简论施工技术高压旋喷桩施工技术学报

摘要:本文结合工程阐述了高压旋喷桩的施工技术。希望能为同行提供借鉴。
关键词:高压旋喷桩；施工方案；施工工艺
Abstract: In this paper, combined with engineering and expounds the construction technology of high pressure jet grouting pile. Hope to provide a reference for the peer.
Key words: high pressure jet grouting pile; construction project; construction technology
中图分类号：TU74
0前言
高压旋喷桩是在普通化学注浆法的基础上发展起来的加固土体的一种新方法，是采用高压射流切削土体，同时高压注入设计浆液对土体加固的一项施工技术。高压喷射注浆法可用于土层加固或防水,适宜淤泥、流塑、软塑和素填土、碎石土等多种土质。由于高压喷射注浆使用的压力大,因而喷射流的能量大、速度快,当它连续和集中作用在土体上,压应力和冲蚀等多种因素便在很小的区域内产生效应,对粒径很小的细粒土到含有颗粒直径较大的碎石土,均有巨大的冲击和搅动作用,使注入的浆液和土拌和凝固为新的固结体。形成的新的固结体就是高压旋喷桩,它呈柱状,强度高,内部细腻密实。

1、高压旋喷桩施工技术

1.1 施工流程

旋喷桩施工过程中一般先用钻机引孔，再浆管，用高压泵（一般为25～35MPa）将水泥浆液通过特殊注浆管端头的喷嘴（ф1.8），以高速喷入土层，喷嘴在喷浆液时，一面缓慢旋转（10rpm）、一面徐徐提升（10～15cm/min），高压喷出的浆液不断切削土层，并使强制切削下来的土体与浆液充分混合，最后在喷射力的有效射程范围内形成一个混合物圆形凝柱体，依据实际地质情况,旋喷法采用的二重管法即：同时压入水泥浆和压缩空气，使用φ73钢管为注浆管，喷射流为浆液，以30MPa压力从喷嘴中喷出，直接冲击切削土体冲散石块，达到水泥浆置换土体颗粒，满足设计要求。

1.2 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，具体工作步骤如下
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，偏差不要超过5cm。
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，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普通硅酸盐水泥（32.5#），水泥掺量为15%，水泥浆液的水灰比为0.5～0.55：1，外掺木质素磺酸钙（木质素磺酸钙参量为水泥重量的0.2%）。
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施工设计参数后，再按施工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，切不可久留孔中，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。

2、工程实例

2.1工程概况

辽宁省某市综合办公楼,长60m,宽22m,主楼宽15m,地上12层,局部13层,高约50m,裙楼2层,地下1层,深度416m。场地地层情况依次为:粉土,褐黄、灰,湿,稍密,具中等偏高压缩性,平均层厚213m,承载力标准值为100kPa。淤泥质粉质粘土,棕黄、灰夹有灰黑色,很湿,软塑,偏下部可塑,具高压缩性,平均层厚0.9m,承载力标准值80 kPa。粉质粘土,浅灰、深灰色,湿,可塑~硬塑,具中等压缩性,含有少量钙核,核径0.5~1.5cm,平均层厚210m,承载力标准值160kPa。1/4粉质粘土,灰白、灰,很湿,软塑,局部可塑,具中等偏高压缩性,含有少量钙核,核径015cm左右,夹有粉土块,平均层厚113m,承载力标准值100kPa。1/2粉土,浅黄、灰黄夹锈,湿,中密,具有中等压缩性,含有少量钙核,核径015~110cm,夹有薄层粉质粘土(厚012~014m)及粉质粘土块,平均层厚313m,承载力标准值190kPa。3/4粉土,浅黄、灰黄夹有锈,湿,中密~密实,具中等压缩性,含有钙核,核径015~115cm,夹有薄层粉砂、粉质粘土,平均层厚816m,承载力标准值200kPa。细砂,灰黄、褐夹有浅灰色,很湿,密实,夹有薄层中砂,主要成分为长石、石英及暗色矿物,平均层厚1118m,承载力标准值26kPa。细砂,灰黄、浅灰色,很湿,密实,夹有薄层粉砂,该层除9号孔到底外,其余皆不见底,最大厚度910m,承载力标准值300kPa。

2.2工程设计要求

(1)桩径600mm,桩长分为3种:长桩桩长16m,桩顶标高-5.8m；短桩1桩长8m,桩顶标高-5.8m；短桩2桩长10.5m,桩顶标高-3.0m。室内外高差1500mm,即±01000在地面上

1.5m处。

(2)材料选用525普通硅酸盐水泥,水泥掺入量:长桩230~250kg/m,桩顶以下4m范围内复喷一次；短桩200~220kg/m,桩顶以下3m范围内复喷一次；要求长桩fcu,k>515MPa,短桩fcu,k>410MPa。
(3)本工程应先开挖地基至地面下1~2m后,再施工高压旋喷桩。大面积施工之前,应选择几处进行试桩以确定施工参数使之满足设计要求。
(4)高压旋喷桩施工完毕后,开挖并加深基坑至设计标高,去掉桩头上部浮浆后,上铺300 mm厚中粗砂垫层,并按规定振实,要求压实系数≮0.95；压浆系数满足要求后,进行4组复合地基静载荷试验,分布为长桩2组、短桩2组,要求加固后复合地基承载力标准值≮300kPa,并按规定进行桩身完整性检测。

2.3 施工技术参数

水灰比:长桩0.9~1,短桩0.85~0.9。
成孔参数:清水压力18~20MPa,0~2m用1挡,2~3m用2挡,3~8m用3挡,然后提升至3m再以4挡下钻到孔底。
成桩参数:送浆压力20~22MPa,尽量控制采用大值,提前2m送浆,底部坐喷30s后以2挡(旋转速度25r/min、提升速度0.386m/min)提升到施工桩顶,再以3~4挡复钻至预定复喷深度,以1~2挡提升到有效桩顶(控制浆量用完,误差控制在2%以内)。
桩径:为保证成桩直径600±20mm,在钻头上加装钻叶,钻叶直径≥580mm,使用过程中及时测量、及时补焊。
超喷长度:桩顶停浆超喷长度0.8m。
3、总结
(1)高压旋喷桩钻孔简便,地基处理深度较大，处理后形成的复合地基的工程地质性能得到显著改善,地基上承载力可大幅度提高。
(2)高压旋喷桩设计比较灵活,一般采用柱状加固形式,按照不同地基土的性质及工程设计要求,合理选择桩长、桩径、桩距、水泥品种、标号及水泥掺入量等,其单桩承载力的确定,基本出发点与钻孔灌注桩相同。
(3)高压旋喷桩强度和刚度介于钻孔灌注桩和深层搅拌桩之间。与前者相比,节省了大量钢筋、砂、石子,工程造价低；与后者相比,强度大,稳定性好，且适应性强、工期短。
(4)高压旋喷桩加固处理质量的关键在于设计科学合理,施工严格把关,注意搞好设计和施工的协调,施工前通过试桩确定好施工技术参数,施工中加强管理,以确保工程质量。
参考文献:
JGJ99-2002建筑地基处理技术规范[S].
陶芳良.富水砂层高压旋喷注装成桩质量问题技术探讨J��.广东水利水电,2010(4 ):62一66.
作者简介：
倪令新1973 男 ，辽宁省第四地质大队 工程师

摘自：硕士论文格式www.udooo.com

马东兰1974 女，辽宁省第四地质大队工程师