高压旋喷桩在全风化岩中止水效果探讨

高压旋喷桩在全风化岩中止水效果探讨

纪磊邵迎春

南京同力建设集团股份有限公司210000

摘要：近年来，高压旋喷桩越来越广泛应用于地基加固处理、深基坑止水帷幕等工程。本文针对在南京市红山路-和燕路快速化改造工程基坑围护体系中地质情况，分析了成桩效果差的原因，提出了解决高压旋喷桩止水效果的办法，在后续施工中取得良好效果。

关键词：高压旋喷止水桩；全风化层；原因分析；引孔机

1、工程概况

红山路-和燕路快速化改造工程既是“经六纬九”主城主干道体系中的经三路，又是“井”字加外环快速道路系统中的北支。SGI标南起新庄立交，北至十字街，全长1.9公里，本隧道基坑支护采用钻孔桩，其中3仓～40仓止水桩采用Φ800mm三重管高压旋喷桩进行桩间止水方式。

图1现场高压旋喷桩桩间止水施工

2、工程地质与水文地质分析

隧道基坑开挖深度最大约11m。明挖段揭露的地层主要以填土、粘性土为主，局部为全风化岩、强风化岩：①1层杂填土、①2层素填土，属于原有路基，结构密实，局部地段以状态为软塑，含水量丰富，但分布范围小；②1层土粉质粘土，属新近沉积土，状态一般，是主要含水层，隧道沿线大部分地段有分布；②2层土粉质粘土，属新近沉积土状态以可塑-~软塑为主，局部为流塑，含水量丰富，水平分布不均匀，垂直方向厚度变化大，最大厚度11.6米；③层粉质粘土，状态为可塑+～硬塑，土质较好，属于相对隔水层；④２层、④3层粉质粘土（闪长岩＼砂岩残积土），呈砂土状，密实度不均，主要成分为风化岩碎屑，局部夹强风化岩块，密实度不均匀，浸水易散；⑥1a层全风化闪长岩，无明显结构构造，遇水即散，呈砂土状，颗粒不均，含水量高，透水性强，有较好的赋水性，⑥1层强风化闪长岩，节理、裂隙发育，岩体极破碎，呈碎块状，结构大部分破坏，局部风化成砂土状，局部夹少量中风化硬块。

图2⑥-1a全风化闪长岩

图3④-2残积土

孔隙水主要为浅部潜水和④层残积土的微承压空隙水，残积土中孔隙水与下伏基岩裂隙水基本相连，有一定补水来源。基岩裂隙水在全风化、强风化呈碎块状，岩体节理裂隙发育，属含水层，赋水性好，在坳沟地段，全、强风化岩中是地下水的汇聚区；；火成岩（闪长岩）与沉积岩（砂岩）接触带处，赋水性好。附近地形起伏地段（如红山旁）的裂隙水有一定的承压性。

3、施工工艺及检测

3.1、设计要求

旋喷桩水泥等级不低于42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.8～1.0。施工前需进行室内配比试验，确定水泥掺入量（建议25％）。桩位偏差不应大于50mm，桩身垂直度要求不大于1/200，相邻两桩施工间隔不得超过12h。

高压旋喷桩设计长度控制：强风化岩层高于围护桩底标高，则进入强风化岩层1米；强风化岩层低于围护桩底标高，则同围护桩底标高。

高压旋喷桩施工一周后进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合设计要求应及时调整施工工艺。

3.2、施工工艺

高压旋喷桩施工流程如下：测放桩位→钻机就位→整平调直→注浆管达预定深度→（加气、加水、喷浆）喷浆旋转→上升至桩顶标高→成桩→移机下根桩施工

旋喷桩施工主要技术参数参考表表1

施工前进行技术交底，责任落实到人，对原材料检测、机械进行检查、仪表检测；施工过程中，严格按照参数表进行控制并记录，按照要求进行泥浆比重检测；施工一周后进行开挖检查，半个月后取芯检查，情况如下：

抽样取芯情况表表2

根据取芯结果，高压旋喷桩在杂填土成桩效果较好，为整齐均匀规则结构，3-2粉质粘土层成桩效果良好；4-2粉质粘土（残积土）成桩效果较差（5-10米处）芯样不连续，成松散大颗粒状，粘结不良；在全风化层10-12米处，未见成型桩体，取样为砂。

