旋喷特制PVC管护壁施工技术在易塌地层的应用

敖小平 周伏萍 刘 剑

(江西省地质工程(集团)公司，江西 南昌 330030)

高压旋喷桩以水泥为主要原料，加固土体的质量高，具有增加地基强度，提高地基承载力，止水防渗等作用。该工艺在地基基础工程中广泛应用，然而该工艺在细砂、卵砂、砂砾等易塌地层钻进过程中，易出现土体坍塌卡钻现象，从而造成质量事故。所以本文将通过联泰A-19-1地块基坑支护工程高压旋喷桩的技术攻关，以解决其施工关键技术。

1 工程概况

1.1 项目概况

联泰A-19-1地块基坑支护工程位于南昌市红角洲前湖大道南侧、丰和南大道东侧、规划B1路北侧，本次基坑支护设计地下室面积约112 469.50 m2，支护周长约1 040 m。本工程基坑开挖深度：8.6 m～11.5 m，本基坑支护工程采用钻孔灌注桩支护，三轴水泥搅拌桩+高压旋喷桩组成止水帷幕的基坑围护体系。

1.2 工程地质概况

经勘察报告显示，该场地岩土层自上而下分别为：①素填土、②粉质粘土、③淤泥质土、④细砂、⑤中砂、⑥砾砂、⑦强风化泥质粉砂岩。

第①层素填土：黄褐色、深灰色，松散～稍密。主要成分为粘性土，含少量砂土，回填时间 5年～8年。层厚 1.00 m～4.80 m。

第②层粉质粘土：黄褐色，局部深灰色，稍湿～湿，软塑～可塑，以可塑为主。干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。层厚2.50 m～8.10 m。

第③层淤泥质粉质粘土：深灰色，流塑，饱和，高压缩性，含少量腐蚀质，夹薄层细砂，稍有臭味。层厚 0.80 m～4.50 m。

第④层细砂：灰～灰黄色，局部深灰色，松散，饱和，含泥质，颗粒成分主要为石英、长石、云母，粒径大于 0.075 mm颗粒含量一般为94.3%～100%，颗粒较均匀，级配较差，呈次棱角形。部分钻孔上部夹薄层深灰色淤泥质土。层厚1.10 m～6.50 m。

第⑤层中砂：灰黄～黄色，稍密，饱和，颗粒成分主要为石英、长石、云母，粒径大于 0.25 mm颗粒含量一般为57.2%～94.4%，颗粒较均匀，级配较差，呈次棱角形，局部呈现粗砂透镜体。层厚 0.80 m～5.80 m。

第⑥层砾砂：灰白色、黄色，稍密～中密，饱和。级配较好，粒径大于2.0 mm颗粒含量一般为25.3%～49.5%，最大粒径约30 mm，粒径小于0.075 mm颗粒含量为1%左右。颗粒成分为石英、长石、云母，磨圆度较好，颗粒呈亚圆形。颗粒不均匀，级配较好。局部呈现粗砂、圆砾透镜体。层厚 0.90 m～6.60 m。

第⑦层强风化泥质粉砂岩：紫红色，强风化，泥质胶结，粉砂质结构，块状构造，裂隙很发育，岩芯破碎，呈饼状、碎块状，手可折断，遇水易软化、崩解。矿物成分由碎屑物质和粘土矿物组成。层厚 0.20 m～1.20 m。

2 工艺流程

旋喷特制PVC管护壁施工工艺流程：施工准备→放线定位→钻机就位→单管钻进(φ146)、下钢套筒→取钻、下入特制PVC护壁管→拔钢套管→下入旋喷头→旋喷提升→成桩检查。

3 施工方法及主要技术措施

3.1 放线定位

根据桩位布置平面图，由现场测量人员用全站仪测定控制点，做好标记，经复测合格后，用钢尺和测线布设桩位，并用竹筷钉紧固定，确保桩位偏差不大于5 cm。

3.2 钻机就位

钻机安装到位后，首先要调整钻机的垂直度，使钻杆中心与桩位保持一致，对中偏差应小于1 cm，钻孔垂直度偏差小于1%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵等辅助设备，确保设备处于运转正常状态；校验每节及总钻杆长度，并用黄色油漆在钻塔上画主动钻杆余尺标线，以保证孔底标高满足设计标高。

