市政工程中土质改良措施

市政工程中土质改良措施

丁伟杰

——高压旋喷桩施工应用

丁伟杰

江苏君达建设有限公司江苏宜兴市214200

摘要：随着近年来市政管道工程的建设施工量不断增大，管道埋设深度逐步加深。各种管道施工方法对周边土质的工程要求也在提高，所以采用什么技术既能高效的完成施工的同时又能保证质量是非常重要的。本文主要阐述旋喷桩对土质改良过程中的施工过程。

喷射注浆法又称旋喷法注浆，简称旋喷桩，兴起于二十世纪七十年代的高压喷射注浆法，八、九十年代在全国得到全面发展和应用。实践证明此法对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我国已将其列入现行的《地基与基础施工规范》。

本单位施工的道路污水管道施工过程中，管道设计采用顶管法施工，顶管工作井、接收井采用沉井施工。由于沉井紧靠市政道路，为减少沉井施工对周边土层带来的影响，采用旋喷桩对土质进行改良。

以下为本次应用：

一、施工工艺及方法

（1）测量放样

首先清理、整平场地，然后依据布桩图，使用全站仪对施工桩位进行标记。

（2）试桩及确定工艺参数

为保证施工质量须进行试桩，以校验和确定施工工艺参数是否合理。通过试桩确定成桩直径为800mm的高压旋喷桩施工工艺参数。

（3）钻机就位

将钻机安放在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，纵横向偏差不得大于20mm。为保证钻孔达到规范要求的垂直度偏差1％以内，钻机就位后，必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好桩机。

（4）钻孔插管

钻孔插管是将喷管插入地层预定的深度。在钻孔插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，若压力过高，则易将孔壁射塌。

（5）喷射作业

旋喷管插入预定深度后，自下而上进行喷射作业，成桩过程中严格按试桩工艺参数控制。施工过程中值班技术人员注意时刻检查浆液初凝时间（正常时水灰比1：1初凝时间为2小时左右）、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。当浆液初凝时间超过2小时应及时停止使用该水泥浆液。

（6）冲洗器具

喷射作业完成后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆。冲洗方法是将浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。

（7）移动机具

把钻机等机具设备移到新孔位就位。

二、施工工艺要点

（1）旋喷前须检查高压设备和管路系统，其压力和流量表必须满足设计要求。下管前必须检查注浆管路是否畅通，接头密封是否良好。

（2）在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水边插管，水压一般不超过1MPa。

（3）当喷管插入预定深度后，由下而上进行喷射作业，喷射注浆时要注意，待估算水泥浆的前峰已流入喷头后（一般2-4秒）方可开始提升注浆管。值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量等技术参数，控制转速、提速。拆卸钻杆继续喷射时，保持钻杆有0.3m的搭接长度，不得使喷射固结体脱节。深层旋喷时，先喷浆后旋转和提升，以防注浆管扭断。

（4）重复喷射：在不改变喷射技术参数的条件下，对同一孔位作重复喷射，既能增加土体破坏的有效长度，从而加大固结体的直径或长度和提高固结体强度，复喷时全部喷浆，复喷的次数愈多，固结体直径加长的效果愈好。

（5）施工时，加强前台与后场供浆配合密切，后场停止供应时，应及时通知前台，防止断桩和缺浆。再次供浆时，喷头需插入到停浆点0.5m以下，待恢复供浆时再提升。如停止时间超过3小时，需将输浆管卸下进行清洗。

（6）所用水泥浆，水灰比不得随意更改，要保证水泥质量，水泥要过筛，其细度应在标准筛上的筛余量不大于15%，禁止使用受潮，过期的水泥。

三、技术要求

（1）注浆工艺

影响高压旋喷桩注浆固结体的质量因素较多，其中注浆工艺是影响固结体的重要因素之一。

高压旋喷注浆，均是自下而上，连续进行，若施工中出现了停机故障，待修理好后，需向下搭接不小于500mm的长度，以保证固结体的整体性。

（2）水泥用量的控制

在喷浆提升过程中，控制水泥用量是关键。水泥的用量与喷浆压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等有直接关系，具体控制方法：

A确定水泥用量后，若水泥量剩余，则措施如下：

①适当增加喷浆压力；

②加大喷嘴直径；

③减慢提升速度；

B确定水泥用量后，若水泥量不够，则措施如下：

①保证桩径的情况下适当减少压力；

②喷嘴直径适当减少；

③保证桩体强度的情况下适当加快提升速度；

④加大水灰比值；

（3）固结体控形

固结体的形状，可以通过调节旋喷压力和注浆量，改变喷嘴移动方向和提升速度，予以控制。由于本工程设计固结体的形状为圆柱形，在施工中采用边提升边旋转注浆，考虑到深层部位的成形，在底部喷射时，加大喷射压力，做重复旋喷或降低喷嘴的旋转提升速度，而且针对不同土层（硬土）可适当加大压力和降低喷嘴的旋转提升速度，使固结体达到匀称，保证桩径差别不大。

（4）桩头部分处理：

当旋喷管提升接近桩顶时，从桩顶以下1.0米开始，放慢提升速度，旋喷数秒后再向上慢速提升至桩顶面，当浆顶面高度达到要求后停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。

四、质量控制

为保证旋喷桩的施工质量，根据施工条件、设计要求和相关行业规范，拟采取如下质量保证措施达到施工质量目标。

（1）放注浆管前，先在地表进行射水实验，待气、浆压正常后，才能下注浆管施工。

⑶采用42.5R普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。施工中所有计量工具均应进行鉴定，水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。

⑷浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥重量等参数均以现场试桩情况为准。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。运灰小车及搅拌桶均做明显标记，以确保浆液配比的正确性.灰浆搅拌应均匀，并进行过滤。喷浆过程中浆液应连续搅动，防止水泥沉淀。

⑸施工前进行成桩试验，由设计、业主、监理、施工单位共同确定旋喷桩施工参数，保证成桩直径不小于设计桩径。

⑹严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于0.20m/min。喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深0.3米重复喷射接桩，防止出现断桩。

五、质量检验

旋喷桩的施工技术要求见下表。

旋喷桩施工技术检查表

序号项目名称技术标准检查方法

1钻孔垂直度允许偏差≤1.5%实测或经纬仪测钻杆

2钻孔位置允许偏差20mm尺量

3钻孔深度允许偏差±200mm尺量

4桩体直径允许偏差≤50mm开挖后尺量

5桩身中心允许偏差≤0.2D开挖桩顶下500mm处用尺量，D为设计桩径

6水泥浆液初凝时间不超过5小时/

7水灰比1.1～1.3试验检验

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六、施工检查内容

⑴施工前检查

在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：

①原材料（包括水泥）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；

②浆液配合比是否合适工程实际土质条件；

③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；

④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置试喷，试喷桩孔数量不得少于3孔，必要时调整喷射工艺参数。

⑵施工中检查

施工中重点检查内容有：

①钻杆的垂直度及钻头定位；

②水泥浆液配合比及材料称量；

③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；

④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；

⑤孔位处的冒浆状况；

⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；

⑶施工后检查

施工后主要对加固土体进行检查，包括：

①固结土体的整体性及均匀性；

②固结土体的有效直径；

③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置；

④固结土体的抗渗性。

七、成桩质量检查

⑴质量检验时间、内容

施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。

（2）质量检验数量、部位

检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点，不合格者应进行补喷。检验点应布置在下列部位：荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。

（3）检验方法

旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。

钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力。