中交四公局第六工程有限公司 天津 301700
摘要：通过工程实例，介绍了高压旋喷桩的加固原理，结合工程实践阐述了在施工高压旋喷桩过程中，对桩身质量的有效控制措施以及施工前、施工过程中的预防措施。
关键词：高压旋喷桩；地基处理；质量控制
随着我国经济的高速发展，交通流量越来越大，致使我国早期修建的双向四车道的高速公路已经渐渐的无法满足运行要求，因此，公路市场下一步发展将会是大量的现有高速公路改造扩建项目。在公路改扩建施工中，施工重点和质量控制要点就是做好加宽部分的地基处理，尽量减小新建部分的道路沉降，避免由于新旧路基的不均匀沉降而产生的道路裂缝等现象。地基处理的方式较多，较为常见的方式有：打设水泥搅拌桩、打设高压旋喷桩、真空预压、堆载预压、预应力管桩等等。下面将结合我公司在天津承建的津滨高速公路改扩建工程的项目实例，浅析高压旋喷桩在软土地基加固处理施工中的应用及质量控制。
1高压旋喷桩概述
高压喷射注浆法由日本创始，随后传入我国，现阶段在我国应用的比较广泛，有效地解决了复杂、困难地基处理工程，并已纳入了我国建筑地基处理规范之中。
1.1工艺原理
高压旋喷注浆法一般用工程钻机钻至设计深度后用高压泥浆泵等发生装置，通过安装在钻杆机端的特殊喷嘴向周围土体喷射水泥浆液，同时钻杆以一定的速度慢速提升，高压射流破坏了附近的土体结构，并强制与化学浆渣混合，在地基中硬化成直径均匀的圆柱体。也可根据工程需要调整提升速度，变化喷射压力，或变换喷嘴的直径，从而改变流量使固结体成为所需要的设计形状，经过一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的固结体，与周围土共同承受荷载。旋喷桩按注浆管类型分成单管、二重管、三重管及双高压多重管。
1.2适用范围
高压旋喷桩适用于淤泥、淤泥土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等软弱及松散地层的基础加固，但对含较多粒径块石、坚硬黏性土、大量植物根基及地下水流速过大、浆液无法凝聚的情况下不宜使用。
由于高压旋喷桩自身的特殊成桩原理，使其水泥用量较大，因此，在单价上要高于其他通用的软基处理工程桩，但高压旋喷桩桩机本身体积小，可用于施工空间小，一般仅在桥下、高压线下等施工工作面受到限制的场合才少量应用，特点是处理深度大、工后沉降很小、工期短。
2工程实例应用分析
津滨高速公路途经天津市东丽区、开发西区，是连接天津市与滨海新区的重要交通通道。随着滨海新区的迅速发展，津滨高速作为唯一的一条连接天津市与滨海新区的直达高速，其原有双向4车道已经远远无法满足通行需求，因此，急需拓宽改造。本工程扩宽部分均采用了软基加固处理，较多数使用的是水泥深层搅拌桩及先张法预应力混凝土预制管桩（PTC管桩），但沿线桥梁及高压线下方施工空间狭小，无法满足大型桩机施工要求，因此，经过在施工工艺、施工特点及经济性上多方面对比后，选择了高压旋喷桩的处理方式。
本工程中高压旋喷桩桩径600mm，桩间距1.5m，正方形布置，一般路段桩长为8m，桥头段桩长为18m，共计49884延米。施工过程中选用XU-150型钻机，钻孔孔径Φ500mm，单管型，高压泥浆泵压力不小于35Mpa。水泥采用p.o42.5普通硅酸盐水泥。桩基上部覆盖50cm厚的加筋碎石褥垫层。
3现场施工过程控制
3.1施工准备工作
3.1.1桩机进场，组装桩机。引入水源（满足动物引用要求的水源即可），设立搅拌罐，按设计要求购入适量水泥，检验桩机、高压泥浆泵的良好性，检测泥浆管接口，调试桩机。
