高压旋喷桩施工过程及质量控制要点

高压旋喷桩施工过程及质量控制要点

张羽桐

天津创业环保集团股份有限公司300000

摘要：通过塘承高速公路桥头高压旋喷桩软基处理的施工实践，阐述了高压旋喷桩在高速公路桥头软基处理施工过程中的工艺及质量控制要点。

关键词：软土地基；高压旋喷桩；施工工艺；质量控制要点

随着高速公路的发展，对路基路面的质量提出了更高的要求，其中工后不均匀沉降是主要控制指标之一，造成不均匀沉降的原因很多，但主要是软土地基处理不当。高压旋喷桩具有加固土体强度高、加固质量均匀、加固体形状可控的特点，所以在结构物两侧采用高压旋喷桩进行软土地基处理可以有效的缓解施工后的不均匀沉降。

1、高压旋喷注浆技术简介

高压旋喷注浆法是指用工程钻机钻至设计深度后，用高压注浆泵等装置，通过安装在钻杆端部的喷嘴，向周围土体喷射化学浆液（常用水泥浆液），同时钻杆以一定的速度提升，高压射流破坏了附近的土体，使土体与化学浆液混合，在地基中硬化成直径均匀的圆柱体。

高压旋喷注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉性土，黄土等。高压旋喷桩具有工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等特点。

2、工程概况

塘承高速位于天津市东部地区，路线位于平原区，地势略有起伏；该地区的地貌主要为海积冲积平原、洪积冲积平原；地层土系主要为淤泥质粘土，其底板埋深一般在8-10m，该土层孔隙比较大、承载力较低，会给路基带来较大的沉降，所以采用高压旋喷桩进行加固处置。

设计标准：高压旋喷桩按正三角形布置，桩直径0.6m，桩间距10-2m，桩间距按由密到疏进行渐变；水灰比1：1。桩体28d无侧限抗压强度≥1.7MPa（桩顶～2/3桩长），桩体28d无侧限抗压强度≥1.5MPa（2/3桩长～桩尖）；单桩承载力≥315kN（10m桩长），单桩承载力≥375kN（12m桩长）。

塘承高速一般路基段容许工后沉降为30cm，桥头容许工后沉降为10cm，所以采用变桩距的方法，来实现非加固区与加固区的沉降渐变。旋喷桩处理宽度为坡脚以外0.5m，处理深度h=10m（或12m），结合实际地质情况采用。旋喷桩平面布置见下图。

3、高压旋喷桩工艺流程和施工过程

3.1高压旋喷桩机械设备配置

高压旋喷桩施工主要设备有高压泥浆泵、钻机、旋喷管及浆液搅拌器等。根据设计工作量、工期及现场的施工条件，本合同施工主要机具配备如下：MXGZ-50旋喷钻机4台，高压注浆泵4台，柴油发电机组（120KW4台），泥浆搅拌机4台，潜水泵4台。

3.2高压旋喷桩工艺流程（如下图所示）

3.3旋喷桩施工过程

在高压旋喷桩正式开工前，需要根椐地质情况选取代表性点做不少于5根工艺性试桩，以便取得符合设计要求的工艺控制参数，本合同工程经工艺试桩确定的施工参数见下表。

高压旋喷桩施工技术参数一览表

具体施工过程如下：

（1）定孔位：严格按照设计放样定孔位，其误差控制在设计允许范围内，桩位中心点钉入小木楔并洒白灰做标记。

（2）钻机就位：将钻机安置在设计孔位上，使钻杆头对准孔位中心，为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后作水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，旋喷注浆管的允许倾斜度不得大于1.5%。

（3）钻孔：在设计桩位的中心先用钻机钻一为旋喷管插入用的导孔，孔深须达到预定的深度。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。

（4）制浆：注浆材料采用32.5#级普通硅酸盐水泥与水搅拌成纯水泥浆液，水泥浆液的水灰比为1：1，水泥浆液符合设计要求后通过高压泥浆泵的压力进行注浆。旋喷用的水泥浆液在进入高压泥浆泵施喷前，要进行过滤。

