高压旋喷桩

浅谈高压旋喷桩在特殊地段的基础处理中的应用
摘要：本文从高压旋喷桩的概念、适用范围入手，全面剖析了其在回填砂地基和高速公路软土地基处理上的应用。

关键字：高压旋喷桩；特殊地段；地基处理；回填砂地基；软土地基
1.前言
高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。

施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。

加强对高压旋喷桩在特殊地段的基础处理应用的研究有着非常现实的意义。

2.适用范围
2.1高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

2.2 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。

应通过高压喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。

2.3 高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用。

2.4高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。

3.高压旋喷桩在回填砂地基处理上应用
3.1施工工艺质量控制要求：
3.1.1在复检现场测量放样的中桩、边桩的放样是确定使用正确的数据和方法，桩位要做出明显标志，在确定桩数、桩距、桩位、处理宽度的正确后，同时在现场的技术人员、自检人员、监理都有一份经签认的施工桩位图副本，才可钻机就位，并开始作业。

3.1.2钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，桩身垂直偏差不超过1.5%，施工应对桩机的定位及垂直度进行认真检查，并填写检查记录表。

喷射孔达到标高时，即可喷射注
浆，在喷射注浆参数达到规定值后，随即分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆、喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。

对需要局部扩大加固范围或提高强度的部位，可采用复喷注浆工艺，即注浆过程中，在不改变施工参数的情况下，对同一土层进行重复喷射，可以增加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径、长度和固化强度。

3.1.3在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降，上升或冒浆异常时应查明原因，并及时采取措施。

高压喷射注浆完毕，应迅速拔出喷射管，为防止浆液凝固收缩，影响桩顶高度，必要时，可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。

施工中应做好泥浆处理，及时将泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。

施工中应严格按照施工参数和材料用量施工，并如实做好各项记录。

3.1.4高压喷射注浆的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或工程经验确定，并在施工中严格加以控制。

高压水泥浆或高压水的压力应大于20MPa。

当设计深度范围内没有发现相对硬层，或者在设计范围内有无法打到设计深度的桩应如实记录，保证检查记录的完整性、真实性。

3.2高压旋喷桩质量检验：
3.2.1高压旋喷桩质量控制应贯穿于施工的全过程，施工质检人员、现场人员，必须严格控制施工工艺质量。

施工中随时检查施工记录和计量记录，并依照施工工艺对每根桩进行质量评价。

检查重点主要为水泥用量，水泥浆稠度及比重，桩长、钻头旋转速度、提升速度及注浆流量等。

3.2.2成桩七天后，采用浅层开挖目测检查旋喷桩形状与直径，垂直度，整体性，均匀性，开挖深度为停浆面以下1.5cm处检查频率为工点总桩数的0.1%。

3.2.3在成桩28天后，钻芯取样做无侧限抗压强度试验，每根桩从上中下取3个试件，桩体无侧限抗压强度不小于设计值。

检验频率为每工点总桩数的3%，同时从钻取的芯样中检查旋喷的均匀性，桩长及桩底是否穿过软土层。

以下情况，即定为不合格桩：1、桩长达不到设计要求；2、桩体喷浆不均匀、有断喷现象。

3.3高压旋喷桩的检测标准和方法：
喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌，并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。

在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。

对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。

4.在高速公路软土地基处理中
4.1加固原理
旋喷注浆法是利用钻机把注浆管置入土层的预定深度，浆液经高压设备的作用从注浆管的旋转的特殊喷嘴喷出，形成高压喷射流强力冲击土体结构，并部分置换被冲下的土体，最后凝结成固结体，与桩间土一起构成复合地基，从而改善土的变形性质，提高地基抗剪强度，从而达到加固地基的目的。

由于高压旋喷桩复合地基水泥土的模量较大，具有较小的破坏应变，所以水泥土桩率先过入破坏状态，对软土地基形成保护。

4.2旋喷桩处理软土地基的施工工艺及要点
4.2.1旋喷施工程序
4.2.1.1钻孔就位。

旋喷注浆施工前先要将钻机安置在设计孔位上，并作水平校正，使钻头对准孔位中心，并确保钻孔达到设计要求的垂直度（倾斜度不得超过1.5%）。

4.2.1.2钻孔。

为将旋喷注浆喷嘴插入预定的地层中，还应进行钻孔施工，根据具体的地质情况、加固深度、机具设备等条件来选择钻孔施工方法。

对于单管旋喷，通常使用76型或柄型旋转震动钻机，可达30m以上的钻进深度。

4.2.1.3插管。

钻孔完毕后，将旋喷注浆管插入地层预定的深度。

在插管过程中，可边射水、边插管，以防止泥砂堵塞喷口，但水压一般不超过1Mpa，因为水压过高易引起孔壁坍塌。

4.2.1.4旋喷作业。

喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，注浆量和压力应满足设计的要求，各通道和喷嘴内不得有杂物，管路系统的密封圈必须良好。

