地基加固中高压旋喷桩施工技术的应用

地基加固中高压旋喷桩施工技术的应用

发布时间：2023-03-17T01:49:30.611Z 来源：《工程建设标准化》2022年37卷10月第20期 作者： 傅金涛 高大伟

[导读] 哈尔滨市轨道交通三号线二期工程汽轮机厂站工程地质条件相对简单，场地地层岩性自上而下分别为：①填土（Q ml）、②粉质黏土（Q4 al+pl）、碎石（Q4 al+pl）、 ③粘土（Q3 al）、④溶石灰岩（T）。根据地质报告上部土层较差及沉降控制要求,本工程施工作业环

境为18~22m的夯填回填土,采用高压旋喷桩复合地基加固，桩径500，设计桩有效长度 L=10M。

傅金涛 高大伟

中交第二航务工程局有限公司 湖北省武汉市 430000

1.现场概况及技术指标

哈尔滨市轨道交通三号线二期工程汽轮机厂站工程地质条件相对简单，场地地层岩性自上而下分别为：①填土（Q ml）、②粉质黏土（Q4 al+pl）、碎石（Q4 al+pl）、 ③粘土（Q3 al）、④溶石灰岩（T）。根据地质报告上部土层较差及沉降控制要求,本工程施工作业环境

为18~22m的夯填回填土,采用高压旋喷桩复合地基加固，桩径500，设计桩有效长度 L=10M。高压旋喷桩采用P42.5#普通硅酸盐水泥掺入量

不小于30%，水灰比1.0，压水的压力大于20Mpa,流量大于30L/min,气流压力大于0.7Mpa。旋喷桩施工提升速度为0.1~0.2m/min；施工时分别

在桩长的1/4，1/2和3/4长度处复喷2分钟以上。

2.地质水文情况

对勘区内 264 个钻孔中进行了简易水文地质观测及场地周 围区域水文条件调查，各钻孔在钻孔深度范围内均有地下水，测得的混合地下水稳 定水位为 0.00～8.10m,历史最高洪水位 12.87m 和近 3-5 年最高洪水位 12.39m。场地及周边无明显地表水排泄到拟建场地，主要为大

气降水垂直补给，通过蒸发排泄，含水量受季节变化影响较大，为临时性含水层。孔隙水：孔隙水主要赋存在第②、③粉质粘土，以周围地

下水侧向渗流补给为主、垂直补给为辅，水量及水位主要受季节性控制而变化。地表水和上层滞水主要接受大气降水补给，其水位及水量

受季节影响变化大，主要通过大气蒸发排泄及垂直入渗排泄为主。

3.机械设备

为了满足现场施工进度计划，结合现场实际施工情况，现场选用选用高压旋喷机械设备作业，主要设备机械表如下：

现场设置10套立式50立水泥工作站，储灌安装后用4根拦风绳固定。 当设备进场时，应保证设备工作状态良好，并报监理单位验收合格方可使用，机械的主要性能如下表：

4.施工过程

4.1室内配合比试验

根据设计要求的喷浆量或现场土样的情况，按含水量的不同设计并调整配合比，通过将现场取来的土样在室内风干(烘)和粉碎，经过粉状土样2~5mm筛分后，按设计喷浆量和水灰比进行搅拌、维护和力学试验，确定施工喷浆量和水灰比。一般水灰比可取1.0~1.5。可适当掺

入木质素磺硫钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、陶土、碱等掺合剂，以改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度。如果

土样的含水量在试验前发生变化，就要调整成自然含水量。

4.2工艺性试桩试验

在试验工点按室内试验确定的施工喷浆量、水灰比制备水泥浆液打几根试桩，并根据试桩结果调整加固料的喷浆量，确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺参数。根据现场的地质报告，鉴于场地地质条件的复杂性，在不同地质区域

进行试桩，先打入10根工艺试验桩，详见试桩记录表

试桩记录表

通过试桩的结果，本工程采用掺入量不小于30%P42.5#普通硅酸盐水泥，1:1水灰比；水泥浆液比重1.50～1.55；工作压力20～25MPa；提升速度应70～200mm/min；转速应控制在5～16r/min，压缩空气500～700KPa，水泥掺量为160~180kg/m。

4.3施工工艺流程

高压旋喷桩的建设过程如图所示：

在外主动区设置高压旋喷桩，桩直径500mm，桩长10.00m。

（1）场地平整：先进行场地平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍物，并做好排浆沟。

（2）测量定位：高压旋喷桩轴线及标准确定：高压旋喷桩轴线根据施工图布放施工区域边界线、轴线及桩位，采用经纬仪或全站仪进行测放。如高压旋喷桩桩位与现有已施工工程桩桩位存在冲突，则根据实际情况适当偏移或跳开施工。