（5）试喷：高压喷射管搭接好后入孔前，先在地面上试喷，以检验旋喷机工作是否正常，排除故障。

（6）下喷射管：试喷检验合格后，将高压喷射管插入到地层预定的设计深度。

（7）旋喷：当喷射管插入土中预订深度后，即可开始旋喷注浆。水泥浆通过高压泥浆泵形成高压水泥浆，以大于26MPa的压力，通过喷射管由喷嘴向土中喷射，钻杆一边旋转，一边向上提升，喷射的水泥浆一边切削四周土体，一边与土体搅拌混合，形成圆柱状的水泥与土混合的加固体即为旋喷桩。

（8）冲洗及移位：高压喷射完毕，应迅速拔出喷射管，把喷射管等机具冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵，喷射管路内的浆液全部排出。冲洗干净后，把钻机等机具设备移到下一孔位上。

4、施工中控制要点

旋喷桩是地下隐蔽工程，旋喷桩的施工质量取决于地面的规范操作，主要质量控制点如下：

4.1喷浆材料要求

本工程地处沿海地区，高压旋喷桩中的水泥采用32.5#级普通硅酸盐水泥。水泥为新鲜无结块，每批次进场水泥必须有生产厂家产品合格证，并根据有关规定进行抽查检验。不得采用那些产量较小，质量不稳定的水泥厂生产的水泥。制浆用水必须保证清洁无污染，使用前按规定取水样化验，符合拌制水泥砼的要求才能使用。

4.2制浆

按设计配比进行浆液搅制，在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高压喷浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间要符合规范要求。配制好的水泥浆在使用前要不停的搅拌，如果浆液因机械或停电等原因2小时内未使用，必须废弃，不得再继续使用。

4.3场地布设与施工顺序

合理布置场地，机具设备配套要紧密联系，尽量缩短高压输送距离，以减少高压喷射流沿程压力损失。旋喷桩初期强度较低，为防止施工时对邻近桩体的破坏，在施工顺序上可采取跳排施工的方法。

4.4机械故障处理

喷射中途发生机械故障时，应停止提升和喷射以防桩体中断。若泵压增高也不出浆，则是喷嘴堵塞，若泵压达不到要求值则可能是高压部分密封性能不好，连接处或旋转处漏浆、漏水，针对具体情况采取相应的措施。机械故障排除要快，尽力缩短中断时间，及早恢复灌浆。恢复喷射时，喷射管要多下0.5m，来保证凝结体的连续性。旋喷桩自地面下1.0m处喷浆搅拌提升出地面应采用慢速以保证桩头施工质量。

4.5冒浆处理

在旋喷过程中，往往有一定数量的土粒随着一部分浆液沾着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，旋喷的大致效果和旋喷合理性等。根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%者为正常现象，超过20%或完全不冒浆时应查明原因并采取以下相应措施：

（1）若地层中有较大空隙引起的不冒浆，则可以在浆液中掺加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定范围内凝固。另外还可以在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续正常施工。

（2）冒浆过大的原因，一般是有效喷射范围与注浆量不相符，注浆量大大的超过旋喷固结所需的浆液量所致，减少冒浆的措施有三种：提高喷射压力、适当缩小喷嘴直径、加快提升和旋转速度。

4.6复喷

在不改变喷射参数的条件下，对同一标高的土层作重复喷射时，能加大有效加固体直径和提高加固体长度。这是局部获得较大直径的简易有效的方法。实际施工中，在底部和顶部进行复喷，以增大承载力，确保地基处理质量。

4.7顶部凹穴处理

高压喷射完毕后，旋喷桩顶由于浆液析水、收缩，桩顶部可能出现凹穴，对地基不利，必须采取措施予以消除。可采用冒浆回灌或第二次注浆处理。

4.8成品保护

旋喷桩施工完成后，不能随意堆放重物，以防止桩变形。

5、旋喷桩质量检测

桩的质量检验应在旋喷桩施工结束28d后进行。主要检验内容包括桩的整体性、均匀性、有效直径、垂直度和强度特性等。检验方法可采用N10检验（7d后检验）、钻孔取芯、荷载试验等。检验点的位置重点布设在有代表性的关键地方。

6结语

高压旋喷注浆技术目前已广泛应用于建筑地基处理中，本工程采用高压旋喷桩加固处理桥头软基，设置一个平缓的过渡段，防止桥头产生不均应沉降，很好的消除了工程通车后桥头跳车的问题。使用此法，投资费用较低，工期较短，具有很好的经济效益和社会效益，是一项值得推荐的设计和施工方法。