专利名称：双高压旋喷桩止水帷幕施工方法
技术领域：
本发明属于基坑止水的双高压旋喷桩止水帷幕施工方法，主要应用于含有碎石、 抛石的填土，砂层、粉砂、粉土等地下水丰富的临海地段基础加固及止水帷幕施工。
背景技术：
随着地下空间的开发，基坑逐步向着深大基坑发展，20 30m的深大基坑屡见不鲜，在地下水丰富的地区如上海、天津，基坑深度范围受地下水影响大，基坑止水帷幕必须有效隔断第一、二层承压水联系。根据地质勘察报告止水帷幕需要的深度达到-30 _60m，普通的注浆法以其可注性和加固土体均勻性差而不太合适。旋喷桩施工按注浆管类型分成单管，二重管、三重管等多种工法。单管法单纯喷射水泥浆液；二重管法在水泥浆液射流外面包裹一层高压空气同时喷射，来破坏土层结构，同时完成置换、填充。传统的三重高压旋喷桩在20m以下很难成桩；普通搅拌桩由于受到加固深度的限制，且难以搅动承载力基本值达180 200KPa的土层。深层搅拌桩和长螺旋灌注桩在碎石和抛石层中不能成孔。基坑深度达_60m的止水帷幕施工，用常规施工方法无法达到施工要求的地基加固。目前基坑止水帷幕的做法主要有两种一种将竖向止水帷幕穿过透水层下至不透水层；另一种在坑底处设置水平止水层与地连墙组成一个立体隔水系统。经测算，采用水平止水层工程造价大于竖向帷幕。如何更加经济合理地攻克超深止水帷幕施工技术难关，为此，在工程中越来越需要一种新的方法，解决止水施工问题。
发明内容
为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种双高压旋喷桩止水帷幕施工方法，有利于解决超深地基处理中止水加固，提高桩体的强度和抗渗性，降低施工造价。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种双高压旋喷桩止水帷幕施工方法，该方法适于深度达到-30 -60m的土层深基坑止水帷幕或者地基加固，该方法包括有以下步骤(1)止水帷幕施工首先利用地质钻机隔一引一跳跃式引孔并施工高压旋喷桩，然后再在所述引孔施工旋喷桩间部分引孔施工，形成第一排相互咬合旋喷桩连续体，以同样方法施工多排，排与排之间桩位以梅花外形布置并搭接，排数的多少以土层地质的土质种类、密实度和旋喷桩的深度确定；旋喷施工时把带有喷嘴的注浆管下至所述土层预定深度，以高压泵产生20 40Mpa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成的喷射流冲切破坏所述土层，当喷射流的动压大于土层结构强度时，土颗粒便从所述土层中剥落下来，一部分细颗粒随喷射的浆液或水冒出地面，其余土颗粒在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下，与浆液搅拌混合， 形成一个圆柱形的固结体，即旋喷桩，旋喷桩相互咬合凝结在一起，旋喷桩的强度和抗渗性满足设计要求，构成能够防渗的止水帷幕；(2)设计参数选择高压旋喷桩设计参数包括有桩径和桩的垂直度，旋喷桩的相互咬合的咬合量要考虑钻机引孔成孔的偏斜率1. 5%，相邻两旋喷桩孔位中心连线方向上的咬合搭接量应不得小于实际成孔偏斜率的1. 5%与旋喷桩设计桩长之积；(3)双高压旋喷桩旋喷桩施工按注浆管类型分成单管，二重管、三重管多种工法，在三重管高压旋喷桩的基础上的双高压旋喷桩是用高压泵将浆压增大至20 30MPa的压力，再次喷射冲切所述土体扩充直径和填充，以保证成旋喷桩直径不小于800mm ；双高压旋喷桩是在以高压泵产生20 30MPa高压水喷射流的周围环绕一股0. 5 0. 7MPa的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切所述土体，形成空隙，再另由泥浆泵注入压力为0. 5 3MPa的浆液压入填充，双高压旋喷桩是用高压泵将浆压增大至20 30MPa的压力，再次喷射冲切所述土体扩充直径和填充，以保证成旋喷桩直径不小于800mm ；喷嘴做旋转和提升运动，最后便在土体中凝固为固结体，达到旋喷桩的相互咬合的目的；(4)施工参数选择双高压旋喷施工参数的确定，首先要根据以往施工经验对各参数进行初步设计， 高压旋喷桩施工参数包括有旋转速度、提升速度、浆压、水压、浆液流量，以保证固结体尺寸，保证达到桩径不小于初始设计的桩径；然后对这些设计参数进行现场喷射试验，通过开挖和取芯检查成桩效果，修正设计选取的参数值，得出符合工程实际的施工工艺参数。本发明的效果是双高压旋喷工法是在传统三重管旋喷法的基础上增大浆压，再次喷射冲切土体形成更大的直径和填充。解决了 -30 -60m超深地基处理中传统工艺不能成桩的技术难题，通过桩间相互咬合形成竖向止水帷幕，在深基坑防渗和止水及地基加固中得以成功应用。提高了超深地基处理中止水加固性能，提高了桩体的强度和抗渗性，降低了施工造价。
