华能电厂高压旋喷桩复合地基设计及施工方案

华能电厂三期扩建工程

高压旋喷桩复合地基设计及施工方案

1、工程概况

华能电厂三期扩建工程地基处理项目，该项目分为汽车房辅机、主厂房两大块，由西南电力设计院勘察设计，场地岩土工程勘察报告由西南电力设计院提供。

场地由上而下分布有①素填土；②粘土、粉质粘土（Q4al）；③1淤泥（Q4m）；③2淤泥质粘土（Q4m）；④粉质粘土（Q4dl+pl）；④1中~粉细砂（Q4dl）；⑤粉质粘土（Q4al）；⑥粉质粘土（Q4el）；⑦1全风化基岩；⑦2强风化基岩，靠近地表地层其承载力均不能满足设计要求，故结构设计文件要求对其基底下卧的素填土、淤泥、淤泥质粘土进行高压旋喷桩地基加固处理。设计要求处理后的复合地基承载力特征值fspk≥160KPa，变形模量EO≥2.5Mpa。

2、高压旋喷桩复合地基设计

2.1 设计依据

（1）《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002、J220-2002）； （2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

（3）《建筑地基基础施工质量验收规范》（GB50202-2002）； （4）《高压喷射注浆技术规程》（YSJ210-92）

（5）《华能福州电厂三期扩建工程厂区岩土工程勘察报告》（西南电力设计院）； （7）《厂区平面布置图》（西南电力设计院）； 2.2 地基加固技术要求及处理范围 2.2.1地基加固技术要求

结构设计要求处理后的复合地基承载力特征值为160KPa，变形模量EO≥2.5MPa。 2.2.2加固处理对象

根据结构设计图纸及勘察资料，旋喷桩复合地基加固处理对象为：基底下卧素填土、淤泥、淤泥质粘土等软弱层。 2.3 旋喷桩加固设计计算

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2.3.1承载力计算

按规范高压旋喷单桩承载力按以下公式计算：

Ra=πdΣhi·qsi+Ap·qp 或Ra=ηfcu·Ap 两公式计算取小值

式中：

d为旋喷桩直径，取0.5m

hi为旋喷桩周第i层土的厚度，结合地勘报告的工程地质剖面图，按处理土层最差

情况考虑

qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa）。 Ap为旋喷桩的截面面积，为0.1962m2。

qP桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa），桩端持力层为硬塑状粉质粘土，qP

取值为180kPa。

η桩身强度折减系数，可取0.33。 fcu旋喷桩身试块抗压强度，取5MPa。

以钻孔3S226-1为例：经计算，两公式所得Ra值分别为370.16kN及294.3kN，设计时单桩承载力Ra取294.3kN计算。

又根据规范公式：fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk

式中β＝0.5 fsk=110kPa，计算得面积置换率m=0.098，则单根桩承担处理面积A＝Ap/m=0.1962/0.098=2.002m2。实取A=2.0m2，实际面积面积置换率m=0.098。

2.3.2复合地基承载力特征值fspk验算

地基处理后的变形计算应按现行国家规范《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的有关规定执行，根据工程地质勘察报告并结合施工经验，桩间承载力特征值fsk=110kPa，面积置换率m=0.098，则复合地基承载力特征值fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk =199.2kPa＞160kPa，满足设计要求。

2.3.3压缩模量计算

高压旋喷桩地基处理后的变形计算应按现行的国家规范《建筑地基处理技术规范》（JGJ79

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—2002、J220—2002）的有关规定执行，fak=180kPa。桩间土压缩模量按经验取值，根据该场地类似地层加固处理后检测资料，ES可取8Mpa。

ξ=fsp.k/fak=199.2/180=1.106

则复合地基压缩模量Es=1.106×8=8.853MPa。

本工程复合地基的变形模量能大于2.5MPa，满足设计要求。 2.4 旋喷桩布置

根据上述计算，实取单根旋喷桩承担处理面积A＝2.0m2，实际面积面积置换率m=0.098。旋喷桩按三角形布置，桩中心距1.0m，在基础范围内按均匀布置的原则布置。详见《旋喷桩平面布置图》。 2.5 旋喷桩桩长

旋喷桩以粉质粘土层为桩端持力层，并进入粉质粘土层1~2m。为满足桩端承载力和桩侧摩阻力要求，桩长不少于5.0m。 2.6 褥垫层

竖向承载旋喷桩复合地基宜在桩顶设置褥垫层。褥垫层厚度取200mm，其材料用中砂级配碎石（或卵石），碎石（或卵石）最大粒径不宜大于30mm。褥垫层的铺设宽度宜满足场地需要。褥垫层需经静力压实法或动力压实法（桩间土含水量较少时）压实,其夯实后的厚度与虚铺厚度之比不大于0.9。

