高压旋喷桩在软基处理中的应用

高压旋喷桩在软基处理中的应用
摘要：高压旋喷桩是高压喷射注浆法地基处理中的一种，本文通过对天津市滨海新区轻纺经济区纺六路施工中软基的处理，论述高压旋喷桩施工方法、质量控制及检测方法。

关键词：高压旋喷桩 软基处理 施工方法 质量控制 检测方法
1、前言
高压旋喷桩是高压喷射注浆法地基处理中的一种，就是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa 左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的固结体，与周围土共同承受荷载。

2、工程概况
我公司承担的天津市滨海新区轻纺经济区市政二期纺六路工程，其中F6KO+150.018跨石油管线桥，桥头两端各30m 范围内路基采用高压旋喷桩进行加固处理。

旋喷桩单桩直径0.6m ，桩距1.8~2.2m ，呈正三角形布置，桩长12m 。

呈A 区和B 区分布，A 区660根B 区400根，总根数1060根，总桩长数12720米。

旋喷桩单桩承载力不应小于240KPa ，A 区复合地基承载力不应小于150KPa ，B 区复合地基承载力不应小于130KPa 。

本工程处渤海湾海滩旧盐场处，土质盐碱化，对地下构筑物腐蚀严重，盐池处土质需预处理，并回填至路基标高。

A 区
B 区 左侧平均处理宽度右侧平均处理宽
度设计中
处理长度F6K0+150.018小桥高压旋喷桩处理平面分区示意图
处理长度
桥 梁 方 向 高压旋喷桩断面图
间距
高压旋喷桩平面布置图
3、施工方法
3.1 施工原理及工艺流程
施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩。

旋喷桩施工工艺流程见图3-01。

图3-01 旋喷桩施工工艺流程图
3.2施工工艺参数
施工工艺参数见表3.01
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5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（m3）；
H—喷射长度（m）；
q—单位时间喷浆量（m3/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。

3.3旋喷桩施工方法
3.3.1 施工准备
⑴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”。

⑵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。

⑶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。

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。

3.3.2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20mm以内，钻孔垂直度误差小于1.0%；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。

3.3.3钻孔
启动钻机边旋转边钻进，至设计标高后停止钻进：
采单管旋喷法施工。

该方法插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。

在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，高压水喷嘴边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，至设计标高后停止钻进。

3.3.4浆液配置：
高压旋喷桩的浆液，采用抗腐蚀的32.5R普通硅酸盐水泥，水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比1∶1，水泥浆比重1.49。

搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。

喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。

水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。

3.3.5喷射注浆
在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。

各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。

旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。

喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，提升速度为260mm/min，直至距桩顶1米时，放慢搅拌速度和提升速度。

保证桩顶密实均匀。

中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即检查排除故障，重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m，防止固结体脱节。

3.3.6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。

3.3.7冲洗：
喷射施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。

管内、机内不得残存水泥浆，通常把浆液换成清水在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。

3.4、高压旋喷桩施工过程中的质量控制措施：
⑴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。

⑵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。

⑶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。

⑷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。

⑸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。

⑹严格控制喷浆提升速度，其提升速度应控制在100~250mm/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。

⑺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。

⑻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。

⑼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。

⑽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。

⑾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。

⑿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。

3.5成桩质量检查
⑴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。

ⅠN10检测
高压旋喷桩在成桩龄期3d内用轻便触探器进行N10检测，检测频率为总桩数的10%。

Ⅱ抽芯检验
①抽芯检验主要用于评价高压旋喷桩的桩身质量，如抗压强度、含灰量、坚硬程度、搅拌均匀性等。

②抽芯检验的高压旋喷桩数量为总桩数的1%，且每个施工工点不少于6根。

一般应按比例随机抽取，且分布基本均匀，对怀疑有问题的桩及结构设计为关键部位的桩应重点抽取。

桩芯五侧限抗压强度（28d）应满足如下要求：
桩顶~2/3桩长范围：≧2MPa；2/3桩长~桩尖范围：≧1.8MPa
③抽芯检验不合格的桩应在其附近加倍进行抽芯检验，以判断是否为个别现象，如仍出现不合格桩，则应查清范围，采取必要的补救措施。

Ⅲ载荷检验
用于单桩载荷试验的高压旋喷桩数量不少于3根。

一般应按比例随机抽取，且分布基本均匀，试验得到的单桩承载力基本值不得低于设计要求。

Ⅳ上述抽芯检验、单桩及复合地基载荷试验必须在搅拌桩成桩龄期28d后进行。

试验前需凿除桩顶0.5m软桩头。

凿除软桩头后的桩长应满足设计桩长要求。

4、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。

4.1固结体强度不均匀、缩颈
4.1.1产生原因
⑴喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。

⑵喷浆设备出现故障中断施工。

⑶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。

⑷喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。

⑸穿过较硬的粘性土，产生颈缩。

4.1.2预防措施及处理方法
⑴根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。

⑵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。

⑶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。

⑷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。

⑸控制浆液的水灰比及稠度。

⑹严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果。

4.2压力骤然上升
4.2.1产生原因
⑴喷嘴堵塞。

⑵压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。

⑶泵体或出浆管路有堵塞。

4.2.2预防措施及处理方法
⑴应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。

⑵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。

4.3钻孔沉管困难偏斜、冒浆
4.3.1产生原因
⑴遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超标。

⑵注浆量与实际需要量相差较多。

⑶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。

4.3.2预防措施及处理方法
⑴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。

⑵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。

⑶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。

⑷控制水泥浆液配合比。

⑸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。

⑹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、结束语
通过对高压旋喷桩施工方法，参数确定，质量控制，预防措施等内容的介绍，高压旋喷桩施工方法较成熟，应用较广，。