（3）桩机对位：钻头中心对准桩位中心，保证桩位的精确和桩身的垂直度，保持桩机的周正和平衡。单根桩中心偏差小于10mm，竖向偏差不大于1.5%，桩长偏差±500mm。

(4)配制水泥浆：灌浆采用P42.5MPa普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为1.0，纯拌合时间不低于1min的高速搅拌机搅拌，应连续制浆。

（5）桩编号：为了便于施工及确定桩位，对每根桩进行编号.

（6）高压旋喷灌浆施工

地面试喷：在钻孔验收、高喷台车到位、对准洞口后，首先应进行地面试喷，以便对高压系统的完好程度进行直观检查，看是否能达到使用要求。

开喷：喷管到达指定的深度，开始拌制水泥浆后，即可开始供浆、供风、供水开喷。当所有压力参数和流量参数都符合要求时，就可以按照既定的提升速度进行喷浆。

在高喷灌浆过程中，应确保连续作业，如作业过程中出现拆卸喷射管导致停止作业，再次施工时重复高喷灌浆长度应大于0.3m。

施工过程中如孔口回浆量回浆浓度、压力异常变化，或产生不返浆等现象时，应查明原因后妥善处理。

当出现孔内严重漏浆现象时，建议采取如下处理措施：

A．减缓喷射管上升速度或停止上升；

B．进行原地灌浆并减小喷水流量、压力；

C．将速凝剂掺入喷射水流中；

D．灌浆水泥粘土浆、水泥砂浆或增加浆液密度；

E．将堵漏材料砂、土等投入孔内。

在到达桩顶1m处时，减缓提升速度、搅拌速度，旋转喷浆数秒后向上缓缓提升0.5m，直到停浆水平面；

（7）在高喷灌浆过程中，水泥用量为每延米不得少于160~180kg，根据现场实验情况，经过计算钻进速度10-20r/min、喷浆量

125L/min、旋喷速度69kg/ min、提升速度0.1~0.2m/min。

（8）在浆液供应正常条件下，回浆密度减小或达不到设计要求时，应及时增加进浆量、进浆密度进行处理。

（9）喷管装卸时，为防止喷管堵塞，应采取封堵措施、加快装卸动作。

（10）当高喷灌浆施工完成后，应使用水泥浆液或孔口回浆将施工完成的孔及时回灌，最终使浆液面不再下降后停止施工。

（11）为加强旋喷桩的抗剪性能，可采取在旋喷桩施工完毕即沿相应间隔插入Φ48mm/壁厚3.5mm的脚手架钢管。

（12）旋喷桩桩顶开挖后，在顶部设置混凝土盖板，采取在桩间插入短钢筋，与上部网片有效焊接，并喷射混凝土。

5.施工中应注意事项

（1）水泥入罐一定要过筛，保证不超过0.5毫米的微粒进入，不能有纸屑、石子等杂物，以免引起喷管堵塞；

（2）在搅拌下沉时，不能使用注水下沉；

（3）在进行喷料作业时，如气压达不到0.45MPa，可能发生堵塞管路现象，应马上暂停喷料作业，并提升钻头至地面，停止送气、切断电源，马上查找堵塞原因； （4）开始喷料时应将电子秤设置为零，工作人员应不断监控电子秤数值的变动，保证每一段都能均匀喷料；

（5）在施工过程中，后场供浆与前台施工应紧密配合，同时操作搅拌机提升的速度也要与通过试验得出的数据吻合。如停止供浆，应立刻告知前台施工，以免缺浆和短桩。重新供浆时，应把搅拌机下沉至停浆点0.5m下，直到恢复供浆时才可进行提升，中断施工超过3小

时，需要卸掉输浆管清洗；

（6）施工作业产生的泥浆经干缩处理后，符合环保要求及施工产生的桩身土，采用自卸汽车2公里外运消纳处理；

参考文献：

[1] 张永钧. 既有建筑地基基础加固工程实例应用手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] 中西涉，中西康晴，朱庆麟. 高压喷射注浆加固地基 RJP 工法及北京现场试验[J]. 中国安全科学学报，1997，7（4）：35-42.

[3] 诸葛爱军，孙力，赵克来，等. 高压旋喷桩在砂卵砾石层的质量问题及控制措施[J]. 中国港湾建设，2019，39（3）：47-51.