图4杂填土层

图5③-2粉质粘土层

图6④-2粉质粘土（残积土）

图7⑥-1a全风化层无法取样

4、原因分析

④2层粉质黏土（残积土）和⑥1a全风化闪长岩层属含水层，赋水性好，根据地勘报告数据，④2层水平渗透系数为8.2×10-5cm/s，⑥1a全风化闪长岩层水平渗透系数为5.0×10-4cm/s，透水性中等。经过现场抽水试验结果计算，基坑内含水层的渗透系数为3.0×10-3cm/s。

原施工工艺在下钻时常常采用水压10MPa切削土体，旋喷机约有30L/min的水量喷出，尤其是到⑥1a全风化闪长岩层钻进速度慢，在原本含水量大且渗透性较高的土层又注入了大量的水，而浆压稳定2MPa，喷浆量未改变，原水灰比就变大了，水泥浆被稀释，也有部分水泥浆在动水压力下渗透到周边，影响了成桩质量。

5、施工对策

如这些特殊情况不能很好的解决，势必影响工期，并给基坑安全带来很大的隐患。根据④2层粉质黏土（残积土）和⑥1a全风化闪长岩的特性，通过调整施工工艺来解决。原下钻过程中常常采用8-10MPa水压，喷浆提钻时水压30MPa，气压0.7MPa，浆压2.0MPa。为避免原施工工艺施工过程中向土层中注入大量的水，改变工艺，采用工勘引孔机先进行引孔，钻进过程中用膨润土制浆护壁，再进行高压旋喷注浆。因为已经经过工勘引孔机引孔，旋喷机下钻过程中不再需要10MPa水压钻孔，而变为水压控制在1MPa以内，保证不堵钻杆上出水孔与出浆孔就可以。有泥浆护壁确保成孔质量，也减少了1MPa水压渗透到周围土体。等钻杆放到孔底后再按设计参数水压30MPa，气压0.7MPa，浆压2.0MPa提升并高压旋喷注浆。

图8全风化层调整工艺后效果

上图可以看出，经工艺调整后钻芯取样的效果，灰色为水泥浆，黄褐色为全风化层，水泥浆很好的渗透、包裹了切削的全风化层，桩芯样完整、连续。

6、施工质量控制

6.1、雨污水管线破除后，必须注重管头封堵的质量，高压旋喷桩施工时，水气切割土体避免将管头封堵材料冲开而造成漏水，影响高压旋喷止水桩施工质量。

6.2、正式开工前应认真做好试桩工作，严格按照成功试桩后的实际水泥投放量、浆液水灰比、水压、气压、喷浆量、提升速度等参数执行，

6.3、钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，控制好桩长及垂直度。尤其注意引孔机引孔位置、垂直度、引孔深度控制。

6.4、喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。

6.5、钻杆旋转和提升要连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有１Ｏ～２０ｃｍ的搭接长度，避免出现断桩。注浆分次提升时，重新喷射注浆的搭接长度不小于100cm。

6.6、在旋喷过程中，若遇到障碍物，摸清情况后采取措施，避免畸形桩或断桩。如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。

6.7、在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量；若冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。三重管喷射注浆时，冒浆量则应大于高压水的喷射量，但其超过量应小于注浆量的２０％。

6.7、高压旋喷桩连续布置时，施工应隔两孔防止串浆，相邻高压旋喷桩施工时间间隔约48小时。

6.8、每一根高压旋喷桩施工结束后，必须用清水冲洗管路、嘴头，防止水泥浆堵塞而压力大。

6.9、检测单位取芯时应采用专用的双层岩心管与金刚石取芯钻头，否则对取芯有较大影响。

7、结语

随着工程建设不断发展，遇到地形复杂、地质条件较差、城市障碍物及地下管网复杂的情况越来越多，给地基加固及围护桩止水带来难题。需要根据具体条件调整高压旋喷桩的工艺，提高施工效率，确保成桩效果。从南京市红山路-和燕路快速化改造工程SGI标后续取芯的情况看，成桩效果有了较大的改善。

参考文献：

［1］黄生文．公路工程地基处理手册．人民交通出版社，2005．

［2］建筑地基处理技术规范GJ79-2012．中国建筑工业出版社，2013

［3］建筑地基基础工程施工质量验收标准GB50202-2018。中国计划出版社，2018