图1为本发明双高压旋喷桩的布置施工示意图。
具体实施例方式结合附图及实施例对本发明的双高压旋喷桩止水帷幕施工方法加以说明。本发明的双高压旋喷桩止水帷幕施工方法，该方法适于深度达到-30 -60m的土层深基坑止水帷幕或者地基加固，该方法包括有以下步骤(1)止水帷幕施工首先利用地质钻机隔一引一跳跃式引孔并施工高压旋喷桩，然后再在所述引孔施工旋喷桩间部分引孔施工，形成第一排相互咬合旋喷桩连续体，以同样方法施工多排，可为二排、三排或多排，排数的多少以土层地质的土质种类、密实度和旋喷桩的深度确定，排与排之间桩位以梅花外形布置并搭接；旋喷施工时把带有喷嘴的注浆管下至所述土层预定深度，以高压泵产生20 40Mpa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成的喷射流冲切破坏所述土层，当喷射流的动压大于土层结构强度时，土颗粒便从所述土层中剥落下来，一部分细颗粒随喷射的浆液或水冒出地面，其余土颗粒在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下，与浆液搅拌混合，形成一个圆柱形的固结体，即旋喷桩，旋喷桩相互咬合凝结在一起， 旋喷桩的强度和抗渗性满足设计要求，构成能够防渗的止水帷幕；(2)设计参数选择高压旋喷桩设计参数包括有桩径和桩的垂直度，旋喷桩的相互咬合的咬合量要考虑钻机引孔成孔的偏斜率1. 5%，相邻两旋喷桩孔位中心连线方向上的咬合搭接量应不得小于实际成孔偏斜率的1. 5%与旋喷桩设计桩长之积；(3)双高压旋喷桩旋喷桩施工按注浆管类型分成单管，二重管、三重管多种工法，在三重管高压旋喷桩的基础上的双高压旋喷桩是用高压泵将浆压增大至20 30MPa的压力，再次喷射冲切所述土体扩充直径和填充，以保证成旋喷桩直径不小于800mm ；双高压旋喷桩是在以高压泵产生20 30MPa高压水喷射流的周围环绕一股0. 5 0. 7MPa的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切所述土体，形成空隙，再另由泥浆泵注入压力为0. 5 3MPa的浆液压入填充，双高压旋喷桩是用高压泵将浆压增大至20 30MPa的压力，再次喷射冲切所述土体扩充直径和填充，以保证成旋喷桩直径不小于800mm ；喷嘴做旋转和提升运动，最后便在土体中凝固为固结体，达到旋喷桩的相互咬合的目的；(4)施工参数选择双高压旋喷施工参数的确定，首先要根据以往施工经验对各参数进行初步设计， 高压旋喷桩施工参数包括有旋转速度、提升速度、浆压、水压、浆液流量，以保证固结体尺寸，保证达到桩径不小于初始设计的桩径；然后对这些设计参数进行现场喷射试验，通过开挖和取芯检查成桩效果，修正设计选取的参数值，得出符合工程实际的施工工艺参数。以天津地铁3号线北站站工程为例说明，天津地铁3号线北站站工程基坑竖向止水帷幕设计为Φ800@500旋喷桩三排，桩间相互咬合30cm，形成厚度为1. 8m的垂直防渗墙，桩长45m，墙体抗压强度不小于1. 5MPa，渗透系数不大于10e_6Cm/s，止水帷幕处理深度达-30 -45m。如图1所示，首先利用地质钻机隔一引一跳跃式引孔并施工高压旋喷桩，然后再引孔施工桩间部分，形成第一排相互咬合旋喷桩连续体，以同样方法施工第二排和第三排。 以高压泵产生20 40Mpa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成的喷射流冲切破坏所述土层，当喷射流的动压大于土层结构强度时，土颗粒便从所述土层中剥落下来，一部分细颗粒随喷射的浆液或水冒出地面，其余土颗粒在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下， 与浆液搅拌混合，形成一个圆柱形的固结体，即旋喷桩，旋喷桩相互咬合凝结在一起，旋喷桩的强度和抗渗性满足设计要求，构成能够防渗的止水帷幕。