高压旋喷桩地基加固的施工方法

高压旋喷桩地基加固的施工方法

夏雨

南京市建筑设计研究院有限责任公司  江苏南京 210000

摘要：通过在地基加固区域的边界处先打设若干止浆帷幕桩形成一圈封闭的止浆帷幕，然后进行地基加固区域的地基加固高压旋喷桩的施工，能够避免地基加固高压旋喷桩施工时水泥浆沿着碎石的缝隙或地下水流走，从而能够保证高压旋喷地基加固质量。

关键词：高压旋喷桩；地基加固；施工方法

一、背景技术

高压旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成固结体。高压旋喷桩适用于淤泥、淤泥质土、流塑～可塑状黏性土、砂土、碎石土和填土等地基土。但是在杂填土层、碎石层等孔隙率较大、地下水流速较快的砂性土等复杂地质条件下进行高压旋转桩施工时经常出现以下问题：①孔隙率较大，漏浆严重；②砂层的渗透系数大，在高压的水泥浆压力作用下，水泥浆扩散范围远超过路基加固范围；③地下水流速较快，高压水泥浆在地下水渗流作用下顺势被冲走。若在类似复杂地层中按照常规的施工工艺及规范参数进行施工，地基加固质量难以控制。

二、技术方案

提供一种高压旋喷桩地基加固的施工方法，该施工方法包括如下步骤：

步骤一、沿地基加固区域边界处打设若干个止浆帷幕桩形成一圈封闭的止浆帷幕，任意相邻的两个所述止浆帷幕桩之间相互咬合；

步骤二、在所述止浆帷幕围设的地基加固区域内进行地基加固高压旋喷桩的施工。

优选地，所述步骤一中，在所述止浆帷幕桩施工前，根据地质勘察报告中的各层岩土的层厚及层高，确定止浆帷幕桩的桩底高程。

优选地，所述止浆帷幕桩的桩底位于地基的粉质黏土层中。

优选地，所述止浆帷幕桩为高压旋喷桩。

优选地，所述止浆帷幕桩施工时，所使用的水泥浆液中加有CaCl2速凝剂。

优选地，所述止浆帷幕桩施工时，所使用的水泥浆中水灰重量比为0.8:1～1:1，所述CaCl2速凝剂在水泥浆中的重量比例为1％～3％。

优选地，所述止浆帷幕桩的施工步骤包括：

高压旋喷桩机械就位后，使钻杆垂直向下钻进，钻进过程中喷射水泥浆，钻杆钻进速度为8～10cm/min，钻杆旋转速度为8～10rpm，浆液喷射压力为15～20Mpa，压缩空气压力为0.5～0.7MPa；

当钻杆钻进至设计桩底标高后，开始向上提升钻杆，提升钻杆时进行复喷水泥浆，提钻过程中，钻杆提升速度为8～10cm/min，钻杆旋转速度为8～10rpm，浆液喷射压力为15～20Mpa，压缩空气压力为0.5～0.7MPa；待钻杆提升至作业面标高时，完成第一次循环；

待水泥浆达到初凝时间后，进行第二次复喷循环施工。

优选地，所述步骤二中，所述地基加固高压旋喷桩施工时，所使用的水泥浆中水灰重量比为1：1～1.5:1。

优选地，所述地基加固高压旋喷桩施工时，钻杆钻进速度为15～20cm/min，钻杆旋转速度为15～20rpm，浆液喷射压力大于等于20Mpa，压缩空气压力为0.5～0.7MPa。

三、附图说明

图1止浆帷幕桩和地基加固高压旋喷桩的平面布置图  图2为图1中A-A处的剖面图

图中：止水帷幕桩1、地基加固高压旋喷桩2、地基加固区域边界3、地基4、素填土层41、碎石层42、淤泥层43、淤泥质黏土层44、中粗砂层45、粉质黏土层46、风化岩层47、咬合区a。

四、具体实施方式

参见图1-2，高压旋喷桩地基加固的施工方法，该施工方法包括如下步骤：

步骤S1、沿地基加固区域边界处打设若干个止浆帷幕桩形成一圈封闭的止浆帷幕，任意相邻的两个所述止浆帷幕桩之间相互咬合。

该步骤中，在所述止浆帷幕桩施工前，先要根据地质勘察报告中的各层岩土的层厚及层高，确定止浆帷幕桩的桩底高程。其中，所述止浆帷幕桩的桩底位于地基的粉质黏土层中，所述止浆帷幕桩为高压旋喷桩。

参见图1和图2，若干个制浆帷幕桩1沿地基加固区域边界3的内侧设置，相邻的两个止浆帷幕桩1之间具有咬合区a，从而使若干个止浆帷幕桩1施工完成后形成一圈封闭的制浆帷幕。本实施例中，地基从上到下依次为素填土层41、碎石层42、淤泥层43、淤泥质黏土层44、中粗砂层45、粉质黏土层46和风化岩层47，止浆帷幕桩1施工时，止浆帷幕桩1穿透素填土层41、碎石层42、淤泥层43、淤泥质黏土层44和中粗砂层45，其桩底进入到粉质黏土层46中。

该步骤进一步包括如下子步骤：

步骤S11、平整地基表面，进行桩位放样。

将地基加固区域的地表进行平整，用全站仪测定止浆帷幕桩施工的控制点，并做好标记，由于相邻的两个止浆帷幕桩之间需要相互咬合，因此相邻的两个止浆帷幕桩的中心控制点之间的距离小于止浆帷幕桩的直径，桩孔中心位移偏差小于50mm。