当旋喷管插入预定深度之后，迅速搅拌浆液，当旋喷开始时，即旋转提升旋喷管。

开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0.1m，并且送浆要均匀，以防固结体脱节；若喷射注浆过程中出现钻头被堵塞现象，以及设备出现故障而被迫停机时，应控制停工时间在4小时以内，修钻机时，应将送浆管等机具中的余浆冲净，防止下次钻进成桩时管路堵塞。

旋喷时还应安排专人随时检查注浆流量、压力、风量、旋转提升速度等与设计要求是否相符，同时做好记录，绘制作业过程曲线。

4.2.1.5冲洗。

旋喷提升到设计标高时，即可结束旋喷。

旋喷完毕后还应将注浆管等机具设备冲洗干净，可把浆液换成水，在地面上喷射，全部冲出泥浆泵、注浆管软管内的浆液，因为管机内残存水泥浆后容易硬化造成堵塞。

4.2.1.6移动机具。

将钻机等机具设备移到新孔位上，继续钻孔和旋喷施工（如图1）。

4.3旋喷工艺
4.3.1旋喷深层长桩固结体。

由于软土地基的地层土质情况随深度变化较大，所以在旋喷深层长桩固结体时，若仅采用单一的固定旋喷参数，就可能形成上部较粗下部较细的直径
不匀的固结体，对其承载效果影响较大。

因此对旋喷深层长桩，应按地质剖面图及地下水等资料，针对不同地层土质及不同深度，选用合适的旋喷参数，以获得均匀密实的长固结体。

4.3.2重复喷射。

当工程要求较大的直径或发现浆液喷量不足影响固结质量时，可进行重复喷射。

4.3.3冒浆的处理。

在旋喷过程中，通常会发现一定数量的土粒随着一部分浆液冒出地面，当冒浆量超过注浆量20%时，应查明原因并采取措施。

对于存在较多空隙的土质，可在浆液中掺加适量的速凝剂，加快浆液的固结速度；还可在空隙地段提高喷射压力，增大注浆量。

4.3.4消除固结体顶部凹穴。

当旋喷采用水泥浆液时，在其凝固过程中，由于浆液析水作用，往往会出现不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，这不利于地基的加固或防渗堵水效果，所以应采取措施予以消除。

当旋喷完毕后，开挖出固结体顶部，可直接从旋喷孔中再次注入浆液，也可对凹穴灌注混疑土，直至填满凹穴为止。

4.4旋喷操作要点
4.4.1禁止使用受潮过期期的水泥，水泥搅拌时，水灰比要按设计规定，不得随意更改。

4.4.2为加大固结体尺寸，或在深层硬土中防止固结体尺寸减小，可采用复喷工艺，也可通过提高喷射压力或降低回转与提升速度等措施来实现；
4.4.3垂直施工时，钻孔的倾斜度不宜超过1.5%。

4.4.4深层旋喷时，应先喷浆、后旋转和提升，这样可防止扭断注浆管。

4.4.5在拆卸或安装注浆管时动作要快，防止喷嘴被堵。

旋喷时，要做好压力、流量和冒浆量的测量和记录工作，若水、气、浆的压力和流量与设计值不符，须拔管清洗再重新进行插管和旋喷。

4.4.6一根桩配一次浆，水泥按量使用，严格执行单桩浆量和设计水灰比，并经常抽查单桩水泥用量。

为搅拌均匀，水泥浆至少搅拌3分钟，浆液经筛网过滤，清除杂质后方能使用。

水泥浆停留时间大于3小时，否则应作为废浆处理掉。

5.结束语
高压旋喷桩是一种比较实用的地基处理方法，它和水泥土搅拌法互有优缺点，在适用范围上也有互补性，是多层与高层建筑的复合地基的主流。

毋庸置疑，熟练掌握各种地基处理方法，对结构设计人员及施工人员是非常必要的。

参考文献：
【1】中国期刊网《从软土地基处理浅谈高压喷射注浆法的设计与施工》【2】武新波《浅谈高压旋喷桩施工工艺》
【3】《建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）》
【4】苏建华《高压旋喷桩的施工质量监理控制》。