(1)垂直度控制1)根据放样的桩位进行地质钻机就位，对中的误差小于士50mm。利用水平尺检查钻机的水平度，利用垂球检查钻杆垂直度，垂直度允许偏差士 1. 0%。2)地质钻机下钻前增加ail长岩心管，刚度大，引导作用强，以保证钻进时的垂直度控制。(2)施工参数确定高压旋喷桩施工参数主要是旋转速度、提升速度、浆压、水压、浆液流量，为了加大固结体尺寸，或为了对深层硬土避免固结体尺寸减小，可以采用提高喷射压力、浆液流量或降低回转与提升速度等措施，通过实验调整后的施工参数要严格控制，保证达到桩径不能小于设计桩径和强度抗渗性要求。具体参数见下表
权利要求
1. 一种双高压旋喷桩止水帷幕施工方法，该方法适于深度达到-30 -60m的土层深基坑止水帷幕或者地基加固，该方法包括有以下步骤(1)止水帷幕施工首先利用地质钻机隔一引一跳跃式引孔并施工高压旋喷桩，然后再在所述引孔施工旋喷桩间部分引孔施工，形成第一排相互咬合旋喷桩连续体，以同样方法施工多排，排与排之间桩位以梅花外形布置并搭接，排数的多少以土层地质的土质种类、密实度和旋喷桩的深度确定；旋喷施工时把带有喷嘴的注浆管下至所述土层预定深度，以高压泵产生20 40Mpa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成的喷射流冲切破坏所述土层，当喷射流的动压大于土层结构强度时，土颗粒便从所述土层中剥落下来，一部分细颗粒随喷射的浆液或水冒出地面，其余土颗粒在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下，与浆液搅拌混合， 形成一个圆柱形的固结体，即旋喷桩，旋喷桩相互咬合凝结在一起，旋喷桩的强度和抗渗性满足设计要求，构成能够防渗的止水帷幕；(2)设计参数选择高压旋喷桩设计参数包括有桩径和桩的垂直度，旋喷桩的相互咬合的咬合量要考虑钻机引孔成孔的偏斜率1. 5%，相邻两旋喷桩孔位中心连线方向上的咬合搭接量应不得小于实际成孔偏斜率的1. 5%与旋喷桩设计桩长之积；(3)双高压旋喷桩旋喷桩施工按注浆管类型分成单管，二重管、三重管多种工法，在三重管高压旋喷桩的基础上的双高压旋喷桩是用高压泵将浆压增大至20 30MPa的压力，再次喷射冲切所述土体扩充直径和填充，以保证成旋喷桩直径不小于800mm ；双高压旋喷桩是在以高压泵产生 20 30MPa高压水喷射流的周围环绕一股0. 5 0. 7MPa的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切所述土体，形成空隙，再另由泥浆泵注入压力为0. 5 3MPa的浆液压入填充，双高压旋喷桩是用高压泵将浆压增大至20 30MPa的压力，再次喷射冲切所述土体扩充直径和填充，以保证成旋喷桩直径不小于800mm ；喷嘴做旋转和提升运动，最后便在土体中凝固为固结体，达到旋喷桩的相互咬合的目的；(4)施工参数选择双高压旋喷施工参数的确定，首先要根据以往施工经验对各参数进行初步设计，高压旋喷桩施工参数包括有旋转速度、提升速度、浆压、水压、浆液流量，以保证固结体尺寸，保证达到桩径不小于初始设计的桩径；然后对这些设计参数进行现场喷射试验，通过开挖和取芯检查成桩效果，修正设计选取的参数值，得出符合工程实际的施工工艺参数。
全文摘要
本发明提供一种双高压旋喷桩止水帷幕施工方法，该方法适于深度达到30～60m的土层深基坑止水帷幕或者地基加固，该方法包括有以下步骤止水帷幕施工；设计参数选择；双高压旋喷桩及施工参数选择。本发明的效果是双高压旋喷工法是在传统三重管旋喷法的基础上增大浆压，再次喷射冲切土体形成更大的直径和填充。解决了40～60m超深地基处理中传统工艺不能成桩的技术难题，通过桩间相互咬合形成竖向止水帷幕，在深基坑防渗和止水及地基加固中得以成功应用。提高了超深地基处理中止水加固性能，提高了桩体的强度和抗渗性，降低了施工造价。
文档编号E02D5/18GK102286985SQ20111019151
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者刘国强, 张士友, 樊听龙, 王广建, 王建平 申请人:中交一航局第四工程有限公司