空隙地段增大注漿量，填滿空隙后再繼續噴射。b.當冒漿量過大時，可通過提高噴射壓力，或加快噴射的提升速度，減少冒漿量。3)三管法，注漿過程中不冒漿，孔內嚴重漏漿，可采取以下措施處理：a.孔口少量返漿時，應降低提升速度，孔口不返漿時，應立即停止提升。b.加大漿液濃度或水泥砂漿，摻入少量速凝劑。c.降低噴射壓力、流量，進行原位注漿。4)三管法，根據工程設計要求，可回收利用孔口冒出的漿液。a.在含黏粒較少的地層中進行高壓噴射注漿，孔口冒漿經沉淀處理后方可利用。b.在黏性土或軟塑至流塑狀淤泥質土層中注漿，其孔口冒漿不宜回收利用。

(10)旋擺提升：單嘴噴頭擺360°為旋噴；小于360°為弧噴；小于等于180°為拱噴；小于等于90°為擺噴；擺角為0°時為單向定噴。同軸雙嘴噴頭擺180°為旋噴；小于180°為雙向拱噴；小于等于90°為雙向擺噴；擺角為0°時為雙向定噴。非同軸雙嘴噴頭有90°夾角、120°夾角、150°夾角，可用于擺噴和定噴。多嘴噴頭目前國內使用的不多。旋擺為機械旋擺和特殊環境下人工旋擺。1)高壓旋噴切割土體一周，旋擺和提升速度慢，噴射半徑長，形成樁徑大。2)高壓擺噴切割土體，擺動和提升速度慢，噴射半徑長，形成凝固體積大。3)高壓定噴切割土體，提升速度慢，噴射半徑長，形成凝固體板長。4)提升速度應與注漿量匹配，供漿量應滿足提速，提速應滿足噴射半徑長度。5)高壓噴射注漿機械旋擺，形成凝固體積規則，人工旋擺，形成凝固體積不規則。6)旋擺定噴射過程中要固定噴方向樁，以便隨時檢查和防止噴方向位移。7)噴射過程中接卸換管時要檢查噴方向，防止噴射方向位移。8)按設計要求旋擺定噴射提升，自下而上至設計標高，停止噴射，提出噴射管。9)旋噴注漿適用于細顆粒和粗顆粒松散地層，定噴注漿適用于細顆粒松散地層。a.定噴：適用于黏性土、粉土、砂土細顆粒松散地層。b.擺噴：適用于黏性土、粉土、砂土、礫石中顆粒松散地層。c.旋噴：適用于黏性土、粉土、砂土、礫石、卵石粗顆粒松散地層。

(11)成樁成墻：高壓噴射注漿凝固體可形成設計所需要的形狀，如旋噴形成圓柱狀、盤形狀，擺噴形成扇形狀、亞鈴狀、梯形狀、錐形狀和墻壁狀，定噴形成板狀。

(12)充填回灌：每一孔的高壓噴射注漿完成后，孔內的水泥漿很快會產生析水沉淀，應及時向孔內充填灌漿，直到飽滿，孔口漿面不再下沉為止。終噴后，充填灌漿是一項非常重要的工作，回灌的好與差將直接影響工程的質量，必須做好充填回灌工作。1)將輸漿管插入孔內漿面以下2m，輸入注漿時用的漿液進行充填灌漿。2)充填灌漿需多次反復進行，回灌標準是：直到飽滿，孔口漿面不再下沉為止。3)對高壓噴射注漿凝固體有較高強度要求時，嚴禁使用冒漿和回漿進行充填回灌。4)對高壓噴射注漿凝固體只有抗滲要求時，可以使用冒漿和回漿進行充填回灌。5)應記錄回灌時間、次數、灌漿量、水泥用量和回灌質量。

(13)清洗結束：每一孔的高壓噴射注漿完成后，應及時清洗灌漿泵和輸漿管路，防止清洗不及時不徹底漿液在輸漿管路中沉淀結塊，堵塞輸漿管路和噴嘴，影響下一孔的施工。

如圖3所示，本發明施工方法形成的旋噴固結體14的結構為由內向外依次為硬化劑主體層13、攪拌混合層12、壓縮層11和滲透層10。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。