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摘要：高压旋喷桩复合地基加固技术在建筑工程中已经得到了广泛应用，该方法能够显著提高地基承载力。本文对高压旋喷桩复合地基加固原理、设计程序以及施工工艺过程进行了分析，并提出了施工过程中的技术要求以及施工质量控制的措施。
关键词：高压旋喷桩；地基；设计与施工
1概述
高压旋喷桩于20世纪70年代出现于日本，该方法基于化学注浆法并应用高压水射流切割技术[1]。高压旋喷桩复合地基加固具有可靠性高、质量好等优点，能够显著提高地基承载能力、提升地基强度、防止渗漏、降低地基含水量，目前已经成为一种广泛应用的地基加固技术。本文将对高压旋喷桩复合地基加固设计、施工以及质量控制进行介绍，以供相关人士参考。
2 复合地基加固设计
2.1加固原理
在土层中选定需要加固的位置，应用钻机将带有喷嘴的注浆管送入该位置后，根据土层地质状况选择20 MPa ~ 70 MPa的压力，使喷嘴喷出的泥浆、水或者空气的射流压力高于土体结构强度，以冲击和破坏土体，使土壤颗粒从土体上脱落。粒径小、质量轻的土壤颗粒会随着泥浆冒出地面；剩下的土壤颗粒会受到重力、离心力等作用，与外部注入的泥浆混合，再按照一定的土壤颗粒、泥浆之间的比例进行重新的排列，形成更加坚固的固结体。固结体的区域大小和几何形状与原有土体结构、喷射方式、喷射压力、喷射持续时间等因素相关。高压旋喷桩喷射方式包括定向喷射、摆动喷射和旋转喷射。旋转喷射形成的圆柱体土层能够显著提升地基的承载力，是地基加固、提升地基承载力通常选用的喷射方式[2]。
2.2设计程序
高压旋喷桩复合地基加固设计程序如下：
（1）确定加固目的。旋喷桩加固设计首先需要确定加固的目的，如提升地基承载力、防止地基渗水、稳定边坡等。加固目的不同，使用的喷射方式等也不相同。
（2）检测地基条件。对需要加固地基的土体地质条件进行详细的勘测，如地基岩土层分布状况、地基土壤性质等。
（3）加固体形状及尺寸。根据加固目的、地基地质状况、地基上以及地基附近建构筑物分布情况等确定加固体形状以及尺寸大小。
（4）计算浆液量。根据加固体形状和尺寸计算出整个施工过程所需的泥浆量，并根据地基地质状况事先配备泥浆。
（5）加固体布置。按照加固目的、地基基础特点选择合理的加固体布置方式。如对地基进行满堂布桩，布桩方式可采用正方形、三角形等。
（6）稳定性分析。对设计的加固体形状、尺寸以及加固体布置方式进行稳定性分析，若分析结果为稳定性不能达到标准要求，则需要对加固体布置方式进行重新设计，直到稳定性满足标准要求为止。
（7）施工。根据以上的地基加固设计方案进行施工。
3 复合地基加固施工
复合地基施工过程需严格按照设计方案与设计程序进行。这里以高压旋喷桩等边三角形布置为例进行施工说明。
3.1 施工顺序
等边三角形布桩方式是高压旋喷桩通常采用的布桩方式之一。选用三重管法进行施工。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆施工顺序为：首先对第一排桩进行施工；然后对第三排桩进行施工；最后回过来对第二排桩进行施工，也就是隔排隔桩跳打。高压旋喷桩需要从中间向两边施工，施工过程中需要预先成孔，再往孔内灌入水泥浆。
3.2 施工工艺流程
高压旋喷桩施工工艺包括单重管、双重管、三重管和多重管法，一般会选用三重管方法。该方法施工流程包括：①测放桩位，对设计方案中的桩位进行测放，为钻孔做准备。②钻机就位，根据桩位位置及施工顺序，将钻机安装在确定位置。③钻孔，进行钻孔作业，孔深、垂直度需满足标准要求。④打管、插管，在已完成的孔内进行打管、插管。⑤试喷，对高压旋喷桩喷头进行试喷，调整喷射压力等参数。⑥高压喷射注浆作业，进行高压喷射注浆施工。⑦结束、拔管、器械清洗，高压喷射注浆施工达到设计的要求时即停止作业，将喷灌拔出，对器械进行清洗。
3.3 冒浆处理