步骤S12、将高压旋喷桩机就位，对高压旋喷桩机进行调平、对中，保证钻杆与桩位一致。

将高压旋喷桩机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆与桩位一致，偏差小于10mm，钻孔垂直度误差小于0.3％，钻孔前调试空压机、泥浆机，使设备运转正常，并校验钻杆长度。

步骤S13、启动高压旋喷桩机，使钻杆垂直向下钻进，钻进过程中进行喷射水泥浆。

该步骤中，在桩机进行钻进前，先对桩机进行地面试喷，以检查高压泵运行是否良好，输浆管路是否密封通畅，喷杆、喷嘴有无泄漏；同时在桩机钻进前，制备好水泥浆液。

根据试桩情况，制浆帷幕桩施工与普通高压旋喷桩施工作出以下改进措施：在水泥浆液中加入CaCl2速凝剂、适当提高水泥用量、调整水泥浆喷射压力、降低钻进和提钻速度、以及钻杆旋转速度保持低速运转。高压旋喷桩机下钻过程采用低速带浆下钻，在下钻过程填充一部分空隙，水泥浆中添加的速凝剂在一定程度上迅速胶结周围土体，可减少部分钻喷提升过程中水泥浆的流失。

止浆帷幕桩施工时，将速凝剂投入搅拌池中与水泥浆搅拌均匀，随拌随用，避免堵塞水泥浆输送管路。止浆帷幕桩施工所使用的水泥浆中水灰重量比为0.8:1～1:1，所述CaCl2速凝剂在水泥浆中的重量比例为1％～3％，本实施例中，水泥浆中水灰重量比为0.8:1，CaCl2速凝剂在水泥浆中的重量比例为2％。

高压旋喷桩机械就位后，使钻杆垂直向下钻进，钻进过程中喷射水泥浆，钻杆钻进速度为8～10cm/min，钻杆旋转速度为8～10rpm，浆液喷射压力为15～20Mpa，压缩空气压力为0.5～0.7MPa。

步骤S14、当高压旋喷桩机的钻杆钻进至止浆帷幕桩的设计桩底标高后，向上提升钻杆，提升钻杆过程中进行复喷水泥浆，待钻杆提升至作业平面标高时，完成第一次循环。

该步骤中，提钻过程中，钻杆提升速度为8～10cm/min，钻杆旋转速度为8～10rpm，浆液喷射压力为15～20Mpa，压缩空气压力为0.5～0.7MPa。即提钻过程中的钻杆提升速度与钻进过程中的钻进速度一致，提钻过程中的钻杆旋转速度、浆液喷射压力以及压缩空气压力也与钻进过程中的一致。

步骤S15、待水泥浆达到初凝时间后，按照步骤S13至步骤S14进行第二次复喷循环施工，完成一个止浆帷幕桩的施工。

步骤S16，按照步骤S12至步骤S15继续施工其他止浆帷幕桩，直至所有的止浆帷幕桩施工完成，形成所述止浆帷幕。

地基加固区域边界处的止浆帷幕施工完成后，地基加固区域内的高压旋喷桩即可按规范及设计参数大面积开展施工。

步骤S2、在所述止浆帷幕围设的地基加固区域内进行地基加固高压旋喷桩的施工。

参见图1，实施例中，地基加固高压旋喷桩2在地基加固区域内呈矩形阵列排布，方便进行桩位放样，且能够保证整个地基加固的均匀稳定。

该步骤中，地基加固高压旋喷桩的施工步骤与现有高压旋喷桩施工步骤相同。其中，所述地基加固高压旋喷桩施工时，所使用的水泥浆中水灰重量比为1：1～1.5:1，本实施例中，水泥浆中水灰重量比为1.5：1。

地基加固高压旋喷桩施工时，高压旋喷桩机的钻杆钻进速度为15～20cm/min，钻杆旋转速度为15～20rpm，浆液喷射压力大于等于20Mpa，压缩空气压力为0.5～0.7MPa；同样地，当高压旋喷桩机的钻杆钻进至地基加固高压旋喷桩的设计桩底标高后，向上提升钻杆，提升钻杆过程中进行复喷水泥浆，提钻过程中的钻杆提升速度与钻进过程中的钻进速度一致，提钻过程中的钻杆旋转速度、浆液喷射压力以及压缩空气压力也与钻进过程中的一致，待钻杆提升至作业平面标高时，完成第一次循环。待水泥浆达到初凝时间后，按照上述步骤进行第二次复喷循环施工，完成一个地基加固高压旋喷桩的施工。然后继续施工其他地基加固高压旋喷桩，直至地基加固区域内的所有地基加固高压旋喷桩2全部施工完成。

五、结束语

高压旋喷桩地基加固的施工方法，应用在杂填土层、碎石层等孔隙率较大、地下水流速较快的砂性土等复杂地质条件时，能够避免高压旋喷的水泥浆沿着碎石的缝隙或地下水流走，从而能够保证高压旋喷地基加固质量，降低了工程技术风险。该高压旋喷桩地基加固的施工方法所用机械、设备和材料均是施工现场现有的，因此具有取材、加工方便的优势，相较于改变工艺、采取附加辅助性措施的其他施工方法，本施工方法具有施工方便、施工成本低的优势。

  作者介绍：夏雨 ，1996年8月生；性别：女，民族：汉；籍贯：江苏省宿迁，助理工程师，学历：硕士研究生，研究方向：建筑给排水。