3.1.2测量定位：准确无误地测量放样出各个桩位。
3.1.3桩机就位：夯实场地使打桩机能顺利进入，泥浆管不宜离桩机过远，以免由于压力损失造成桩机喷嘴压力不够。
3.1.4复核桩位：测量人员要对桩位进行复测、校核，其偏差不得大于40mm。
3.1.5根据施工图绘制桩位编号图，同时注意对地下管线及构造物的挖探和保护；根据现场的实际情况确定打桩顺序。
3.1.6根据钻杆长度来控制桩基长度。
3.2打桩过程中的质量控制
3.2.1质量控制点
高压旋喷桩的主要质量控制点为水泥及外掺剂质量、水泥用量、桩体强度或完整性检验、地基承载力；一般控制项目有：钻孔位置、钻孔垂直度、孔深、注浆压力、桩体搭接、桩体直径、桩身中心允许偏等。
3.2.2质量的施工前控制
首先，熟悉设计图纸，领会设计意图，组织设计交底与图纸会审，认真编写施工组织设计（方案）。施工组织设计应包括以下内容：施工平面图（标明桩位、编号、施工顺序、临时设施的位置、各种材料堆放点）；确定施工机具和配套设备；施工工艺及技术要求；人员组织、劳力计划及分工；保证工程质量、安全的技术措施及保证体系；进度计划、材料计划。其次，进行试桩，试桩不少于2个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。再次，确定施工顺序。复核测量基线，水准点及桩位，检查施工场地所设水准点是否会受影响。沉管或导管应有明显进尺标记。最后，严把材料质量关。
3.2.3施工前的试验工作
旋喷桩的试喷工作：首先通过试喷检查桩位、核对地质资料，确定正式施工的技术参数，包括：喷嘴直径和个数、注浆管的提升和旋转速度、浆液配制的水灰比及各项材料的使用数量等。其次通过试喷检查注浆机械设备的运行状况是否完好、正常。
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进行现场试喷，试喷点的选择一般以土层中对喷射注浆效果（桩径、桩体强度、入土深度等）有较大影响的土层为主，对设计有特殊要求的工程应按设计要求处理；试喷完毕待桩体完全固结硬化后进行开挖，检查成桩形状与直径，并在桩体取试件进行室内强度试验，试验内容应根据设计要求的项目来确定；根据试喷后的效果检验与设计要求，再决定是否需要对试喷工艺进行局部修正，作为正式施工工艺备、工艺交付实施；试喷数量一般为每一工程1～3个试桩，当有特殊要求或地层变化较大时应作适当调整；试喷时注浆机械设备应保持在完好状态下正常进行。
3.2.4施工过程中质量控制
施工过程中的质量主要从以下几个方面进行控制：
孔位：应专人负责孔位的放线定位工作，钻孔前需复核孔位，误差不得大于40mm。
钻孔和注浆管插入深度：钻孔时必须有钻孔深度记录。技术负责人要核对注浆管深度和钻孔深度是否相符，钻孔的垂直度必须等于或小于1.0%。
水泥浆浓度用比重秤或比重计测定抽查拌制的水泥浆，是否合乎设计要求。本工程按设计要求，每延米水泥用量不小于200kg，水灰比1：1，配制的水泥浆比重为1.55。
冒浆的处理：一方面及时排运出冒浆，保持现场干净。另一方面可透过冒浆出现的时间、冒浆中含土的种类和数量，水泥的含量和冒浆的多少等现象，间接了解高压喷射注浆质量，这是在施工过程中调整高压喷射注浆参数的重要依据之一。
喷射方向、提升速度和旋转速度的控制：提升速度应匀速缓慢，并有专人抽查。并实时检查桩机的打印小票。本工程根据试桩确定处的钻杆旋转速度一般控制在20r/min；钻杆提升速度一般为230mm/min。