在旋喷施工过程中，部分质量轻、直径小的土壤颗粒会随着浆液沿注浆管管壁冒出地面。通过对冒浆量、浆液状况的检查，可以对施工土层状况、旋喷作业效果以及旋喷参数设置是否合理等进行判断。大量施工经验表明：正常情况下施工过程冒浆量应小于20%；冒浆量大于20%或者无冒浆现象时，需要检查、分析原因并尽快采取措施。一般减少冒浆量的措施有3种：①增加喷嘴喷射的压力；②适当减小喷嘴的孔径；③对于定向喷头应加快喷头提升速度；对于旋转喷头与摆动喷头，需要同时加快提升速度、旋转或摆动速度。对于冒出地面的浆液，需要进行适当的处理，不能影响施工过程，同时避免浆液造成环境污染或流向道路造成交通等安全隐患。
3.4 材料选择
喷射用浆液的材料及配方是高压旋喷桩作业的重要组成部分，也是地基加固效果的重要影响因素。浆液材料选择是否合适、各成分配比是否合理，会直接影响浆液的可喷性、加固地基的质量与稳定性、工程成本等。一般高压旋喷桩施工要求浆液需具备以下特性：可喷性好，稳定性好，适合的胶凝时间，结合率高，力学性能好，无毒、无害[3]。
水泥浆液是高压旋喷桩喷射注浆最常用的浆液类型，其特性不仅符合上述要求，成本也比较低。此外水泥来源广，运输方便，适合在施工现场进行配置，可降低运输成本。工程应用中可以单独使用水泥或将水泥与其他的添加剂进行混合从而满足不同的工程要求。如，在普通水泥中加入速凝早强剂可以使浆液的早期强度提高到普通水泥浆液强度的2倍以上；在普通水泥中加入适量水玻璃、矿渣或火山灰可以显著提升水泥土的抗渗效果。工程中需要根据地基加固目的、施工场所地质状况、气候状况等配置合适的浆液。
4高压旋喷桩质量控制
4.1 施工技术要求
（1）施工前需要对施工场地、设备进行检查，高压旋喷桩压力和流量必须满足工业设计标准。注浆管路系统需完好，管道接头密封圈良好，管道内以及喷嘴内不能出现任何杂物。
（2）为了保证旋喷柱在水平方向上垂直，需调整钻机使钻机的垂直度偏差不超过1%。
（3）喷嘴喷射施工过程中，要通过观察注浆的压力、流量判断喷嘴是否被堵住、喷射工艺是否正常，若喷射压力和流量偏离设计值，就需要停止施工，拔出钻杆对钻头进行检查，必要时对喷头、钻头进行清洗，再重新注浆。
（4）注浆过程中，需对施工工况进行监测、记录，监测参数包括：喷射压力、喷射流量、注浆时间等。钻杆旋转和提升的速度必须符合设计值。
（5）泥浆配置过程中，要严格按照设计的材料类型和配比进行配置，不能随意更改。禁止使用受潮、过期的原材料制备泥浆。泥浆制备好后需定时进行检测，浆液浓度需符合设计要求。
（6）施工过程结束后需立即拔出钻杆，并对注浆泵、钻杆、注浆管、钻头、喷嘴等进行彻底的清洗，不能有泥浆残留。
4.2 施工质量控制
（1）施工前检查制备泥浆用水泥、添加剂质量，校验喷射压力表、流
量表的灵敏度和精度，检查、调试高压喷射设备的性能等。
（2）施工过程中实时监测、记录施工参数，包括：压力、流量、钻杆提升和旋转速度等；检查泥浆是否产生沉淀；采取适当的方式处理冒出浆液。
（3）施工结束特定时间后，对施工质量进行检验，包括：桩体承载力、桩体形状与尺寸、桩体均匀性等。
5 结束语
高压旋喷桩复合地基加固方法，施工受场地、地质状况、环境条件等因素限制较小，应用范围广泛；喷射用泥浆材料来源广、价格便宜，加固体强度高、效果好，在建筑工程中得到了广泛的应用。施工过程中需要对施工参数、泥浆状态等进行监测，以更好的完成地基加固施工工艺，得到更为理想的加固效果。
参考文献：
[1]陈强，梁伟强，郎晓兵.旋喷桩在既有建筑地基加固中的应用[J].科技资讯，2006（18）：117-118.
[2]王玉柱.高压旋喷桩加固既有建筑物地基的方案优化研究[D].辽宁工程技术大学，2009.
[3]陈春生.高压喷射注浆技术及其应用研究[D].河海大学，2007.
论文作者:刘如亮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：地基论文; 浆液论文; 高压论文; 泥浆论文; 注浆论文; 喷嘴论文; 固体论文; 《基层建设》2018年第4期论文;