高压旋喷桩的施工质量控制

一、施工原理及工艺流程

三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，并切割地基土体，借空气的上升力把被破碎的土由地表排除；于此同时，另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中，使水泥浆与土混合达到加固目的，其加固直径可达800～2000mm。

采用三管法旋喷，应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气；喷射时先应达到预定的喷射压力、喷浆量后，再逐渐提升注浆管，注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm；当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时，应立即停止当前桩的旋喷工作，并将旋喷管拔出并清洗管路。三重管法是将水泥浆与压缩空气同时喷射，除可延长喷射距离、增大切削能力外，也可促进废土的排除，减轻加固体单位体积的重量。

旋喷桩施工工艺流程：

测放桩位 引孔钻机就位 开孔检查 钻进成孔 清孔 换浆清渣 启动空压机送风 启动高压泵送水 移钻 试喷检查 插入高喷管 浆液配制泵送 高喷作业 观察高喷参数 回灌 孔内保持满浆 搬迁 旋喷桩施工工艺流程图

二、施工工艺参数

主要技术参数参考表 项目 气压（MPa） 气量（m3/min） 压力（MPa） 水 流量（L/min） 喷嘴直径mm 水泥浆 水灰比 提升速度（cm/min） 旋转速度（r/min） 压力（MPa） 流量（L/min） 技术参数 0.5～0.7 0.5～2.0 20～30 80～120 2～3.2 1～2 100～150 1～1.5:1 7～14 11～14 压缩空气 旋喷桩施工前进行试桩，根据实际情况以确定预定的浆液配比、喷射压力、喷浆量等技术参数。试桩数量不少于3根，具体位置根据现场实际情况与监理一同确定。

浆量计算:以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算出浆量，计算公式为： Q=(H/v)q(1+β) 式中 Q—浆量（m）； H—喷射长度（m）；

q—单位时间喷浆量（m/min）； β—损失系数，通常0.1～0.2； v—提升速度（m/min）。

根据试桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量。 三、旋喷桩施工方法 （1） 施工准备 ①场地平整

正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下2米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。

②桩位放样

施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。

③修建排污和灰浆拌制系统

旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。

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灰浆拌制系统主要设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。

（2）钻机就位

钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。

（3）引孔钻进

钻机施工前，应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。

（4）拔出岩芯管、插入注浆管

引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。

（5）旋喷提升

当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。

（6）钻机移位

旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。相邻两桩施工间隔时间不得小于48小时，间距不小于4～6m。 四、旋喷桩施工技术标准 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 旋喷桩施工技术检查表 项 目 名 称 技 术 标 准 检查方法 钻孔垂直度允许偏差 ≤1.5% 实测或经纬仪测钻杆 钻孔位置允许偏差 钻孔深度允许偏差 桩体直径允许偏差 桩身中心允许偏差 水泥浆液初凝时间 水泥土强度 水灰比 50mm ±200mm ≤50mm ≤0.2D 不超过20小时 qu(28)≥1.2MPa。 1:1 尺量 尺量 开挖后尺量 开挖桩顶下500mm处用尺量，D为设计桩径 试验检验 试验检验 五、施工检查内容 （1）施工前检查

在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：

①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；

②浆液配合比是否合适工程实际土质条件；

③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；

④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。

⑤施工前还应对地下障碍情况统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求。 ⑥施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。 （2）施工中检查 施工中重点检查内容有： ①钻杆的垂直度及钻头定位； ②水泥浆液配合比及材料称量；

③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；

④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量； ⑤孔位处的冒浆状况；

⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；

⑦施工记录是否完备，施工记录应在每提升1m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。

（3）施工后检查

施工后主要对加固土体进行检查，包括： ①固结土体的整体性及均匀性； ②固结土体的有效直径；

③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置； ④固结土体的抗渗性。 六、成桩质量检查 （1）质量检验时间、内容

施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域

内取芯实验等。

（2）质量检验数量、部位

检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点，不合格者应进行补喷。检验点应布置在下列部位：荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。

（3）检验方法

旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。

钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力。

七、质量保证措施

为保证旋喷桩的施工质量，根据施工条件、设计要求和相关行业规范，拟采取如下质量保证措施达到施工质量目标。

（1）放注浆管前，先在地表进行射水实验，待气、浆压正常后，才能下注浆管施工。 （2）高喷施工时隔两孔施工，防止相邻高喷孔施工时串浆。相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48小时。

（3）采用32.5R普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。施工中所有计量工具均应进行鉴定,水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。

（4）浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥重量等参数均以现场试桩情况为准。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。运灰小车及搅拌桶均做明显标记,以确保浆液配比的正确性.灰浆搅拌应均匀，并进行过滤。喷浆过程中浆液应连续搅动，防止水泥沉淀。

（5）施工前进行成桩试验，由设计、业主、监理、施工单位共同确定旋喷桩施工参数，保证成桩直径不小于设计桩径。

（6）严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于0.14m/min 。喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深0.4米重复喷射接桩，防止出现断桩。

（7）高喷孔喷射成桩结束后，应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩，桩顶面下降，以保证桩顶标高满足设计要求。

（8）因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后才能提升。

（9）引孔钻孔施工时应及时调整桩机水平，防止因机械振动或地面湿陷造成钻孔垂直度偏差过大。为保证顺利安放注浆管，引孔直径采用Φ150mm成孔，岩芯管长不小于2.0米。穿过砂层时，采用浓泥浆护壁成孔，必要时可下套管护壁，以防垮孔。

（10）实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。当实际孔位孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。

（11）根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数，以确保桩的施工质量。调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告，经同意后调整。

（12）配备一台备用发电机组。旋喷桩施工，进入旋喷作业则应连续施工。若施工过程中停电时间过长，则启用备用发电机，保证施工正常进行。

（13）施工现场配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。 八、旋喷桩施工预案

根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法。

（1）固结体强度不均匀、缩颈 产生原因

①喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。 ②喷浆设备出现故障中断施工。

③拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。 ④喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。 ⑤穿过较硬的粘性土，产生颈缩。 预防措施及处理方法

①根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。

②喷浆前,先进行压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行.配浆时必须用筛过滤。

③根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。

④对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径办法。

⑤控制浆液的水灰比及稠度。

⑥严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果。 （2）压力上不去 产生原因

①安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。 ②泵阀损坏，油管破裂漏油。

③安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。 ④塞油泵调压过低。 预防措施及处理方法

应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。

（3）压力骤然上升 ①喷嘴堵塞。

②高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。 ③泵体或出浆管路有堵塞。 预防措施及处理方法

①应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。 ②其他情况堵塞应松开接头进行疏动，待堵塞消失后再进行旋喷。 （4）钻孔沉管困难偏斜、冒浆 产生原因

①遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超标。 ②注浆量与实际需要量相差较多。

③地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。

预防措施及处理方法

①放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。 ②喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%以内。

③利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。

④控制水泥浆液配合比。

⑤针对冒浆的现象则采取在浆液中参加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土

层范围内凝固，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续旋喷。

⑥针对冒浆量过大的现象则采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度。

（5）固结体顶部下凹 产生原因

在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异。

预防措施及处理方法

旋喷长度比设计长0.3～1.0米，或在旋喷桩施工完毕，将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液，或在旋喷注浆完成后，在固体的顶部0.5～1.0m范围内再钻进0.5～1.0m，在原位提杆再注浆复喷一次加强。