3、高压旋喷桩试桩方案

3.1试桩目的

在大面积施工前通过本试桩试验，来确定合理的施工工艺及提杆速度和泵浆压力为多少才能满足旋喷桩施工技术参数，由此确定本厂区的高压旋喷桩的施工工艺及施工技术参数，以确保大面积施工时高压旋喷桩的施工质量。 3.2试桩内容

根据施工现场及厂区岩土工程勘察报告，本次复合地基高压旋喷桩采用φ500桩单重管法施工，桩顶标高为厂区设计整平标高，桩底以穿过淤泥或淤泥质土并进入粉质粘土层1m为

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准，桩长5~10m不等，场地内每个地块试桩1~2组，每组选2根桩。

待试桩结束后，具体的施工参数应由相关人员商议调整 3.3施工组织机构

为了优质高效地完成本次试桩的施工，加强对试桩施工技术的控制和安全保障，我部组织相关科室及技术人员对本试桩施工方案进行了专题研究，确保试桩能达到预期的效果，我方成立专门的组织部门。 3.4试桩流程及方法

高压旋喷桩是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭到破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀具有一定强度的圆柱体（称为旋喷桩）从而加固地基。

3.4.1施工流程：单重管法施工时，同时压入水泥浆和压缩空气，使用外径为42mm的钢管为注浆管，喷射流为浆液，按照设计初定泵压为20MPa，水泥浆从喷嘴中喷出，直接冲击切削土体，达到水泥浆置换土体颗粒，满足设计要求。施工流程详见施工方法

3.4.2施工方法：施工时首先用钻机引孔，再用旋喷机喷射，即先把浆液管下到预定加固范围最深点，然后自下而上进行高压喷射注浆切割土体，将开孔和灌注桩体同时进行，一次成桩，其工作步骤为：

1）钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心，水平位置偏差不超过5cm，竖直度控制在1.5℅桩长内。

2）钻孔下管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在下管过程中，需防止管外泥砂堵塞喷嘴，确保下管顺利，下管过程中同时输送压缩气流，直至注浆喷头下到预定位置（预定加固范围最深点）。

3）制浆：本项目旋喷桩喷射注浆材料采用32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比按设计要求严格控制为1：1。

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4）试管：当注浆管置入土层预定深度后应用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌制作水泥浆开始高压注浆作业。

5）高压注浆作业：高压射浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数，应符合操作规程要求。开动高压注浆泵，开始注浆，当注浆压力和电机转速稳定并达到试桩设计参数后，再按试桩设计提升速度开始提升钻杆，边旋转边喷浆边提升。

6）喷浆结束与拔管：喷浆由下而上至设计高度后，停止喷浆，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。

7）注浆设备清洗：当喷浆结束后，立即清洗高压泵、输浆管路、注浆管及喷头。

4、高压旋喷桩复合地基施工

4.1施工准备 4.1.1.供水供电

工程施工用水平均每天约80吨，设1个供水水源，施工供电容量180KW。 4.1.2.场地平整

在施工前，建设单位完成通一平工作。协调解决机具设备进场所遇到的障碍。， 4.1.3.地下管网及障碍物

在施工前，建设单位提供场地地下管网及障碍物资料，以便于施工时作相应调整。 4.1.4.临时设施

(1) 水泥库房 10×5m2 (2) 水泥浆搅拌场地 5×6m2 (3) 配电房一间

(4) 材料工具房 4×5m2 (5) 现场办公室一间 4×5m2 (6) 民工工棚(50人) 10×6m2

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(7) 食堂一间 15m2 4.2 旋喷桩施工工艺及施工方法 4.2.1施工工艺

4.2.2施工方法

（1）测放桩位：根据本技术方案灌浆点平面布置图，用经纬仪施放各旋喷桩位置。在施工过程中，随时复核桩位，以保证桩位准确。

（2）成孔：

用SH-30型钻机在素填土中引孔（引孔穿过下卧的淤泥、淤泥质土等软弱土层）至设计深度，并确保旋喷管进入粉质粘土层1~2m以上。

（3）下旋喷管：将旋喷管放入成好的孔中，下旋喷管过程中须保证喷嘴不被堵塞和钻杆

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接头处不松动。

（4）旋喷作业：在旋喷管放入设计深度后，在旋喷过程中控制压力（20MPa）、转速(18～22转/分)和提速（15~30cm/min），在临近桩顶1.0m处，慢速提升旋喷管至桩顶。为确保旋喷桩桩桩径及桩身质量，须复喷1～2次。旋喷作业完成后，须将不断冒出的地面的浆液回灌到桩孔内，直到桩孔内的浆液面不再下沉为止。桩顶浮浆及保护桩长度约0.3~0.5m。

