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摘要：旋喷注浆是利用钻机将安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴置入土层预定深度后, 用高压浆泵等装置以20MPa以上的压力将浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体, 使水泥浆液与土体搅拌混合成一定形状的水泥土(即旋喷桩), 从而达到提高地基承载力、减小地基沉降的目的。本文结合具体工程实例, 探讨了旋喷桩在处理涵洞软弱地基中的应用。
关键词：旋喷桩；涵洞；软弱地基；应用；
旋喷桩处理软弱地基包括复合地基承载力设计和高压旋喷桩施工方法。从旋喷桩的加固机理和计算参数的设计以及旋喷桩的施工工艺等方面分析。
一、旋喷桩加固机理
旋喷注浆法是将与注浆管连接的喷射器送达预定地层后, 利用高压泵产生从喷嘴中喷射出来且速度快、呈脉动状的高压喷射流, 并使之破坏土体结构, 从而使土粒分离、剥落, 一部分土粒返出孔外, 大部分土粒在喷射流的作用下, 在压力影响范围内重新排列并被水泥浆液胶结, 形成性质稳定、强度较高的固结体即旋喷桩。从受力机理分析, 旋喷注浆法形成的旋喷桩可以作为桩基础使用。根据喷射方法的不同, 喷射注浆双管法是用二重注浆管同时将高压液体和空气两种介质喷射流横向喷射出, 冲击破坏土体, 在高压液体和外圈的环绕气流的共同作用下, 破坏土体的能量显著增大, 最后能在土中形成较大的固结体。高压旋喷注浆法用于桥梁桩基加固工程, 可以有效地清除桩周的泥皮的涂抹作用, 与原桩基础紧密地结合在一起, 扩大了桩径, 提高桩周摩擦力, 从而提高了单桩的承载力;此外, 设计旋喷桩桩长比钻孔灌注桩长2 米, 并在该钻孔灌注桩桩底2 米范围处复喷, 增加了桩长, 并形成“扩大头” , 提高桩端阻力。
实例分析
1.工程概况。某石拱涵旧涵处于水库淹没线范围内, 接长涵洞原设计为大开挖基坑, 采用围堰截水措施后, 开挖探坑2处到设计标高后, 底部为松软淤泥, 含水量偏大,淤泥深度大于8m且机械无法停靠, 大开挖施工对安全和环保、投资影响较大, 无法保证工期, 经业主、设计监理和施工单位现场研究决定, 对该涵采用深层旋喷桩处理。设计平均有效桩长以桩端进入到硬土层为准, 桩径0.7 m, 正方形布桩间距1.2m , 完成后桩基承载力特征值大于260kPa。
2.旋喷桩技术参数的设定
（1）桩长的确定。旋喷桩按其受力状态主要分为两种情况: 一是将旋喷桩加固到坚硬的中(微)风化岩层上, 按端承桩进行设计与计算; 二是旋喷桩只加固到一定深度的土层, 旋喷桩承载力主要由桩侧摩阻力承担, 同时考虑桩底承载力的作用。在后一种情况的加固中,旋喷桩的加固深度是有限的, 当其达到某一值时, 旋喷桩既能满足承载力要求, 又不会造成浪费, 该值称为旋喷桩的有效加固深度(即有效桩长)。
（2）桩距与布桩形式的确定。将旋喷桩用作竖向荷载的复合地基时, 桩间距可取桩身直径的2~ 3倍, 同时也需要考虑工程的规范要求来确定最后的取值。布桩形式应依据基础的形式来确定, 对于大面积的满堂处理, 桩位宜采用等边三角形布置; 对于独立或条形基础, 宜采用正方形、矩形或等腰三角形布置; 对于环形宜采用放射形布置; 对于管基等, 宜根据管径大小采用单排或双排的梅花形布置。
（3）旋喷桩复合地基承载力的验算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据JGJ 79-2003 建设地基技术处理规范, 采用如下公式: ，式中:fsp , k—复合地基承载力特征值;m—面积转换率, Ap —桩的截面积, 0.384 6 m2 ;A—复合单元控制面积, 1.44 m2,本场地正方形布桩, 间距1 .2m。复合地基承载力特征值为312kPa。要求涵洞处理后的承载力特征值大于260kPa。