压力和流量的控制：当出现压力下降低于设计值和压力骤增超过设计值时，都表明注浆管的状态有异常现象，或有漏浆的地方或是接头松动甚至脱落，或是堵管堵孔等，必须立即停机检查，修复后应继续施工直至喷完一孔为止。
3.2.5成桩质量检测。
桩体强度。通过桩体抽心抽样并将桩心室内养护28d送试验室做无侧限抗压强度试验，检测结果大于桩体设计强度指标，说明其桩体强度已经合格。
桩径检查。开挖个别桩身，测量桩身最小直径等于设计桩径，表现完好，满足质量要求。
静载试验。即复合地基静载试验，通过加载和观察沉降量并以相关技术规范标准验收，竣工后，沉降观测约15～20mm，也同样符合设计及规范要求。
4常见质量通病及防范措施
4.1断桩
产生断桩的主要原因为注浆管分段提升时，接头搭接长度不够甚至未搭接。防治措施是应保证搭接长度10cm并复喷。
4.2缩颈或者桩径偏小
主要原因为土层密实度偏大，喷射压力偏小，提升速度过快，喷射过程出现故障。防治措施是切实把握地质分层资料，对密实程度大的土层制定详细的注浆工艺措施。
4.3注浆中管道与喷嘴堵塞
主要原因为注浆管内有碎碴等硬物或橡胶密封件破碎后堵塞管内。防治措施是（1）拆卸检查注浆管路与注浆泵体并进行彻底清洗；（2）严禁使用过期结块水泥，加强水泥浆液过滤措施。
4.4注浆压力骤降或上升
主要产生原因是注浆泵工作不正常，吸浆管进浆不正常，人员控制压力不熟练，注浆管泄漏活堵塞等。防治措施：检查泵体及管道是否泄漏或者堵塞，提高人员的操作技能。
4.5不冒浆或断续冒浆
产生原因是土质松软，有空洞或者空通道。处理措施是：复喷；不提升注浆管，增大注浆量继续注浆至冒浆液凝固后重新注浆；掺加适量的速凝剂。
4.6孔口大量冒浆
产生原因为注浆泵密封不良，或接头处损坏，土层密实程度大，浆液切割土体范围小或喷嘴尺寸过大。防止措施有：（1）检查注浆管各接头；（2）分析土层密实度资料；（3）加快提升或旋转速度，提高喷射压力，适当缩小喷嘴孔径。
4.7成桩桩顶凹穴
原因为浆液析水或过早停止注浆。处理措施是二次注浆或补灌水泥浆。
4.8旋喷封闭结构渗水漏水
形成原因是孔位偏差大，钻孔倾斜偏大，桩体直径不均匀，桩间间隙大。防止措施为保持孔位准确，钻孔垂直，桩体成桩搭接良好。
4.9桩体截面抗压强度低
原因是浆液水灰比、喷浆流量偏小，提升速度过快。处理措施是调整施工工艺或者优化水灰比。
4.10状体形状上粗下细
主要原因为入土深度，土层密实上松下紧，喷射工艺自上而下无变化。防治措施是喷射时结合上层触探曲线采取相应的喷射工艺。
5结束语
津滨高速公路改扩建工程高压旋喷桩施工采用主动控制为主，被动控制为辅，两种手段相结合的动态控制方法分别在施工前期、施工过程中进行了严格的把关，认真的进行了施工工艺试验及材料配比试验，最终高压旋喷桩施工顺利完成，桩身完好性、桩身强度检测、复合地基承载力均达到设计要求。
通过对高压旋喷桩施工质量控制原理、方法和本工程施工质量的介绍，我们可以认识到其技术性较强和施工过程质量控制重要性的特点，在施工过程中加强各项工作的管理，提高操作者的素质，施工中调动各种因素参与管理，是工程成功的保证条件，严格的工序管理，是保证桩基质量的关键。
参考文献：
[1]浅析高压旋喷桩在复合地基中的应用，温庆锋，《福建建材》，2011
[2]高压旋喷法的施工特性及设备，牛虹，《工业建筑》，2002
论文作者:李陆野
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第28期
论文发表时间:2019/8/26
标签：高压论文; 注浆论文; 钻孔论文; 浆液论文; 工程论文; 土层论文; 水泥论文; 《建筑模拟》2019年第28期论文;