（5）建筑地基旋喷施工完成后，整平场地，进行表面处理（包括清理桩头等），在表面铺设一层200mm厚的级配良好的砂卵石，碾压密实,压实后的褥垫层厚度与虚铺厚度比不得大于0.90。

4.2.3旋喷桩施工关键点控制

（1）严格根据地勘报告和现场成孔情况，确保桩穿过软弱透镜体，桩端嵌入下伏粉质粘土层1~2m以上。

（2）严格控制喷射压力及旋喷管的提升速度，必要时对孔口1.5m深度范围内进行复喷。

4.3施工过程中可能出现的问题及处理措施

序号 1 质量通病及施工异常情况 断桩 主要原因分析 注浆管分段提升时，接头处搭接长度不够甚至未搭接 防治或处治措施 搭接长度不小于10cm并复喷。 2 3 缩径或桩径偏小 土层密实度偏大，喷射压力偏小，切实把握地质分层资料，对密实程度大的提升速度过快，喷射过程出现故土层制定详细的注浆施工工艺。 障。 注浆管内有碎渣等硬物或橡胶密封件破碎后进入管内。 注浆泵工作不正常，吸浆管进浆不正常，司泵人员控制压力不熟悉。 ①拆卸检查注浆管路与注浆泵彻底清洗 ②严禁使用过期水泥，加强水泥浆液过滤措施。 ① 检查泵体与管道 ② 熟悉操作技能 注浆中管道与喷嘴堵塞 4 注浆压力骤降或上升 5 不冒浆或断续冒浆 ① 复喷 ② 不提升注浆管，增大注浆量继续注浆土质松软，附近有空洞、空通道。 直至冒浆为止 ③ 掺加适量速凝剂 注浆管封闭不良，或接头处损坏，① 检查注浆管个接头 土层密实程度大，浆液切割土体② 分析土层密实度资料

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6 孔口大量冒浆

范围小或喷嘴直径过大。 7 8 9 10 成桩桩顶凹穴 旋喷封闭结构渗水漏水 桩体截面抗压强度偏低 桩体形状上粗下细 浆液吸水后收缩或过早停止注浆 孔位偏差大，钻孔倾斜度偏大，桩体直径不均匀，桩间间隙大。 ③ 加快提升和旋转速度，提高喷射压力，适当缩小喷嘴径。 二次注浆或补灌水泥浆 保持孔位准确，钻孔垂直，桩体成桩搭接良好。 浆液水灰比过大，喷浆流量偏小，调整适合的注浆工艺。 提升速度过快。 入土深度深，土层密实度上松下紧。喷射工艺自上而下无变化。 喷射时结合土层触探曲线采取相应的喷射措施。

5、旋喷地基加固质量检测

旋喷加固施工结束28天后，应由有资质的检测单位对地基加固效果进行检测，检测应采取复合地基载荷试验和单桩载荷试验：抽取高压喷射注浆桩数的0.5% ~1%且不少于3点进行复合地基载荷试验；抽取高压喷射注浆桩数的0.5% ~1%且不少于3点进行单桩载荷试验。相关单位验收合格后方可进行浮土清理（褥垫层位置清理深度为基础垫层底面以下200mm）及褥垫层或垫层施工。

6、机具设备和人员组成

6.1主要机具设备

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 机具名称 SH-30钻机 变频高压注浆（ZJB(BP)-50 泥浆搅拌(JN-1200) 旋喷钻机(XPZ-50) 水准仪 斗车 经纬仪 配电装置 单位 台 台 台 台 台 台 台 套 数量 2 2 2 2 1 4 1 2 备注 6.2 项目人员组成 6.2.1 管理人员

1) 项目经理 1人 2) 项目技术总负责人 1人 3) 工程技术负责 1人 4) 工程负责人 1人

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5) 责任工长 1人 6) 质检员 1人 7) 安检员 1人 5.2.2 施工工人

1) 普工 10人 2) 机操工 3人 3) 电焊工 2人 4) 电工 2人

7、施工质量及施工安全文明控制措施

7.1 确保工程质量的综合措施

7.1.1、建立好质量管理体系。由总工程师进行技术把关和方案的审查，现场由项目经理、技术负责和责任工长组成质量小组，做到质量管理人员职责清楚、责任分明、层层把关。

