高压旋喷注浆法在人工挖孔桩中的应用研究王秋生

高压旋喷注浆法在人工挖孔桩中的应用研究王秋生

王秋生

1高压旋喷技术的特点

在各类挖孔桩施工过程中，遇到软弱土层，需要采取一定有效措施进行加固，而应用高压旋喷注浆法具有以下特点：①适用范围广，解决静压注浆不能注入细颗粒土层的加固问题。可用于新建工程，也可用于工程修复。用于不停止生产的建筑物加固更为优越。②旋喷施工可以不破坏原有的建筑物，只在地面钻一个直径为76~200毫米的钻孔即可旋喷成0.4～4米的固结体。③固结体形状可以控制，强度高。④固结体可灵活布置，可单桩或密集桩承载。⑤噪音小，无污染等公害。这些显著的特点在许多工程中得到应用，该技术具体应用体现：①提高地基承载力，预防、制止建筑物基础下沉，纠正建筑物基础不均匀下沉引起的偏斜，建筑物地基加固，混凝土灌注桩桩底沉渣加固。②挡土围堰，保护邻近建筑物使其不致沉陷和倾斜。③防渗帷幕，用于矿山防水帷幕地下连续墙及水库坝基防渗等。④减少因设备振动引起建筑物下砂土液化等。⑤河堤、水库、港口等建筑物基础加固，避免洪水冲垮堤岸和建筑物。

2工程概况

某项目一共布置了7个建筑单体，地下室层数1-4层，采用人工挖孔桩，施工总桩数为955根，桩径在1.1一1.7m之间，桩长设计为不小于6.5m，且扩大头直径大于2m时桩长不小于3倍扩大头直径。桩身及护壁混凝土强度等级为C35,C40，持力层为中风化泥质粉砂岩。实际桩长须依据施工勘察报告逐一确定，结合已有桩长数据，部分桩长超过16m，个别桩长甚至长达28.91m。

3地质状况

根据施工勘察(超前钻)结果，工程场地内目前埋藏地层主要为白玺系神皇山组泥质粉砂岩和砾岩。基坑开挖至设计底标高后，面层可见有3条软弱夹层带分布(图1)，场内存在较多软弱夹层(粉细砂、粉质茹土)，其中有1根桩穿越夹层累计厚度达到19.1m。

图2软弱夹层范围分布及施工分区布置示意

4桩基施工现状及处理措施

4.1桩基施工现状

（1）根据施工勘察(超前钻)结果，本工程大部分钻孔钻至持力层(中风化泥质粉砂岩⑨层)时遇到软弱夹层，软弱夹层厚度不一。同时在前期试桩和塔吊基础桩开挖过程中已发生涌砂(泥)及流砂(泥)情况，且人工挖孔桩施工处于春夏季，基坑内水位高，透水层位置地下水位已明显高于基坑底标高，地下水较丰富。

（2）山于软弱夹层的存在，人工挖孔桩最长达28.91m。

4.2处理措施

为了保证人工挖孔桩施工作业中的人身安全及护壁质量，必须对软弱夹层的单根人工挖孔桩四周先行进行加固处理，经与设计院及技术专家人员多次论证后选择单桩二重管法高压旋喷注浆加固工艺。

5施工场地布置

本工程地下室根据后浇带位置划分为16块相对独立的施工区域(见图1)，高压旋喷注浆加固的场地布置除应满足施工的要求外，还应对以下儿个方面着重考虑:

①当车辆、设备通道跨过施工后浇带时(地下室底板后浇带已根据方案设置为基坑内临时排水并开挖完成)需要铺设钢质路基箱。

②因高压旋喷桩施工工艺需要，钻机钻孔、喷射作业冒浆、清洗、机械移位等工序均不可避免地对基坑底土体造成破坏，因此在局部地基软弱致使车辆及设备无法通行处须铺钢质路基箱。

③在水泥浆搅拌区域，需要设置专门的水泥堆放场地，并应有排水、防水、防潮等措施。

④每个水泥搅拌区域附近均应设置沉淀池，用来收集泥浆制作及设备清洗过程中产生的污水。污水经沉淀后用污水泵将其抽至基坑内临时排水沟，最终通过基坑内集水井抽排至基坑外排水系统，水泥浆与泥浆的混合物终凝固化后转运至西侧场内土方堆场翻晒晾干后外运。

⑤经计算，当人工挖孔桩和高压旋喷加固同时进行时，现场的用电会出现超负荷的情况，此时需要考虑在现场增设1台功率为500kW的柴油发电机，供2套高压旋喷钻机机组使用。

6高压旋喷注浆施工工艺

6.1高压旋喷注浆设计

根据实际情况，对位于软弱夹层地质条件下的人工挖孔桩四周环形布置高压旋喷注浆孔，固化软弱夹层，降低涌砂、坍孔发生概率，确保人工挖孔桩施工作业安全与护壁质量。需高压旋喷加固的软弱夹层有5类:面层厚度超过5m的粉质茹土;面层厚度超过4m的粉细砂;非面层夹层厚度超过2m的粉质茹土;非面层厚度超过2m的粉细砂;非面层粉质茹土与粉细砂连续厚度超过2m。

考虑本工程软弱夹层以粉细砂为主，部分为粉质茹土(含砂量高)的特点，经设计院验算及多次专家论证后，本工程高压旋喷注浆孔直径设为600mm，同一人工挖孔桩四周环形布置的各高压旋喷注浆孔中心距人工挖孔桩边100mm，中心弧形间距371-398mm，理论旋喷搭接长度205^-234mm。根据软弱夹层区域人工挖孔桩的4种桩径(1.7,1.4,1.3,1.1m)，分别设计4种布置形式(图2)。

图2不同桩径高压旋喷注浆孔布置

6.2高压旋喷注浆施工流程

高压旋喷注浆系利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分旋喷混合凝固，形成具有一定强度的圆柱固结体（即旋喷桩），从而使地基得到加固。其工艺流程为：钻机就位→调整钻架角度→钻孔→插管→试喷→喷射注浆作业→喷射结束→拔管→器械清洗。

经论证，本工程确定的高压旋喷注浆技术参数为：旋喷固结体直径为600mm，旋喷提升速度为12～15cm/min，回转速度为10～15r/min，水泥浆液流压力为25～28MPa，水泥浆液流量为60L/min，空气压力≥0.7MPa，水灰比为0.8。高压旋喷桩喷射成孔水泥用量约350kg/m。此外，根据现场钻孔实际地质情况及类似工程施工经验，若施工过程中所遇地下水处于流动状态且水压过高，将导致旋喷桩不易成形，影响旋喷注浆成桩质量，这时可适时掺加2%～4%的水玻璃（模数为2.3～3.4，溶液浓度为20～30°Be'），加快旋喷桩的凝结以保证注浆质量。

7结语

人工挖孔桩在经过高压旋喷注浆施工完成后，形成了单桩止水帷幕，同时也验证了高压旋喷注浆加固工艺的可行性，相对于复杂地质条件下的软弱夹层采取高压旋喷注浆加固处理，经济合理，见效快，不仅保证了人工挖孔桩的施工安全，也为以后类似的施工工程提供宝贵经验。

参考文献

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[2]鲍伏波.某大厦人工挖孔桩高压旋喷注浆补强加固[J].矿产勘察,2007,10(2):49-50.

[3]满宁宁,苏国活,白蓉,等.旋喷注浆法地基基础加固技术在建筑工程中的应用[J].四川建材,2017,43(3):64-65.