高压旋喷桩在沿海软基处理中的应用

郭骁健

摘要：唐山市滨海大道工程一标段K2+860~K2+970段路基，因有横穿路基高压线，采用碎石桩处理极易发生电击事故，所以改为设备高度较低的高压旋喷桩。本文结合一标段现场施工实例，从工作原理，施工工艺，施工要点及质量检测几个方面对高压旋喷桩的施工做了阐述。

关键字：沿海软基处理，高压旋喷桩，施工，质量控制

1工程概况

唐山市滨海大道工程一标K2+860~K2+970段，高压线横穿路基，碎石桩机较高，施工中极易发生电击事故，因此改为高压旋喷桩处理。地层上部5~6m为淤泥质粉质黏土，深灰色，软塑~流塑，土质不均，砂感强，含少量云母和贝壳碎片，承载力基本容许值80kpa，摩阻力20kpa，下部为粉砂层：灰褐色，饱和松散~中密，矿物成分以石英、长石为主。含少量云母和贝壳碎片。承载力基本容许值90kpa，摩阻力30kpa，可改为高压旋喷桩。桩长8m，桩间距1.5m，桩径0.6m。为邻排错开的三角形布桩。水泥采用32.5mpa复合硅酸盐水泥，用量为50~60kg/m。

2 施工原理

2.1加固机理：

高压喷射注浆是利用工程钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液成为20Mpa左右的高压流从喷嘴里喷射出来，冲击破坏土体，当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土料便从土体剥落下来，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒状分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液的凝固，组成具有一定强度和抗渗能力的固结体，当喷射流以360°旋转、自下而上喷射提升时，固结体的截面形状为圆形即称为旋喷。在钻机的钻杆最前端设置一个高压液体喷射装置，当钻机把该高压喷射装置送到土层预定深度时，通过高压泵向钻杆中心孔连续输送高压水泥浆液，高压水泥浆液即通过喷射装置中的喷嘴小孔喷入钻杆周围的砂层、土层及砂土层，与此同时钻机带动钻杆缓慢旋转并提升使喷嘴缓慢螺旋上升，从而使高压水泥浆不断切割搅拌土层，形成水泥、砂、土及速凝剂的混合搅拌浆体，通过固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应，生成水化物，然后水化物胶结形成凝胶体，将土颗粒凝结在一起形成具有整体性、水稳定性和较高强度的结构整体，从而提高其复合地基承载力及改变地基土物理化学性能，达到提高地基承载力、减少地基沉降、阻止水体流动、增强地基稳定性的目的。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变性性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。

3 工艺特点

（1）施工机具设备简单，施工简便。

（2）具有较好的耐久性，且料源广阔，价格低廉。

（3）噪声小，施工周期短。

4 施工工艺

现场的整理：施工场地要求平整密实并做好排水。就地采用沿线设置的变压器，现场需配置发电机一台，确保临时停电或高压停电时工程进行的连续性。

测量放样：根据设计图纸对现场桩位进行布点，用颜色醒目的木桩或竹桩标记，之后报监理工程师验收。

钻机及人员就位：钻机就位时先使钻头对准桩位标志中心，然后进行钻杆的双向调平，之后，再次调整对中，最后再精确调平。垂直度误差不超过1%，对中误差小于5cm。

试桩、技术参数确定：施工前必须先打不少于3根的工艺试验桩，试桩深度不小于软土层下3m，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数，其中包括最佳的灰漿稠度、工作压力、钻进和提升速度等，还应根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入量。通过试验桩确定本工程高压旋喷桩的技术参数为：A、旋喷压力为20~40MPa。B、旋转提升速度为25~28cm/min。C、旋转速度为20~28r/min。D、喷嘴直径为2.0~3.2mm。E、水泥掺入量50~60kg/m。

钻孔：钻孔前，现场技术人员对每节钻杆的长度进行量取记录，根据图纸给出的桩长计算钻杆数量。

喷射灰浆：将符合设计要求的浆液储备在桶中并不断搅拌，待下一步工作。灰浆的喷射由下而上作业，喷射过程中，严格控制旋喷压力、提升速度，并根据冒浆情况随时调整。拆卸旋喷管的动作要快，冒出的灰浆可酌情回收利用。

清洗器具：喷射作业完成后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排除，防止残存水泥浆将管路堵塞。

5 技术要点

（1）施工中，旋喷桩机应隔排作业，避免由于间距较近互相影响。

（2）灰浆的搅拌时间应不小于4分钟，以保证灰浆完全搅拌均匀，不得有结块。大于初凝时间的灰浆不得使用。

（3）对于不能回收利用的浆液，可在相邻桩间挖沟，使浆液流入沟中，凝固后，形成一根横系梁，提高地基的承载力。

（4）冒浆量不能大于20%，大于20%时，应及时查明原因。

（5）水泥浆液应连续供应。如发生断浆现象，须复打，复打重叠长度必须大于1.0m。

（6）提钻喷射灰浆时，保证旋喷速度和压力稳定，还应保持不小于0.2米的搭接长度。

6 质量检测

（1）对桩长、桩径、桩间距进行检测，采用现场开挖测量及检查施工记录的方法。对不合格的桩，根据数量和位置等情况，采取补桩和加强临桩等措施，检查数量为2%。

（2）28d成桩后，进行钻探取芯。抽检频率应不小于总桩数的2%。取芯位置：沿桩径2/5轴线出垂直钻进。

（3）28d成桩时进行荷载试验，测定单桩承载力，抽检频率2%，且不少于3根。

（4）检验数量的合格率不下于90%。如低于90%，再次进行抽检，抽检频率为5%。如再不合格，则应补桩处理。

结论：

高压旋喷桩处理沿海软基中，具有效率高，施工简便，成桩效果好，加固效果强等优点，对于沿海淤泥粉质黏土和粉砂层的地基的加固效果明显。适用于施工作业面空间受限的施工场地。

参考文献：

[1] 程云朋. 高压旋喷桩在地基加固中的应用探讨[J]. 山西建筑，2007

[2] 中华人民共和国交通部发布 公路桥涵施工技术规范[JTJ]. 中国人民出版社，2000