7.1.2、施工前各级施工人员必须熟悉图纸，施工组织设计经讨论通过后逐渐进行书面的或口头的技术交底，将各工序施工的依据，施工的要点，质检标准以及有关的注意事项，交底到班组。

7.1.3、每一道工序严格按现有的操作规程进行施工管理由施工工长负责监督完成，并由工程技术人员检查验收并做好记录。每道工序经验收合格后，方能进行下一道工序的施工。在施工过程中，应严格控制放线、放孔误差、场地平整标高及基坑开挖标高，检查成空深、水飞比及提升速度等的情况。

7.1.4、用语工程上的原材料，必须按照质检标准中《质量保证资料》所规定的核查项目和要求，进行入场的检查实验，必须有材料证明书和试验报告，不合格的一律不得使用。 7.2确保施工现场安全文明生产的措施

7.2.1、建立安全管理机构，制定安全管理制度进行安全教育。为确保现场施工人员、设备、材料的安全，预防和杜绝工伤、机、交通事故的发生，施工人员必须定期进行安全教育，

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并严格遵守建筑施工安全操作规定，规范及劳动安全条例等有关规定组织生产。施工中做不到文明施工，安全生产，并建立安全组织体系，施工现场设专职安全员，各作业班组兼职安全员，安全员应随时检查生产情况，找出不安全因数，并立即采取有效施清除隐患。各施工班组严格执行本班组安全责任制，并和本组的经济效益挂钩，不得出现任何安全事故。

7.2.2、抓好各工序的安全管理，杜绝安全隐患

a、现场一切人员（施工、管理人员）必须配戴安全帽上班。不准穿拖鞋上班。 b、照明和设施用电必须分开架设，做到一机一闸，并配漏电开关。 c、建筑材料按指定位置分类集中中堆放整齐。

d、邻时设施搭应正规化，场地周围临时设施或堆放材料不得影响附件近原有建筑和过路行人的安全。

e、闲人严禁进入施工现场，做好防火防盗工作，防止以外伤害。 f、严禁现场施工人员和管理人员饮酒后如现场。

g、所有设备的易损部件应随时检查，发现不安全的部件应及时更换过修理。

h、应认真检查孔深度等是否满足设计要求，不符合质量要求应及时弥补。否则不能验收。 i、施工区域应设警示标志，危险地段应设置相应的警示标牌及采取相应的安全防护措施。夜间施工应有足够的照明。

j、严禁现场施工人员斗殴，严禁随地大小便，保持现场清洁卫生。 k、设备操作人员及电工应定人定岗，由专人操作，并作到持证上岗。 7.3、文明施工

7.3.1、环境保护，不扰民措施按照市政对施工的具体要求，加强施工现场的环境保护，降低施工噪音，真正做到不影响施工现场周围居民及病人的正常生活序。拟采取以下措施：

a) 控制尘灰飞扬，对建筑尘土、水泥等采取隔离处理。

b) 选用低噪音的施工机具，同时合理的安排施工，克服施工噪音对周围居民生活的影响。 c) 对建筑垃圾的处理，严格按照有关规定执行，严禁乱倒。 7.3.2、施工操作现场文明施工管理措施

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现场文明施工管理按照建设部15号令从以下几个方面进行施工管理。

a) 项目所有进场的操作班组签定文明施工合同，并加强班组的教育没，使人人都养成丈明施工的良好习惯。

b) 按照文明施工及有关文明施工管理制度。加强对班组施工过程的检查，发现问题及时

处理，并做到奖罚分明。

c)加强对工人“落手清”工作的教育，制定相关的奖罚制度，以制度来约束人，真正使 每个班组做到完工场清。

d)制定完善的材料领用制度，并制定相应的奖罚办法，使工人自觉地养成节约材料的习惯。 e)加强对工人的思想素质教育，搞好施工现场的治安综合治理。 7.3.3、消防管理措施

消防措施，防火管理按照消防及防火的有关规定，加强对施工现场消防及防火的管理，拟采取如下措施：

a)加强对作业班组防火意识的教育，做到人人养成自觉防火的习惯。 b)现场电：正定期对所有线路例行检查，防止因线路老化而发生火灾。

c)严禁在现场内尘明火及焚烧废弃物。

8、施工工程量及工期

该工程地基加固处理，预计共布置旋喷桩750根，总桩长约6000m。旋喷桩施工有效工期50天。

旋喷施工后按规范要求养护28天后做质量检测。

9、附图及附表

附后《高压旋喷桩平面布置图》 高压喷射灌浆单元工程质量评定表。

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10、竣工后提交的工程资料

工程竣工后，提交以下竣工资料： 工程竣工报告书 隐蔽检验记录 材质证明书 材料试验报告

相关图件

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