3.3 单管钻进、下钢套筒

用XY-150型工程钻机钻进成孔，引孔钻头直径为150 mm，单节钻杆长度为1.5 m，成孔深度大于设计深度0.5 m，成孔过程中采用水平尺检查钻机机架垂直度，垂直度偏差小于1%，若超出则及时进行纠正，并确保桩间距和相邻桩桩体搭接。

采用直径为146 mm的钢套管跟进安装，单节长度为1.5 m，螺纹连接，隔离易塌地层。

3.4 取钻、下入特制PVC管

引孔钻至孔底后分节起钻(不拔钢套管)，钻头取出后，立即在钢套管内插入φ110 mm特制PVC管，每节长度为3 m，采用快速凝固胶水分段连接，护壁PVC管下至进入稳定地层0.5 m～0.8 m，完全隔离易塌地层。

特制PVC管参数：直径为110 mm，厚度为3.2 mm； PVC管的强度大于1 MPa且小于3 MPa，减少增塑剂含量，适当增加钙粉。

3.5 拔钢套筒

特制PVC管安装到位后，拔出钢套管，在拔管过程中，为防止钢套管碰撞PVC管，应缓慢均匀垂直上拔，遇到阻碍时，应轻轻转动钢套管使其与孔壁之间摩擦力减小，不得强拉硬扯，以免造成孔内PVC管破坏。

3.6 下入旋喷头

钢套管拔出后，采用高压旋喷桩机将喷射注浆管及旋喷头安装到成孔孔深位置。在下喷浆管前必须检查和调试水嘴，气嘴及喷浆口是否完好通畅。在注浆管安装过程中，孔内泥砂易堵塞喷嘴，应采用塑料布绑扎喷浆口和气嘴并在水嘴进行注水，泵送水压不得大于1 MPa，若过高则可能将特制PVC管射穿而无法护壁。

3.7 喷浆提升

喷射注浆自下而上旋喷成桩，具体参数见表1。

表1 旋喷桩施工主要技术参数表

根据试验情况，达到PVC管破碎程度及桩径要求，泵送压力应控制在26 MPa左右，喷浆应连续进行，不得中断，若发生故障，应立即检修排除故障，正常后应从停喷段以下1 m处开始搭接喷浆，特别是在桩底部1.0 m范围内和PVC管连接处应降低提升速度以增加喷浆时间。

4 施工质量控制点

1)高压旋喷桩主要材料为水泥，每批水泥进场必须提供三证(产品合格证、质量证明书、出厂检测报告)，进场后垫高覆防雨彩布等措施做好水泥防雨受潮情况，必须按材料检测相关规定进行现场抽样送检，检测合格后才能投入使用。

2)PVC管采用特制配方进行配制生产，具有一定脆性易损坏，应轻拿轻放，采用支架固定堆放，以免散落。

3)水泥浆的配制及搅拌采用机械化，配合比重的水泥及水的用量采用电子秤进行称量，不要采用刻度估算，现场并配置比重计，每天量测水泥浆的比重，确保水泥浆质量符合设计要求。

4)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)。

其中，Q为浆量，m3；H为喷射长度，m；q为单位时间喷浆量，m3/min；β为损失系数，通常取0.1～0.2；v为提升速度，m/min。

除计算外应以现场试验试桩情况相结合进行确定喷浆量。

5)水泥浆应分级搅拌并过滤后进行泵送，泵送过程中浆池中的浆液应连续搅动，防止水泥沉淀。

6)严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于10 cm/min。喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出现压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆或机械故障等异常情况时，应及时停喷提钻，待排除故障后，复喷接桩时应加深1 m重复喷射接桩，防止出现断桩。

7)PVC管连接处安装必须牢固可靠，连接后抽检3个接头，连接处达到强度后才能下放安装，安装过程防止碰撞，喷浆至连接处上下50 cm时，应降低提升速度，增加水压，可以通过试验进行确定提升速度及水压。

5 结语

通过对旋喷桩在易塌地层引孔钻进采用特制PVC管进行护壁等技术措施处理，既保证了旋喷直径又防止坍塌卡钻情况，解决在易塌地层对基坑土方开挖漏水渗水等不利因素，本工程在后期基坑开挖过程中，通过专业监测单位对本工程基坑变形等监测，监测结果显示基坑变形均在设计变形范围内，符合设计及施工要求。