（4）对施工技术要求。一是设计要求采用普通32 .5号水泥, 用量300 kg/m。二是桩位偏差不大于50mm , 桩身垂直度不大于1.5%。
3.旋喷桩施工顺序与质量检测。一是钻机就位: 将钻机安置在设计的孔位上,钻杆头对准孔位中心, 校正钻机的水平, 以保证钻孔的垂直度。二是钻孔、插管: 为了将旋喷浆插入预定的土层中, 钻孔方法应视地质情况、加固深度、机具设备等条件决定。采用76型旋转振动钻机时, 钻孔和插管两道工序合二为一。三是喷射注浆: 当注浆管插入预定的深度后, 即可自下而上进行高压注浆。当注浆管不能一次提升完成需分数次卸管时, 卸管后喷射的搭接长度须100mm, 以保证固结体的整体性。对同一土层进行喷射可增大加固范围和提高固结体强度, 所以, 在底部和顶部进行复喷可以增大承载力。四是拔出注浆管: 当喷射注浆完毕或因故中断、短时间内不能继续喷射时, 均应立即拔出注浆管, 清洗后备用。为了使搅拌桩更加均匀密实, 再次将钻杆边搅拌边下沉, 复搅到桩长1/ 3处, 但不少于5 m。从复喷深度均匀提升钻杆至地面, 桩柱完成。五是喷射注浆的施工监测: 为了使高压注浆的质量达到设计要求, 必须对各种喷射介质的压力、流量、喷头旋转速度和提升速度等参数用仪器记录下来, 一则可以当某项参数超过或低于设计值时及时报警, 便于施工人员检查排除故障, 二可作为原始记录存档。六是旋喷桩的质量检测: 旋喷桩施工完毕,随机抽取总数的2%~5%的桩进行检验, 主要内容包括固结体的整体性、均匀性、有效直径、垂直度、强度特性等。检验方法可采用开挖检验、钻孔取芯、标准贯入试验、载荷试验等, 检验点应布置在建筑荷载较大的部位、施工中出现异常情况的部位以及因地质情况复杂对质量产生影响的部位。
4.施工中遇到的问题及处理措施。一是由于本工程所在地地层情况比较复杂, 在施工过程中遇到砂层, 发生了数次坍孔埋钻现象。为解决坍孔埋钻现象, 在施工钻进过程中, 对遇到砂层的部分采用喷水泥浆下管的方法代替原喷水下管工艺, 该法取得的效果十分显著, 后期施工中再未发生坍孔埋钻现象。二是施工过程中部分地层中存在孤石以及部分旋喷桩需要钻越钢筋混凝土系梁。由于孤石以及钻越钢筋混凝土系梁非常坚硬, 普通工业钻机配合取芯钻头钻进速度相当缓慢。施工项目部调入1 台200 型地质钻机, 此种钻机转速为2200r/min , 岩层的正常钻进速度为1～1.5m/h , 有效地保证了旋喷桩的正常施工进度。三是流量不变而压力突然下降时, 应检查各种部位的泄漏情况, 必要时拔出注浆管,检查密封性能。四是出现不冒浆或断续冒浆时, 若系土质松软则视为正常现象, 可适当复喷, 若附近有空洞、通道, 则应不提升注浆管连续注浆, 直到冒浆为止或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆。五是出现冒浆压力下降情况, 可能是注浆管被击穿或有孔洞, 使喷射能力降低, 此时应停浆拔出注浆管进行检查。压力陡增超过最高限值, 流量为零, 应马上停机检查, 若停机后压力仍不变, 则可能是喷嘴堵塞, 应拔管疏通喷嘴。
旋喷桩技术进行地基加固的效果是显著的, 它不仅适用于场地狭窄、不宜进驻大型机具设备或地处陡坎坡地不宜强夯处理等场合, 而且对于中、小型结构地基和既有建筑物地基的加固, 也不失为一种安全可靠、切实可行的方法。
参考文献：
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[3]马小锋.浅谈软土地基处理方法[J] .山西建筑, 2013, 34(1):121-122 .
论文作者:刘培强
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/6/24
标签：注浆论文; 地基论文; 钻机论文; 钻孔论文; 承载力论文; 高压论文; 涵洞论文; 《基层建设》2016年7期论文;