高壓旋噴樁施工技術在軟基處理中的應用

□薛 哲（河南省水利第二工程局）

隨著國家經濟建設的高速發展，各類大型基礎建設工程突飛猛進，由于地質成因和地層構造復雜，地基沉降給工程建設增加了難度。但隨著我國軟基施工技術的提高和發展，深層攪拌樁、塑排插板樁、CFG樁、碎石樁等軟土地基處理在交通、水利及大型建筑物中應用的越來越廣泛，但由于以上處理方案各有局限性，無法進行軟基處理或無法保證施工安全，本文介紹一種不受凈高限制的軟基處理方法，即高壓旋噴樁施工技術。

1.高壓旋噴樁加固機理

高壓旋噴樁主要是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層預定深度后，用高壓泥漿泵等高壓發生裝置，把漿液以20～40M Pa壓力通過安裝在鉆桿桿端的特殊噴嘴，向周圍土體噴射漿液，同時鉆桿以一定速度逐步向上提升，注入劑形成高壓噴出后具有很大的動能，產生高速高壓的噴射流，借助高壓噴射流使一定范圍的土體結構遭到切削破壞，并使土體與噴射漿液混合、膠結、硬化，從而在地基中形成具有較高強度的水泥土樁，達到改良土質、增加地基強度、減少土體壓縮變形的目的。

2.高壓旋噴樁應用領域

施工方法分單管法、雙管法、三重管法，目前國內多采用單管法施工。

高壓旋噴樁主要適用于軟弱土層，如第四世紀的沖（洪）積層、殘積層及人工填土等，在砂類土、粘性土、黃土、淤泥中均能進行噴射加固，效果較好。主要用途是加固與防滲，在建筑領域中，因其獨特的施工方法，矮小的機架高度，可以解決其它工法無法解決的難題，市場前景非常樂觀。

3.高壓旋噴樁的施工工藝與技術參數

采用單層管進行噴射作業，施工前須對場地進行清表處理，根據實際情況進行一定深度的換填。

3.1 施工程序

布孔→鉆機就位→鉆孔→插管→噴射作業→拔管→清洗機具→移開機具。

3.1.1 布孔：按設計要求準確的進行高壓旋噴樁樁位布設，采用梅花型布樁，用筷子或竹簽精確定位，用石灰點點明確。

3.1.2 鉆機就位：鉆機進場安置在布設的樁位上，鉆桿端必須對準樁位中心，施工時旋噴管垂直度偏差≯1.5%。

3.1.3 鉆孔：采用70型或76型旋轉震動鉆機，開鉆時以3M Pa的低壓射水鉆進至設計深度，鉆孔深度與設計深度偏差≤5cm。

3.1.4 插管：鉆孔完成后插入噴射注漿管，在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊設水、邊插管，水壓力一般不超過1M Pa，壓力過高容易將孔壁射塌。

3.1.5 噴射作業：該項操作是高壓旋噴樁施工中最關鍵的一個環節，帶有噴頭裝置的旋噴轉桿鉆至預定深度后，啟動高壓泵，待泵量壓正常并達到設計要求后，自孔底由下而上進行噴射施工作業，旋噴鉆桿邊噴邊提升，直至設計標高為止。現場技術員必須時刻注意檢查漿液初凝時間、注漿流量、壓力、旋轉提升速度等參數，并做好記錄繪制作業過程曲線。

3.1.6 拔管：旋噴作業完成后拔出注漿管，并做好樁頂標記。

3.1.7 清洗機具：注漿施工完成后，清洗注漿泵、噴嘴、送漿泵、漿液攪拌機以免堵塞。

3.1.8 移動機具：將旋噴機具設備移至下一個孔位，進行同樣的循環操作。

3.2 高壓噴射注漿技術參數

3.2.1 高壓旋噴樁直徑：要求旋噴加固土體有效直徑≥50cm。

3.2.2 噴射注漿壓力：一般情況采用加大泵壓力來增加其流量和流速，進而增加噴射力，宜控制在＞20M Pa。

3.2.3 旋噴提升速度：旋轉、提升的速度依噴流半徑而定，根據經驗旋噴提升速度控制在20～25cm/m i n，旋轉速度控制在20～25r/m i n。

3.2.4 水泥土樁固結體28d單軸抗壓強度指標值≥2M Pa。

3.2.5 水泥土固結體28d單樁承載力要求≥250kN。

3.3 高壓噴射將液

因處理段地下土層含水量不同，為了滿足施工早期承重的要求，高壓旋噴樁噴射漿液采用速凝早強型水泥漿液，水泥品種宜采用礦渣水泥，一般摻適量的早強劑。

水泥漿技術參數建議：水泥漿液水灰比1：1，設計用灰量150～200kg/m，可摻水泥用量30%的粉煤灰以降低水泥用量，即水泥用量115～140kg/m，粉煤灰用量450～60kg/m，所摻粉煤灰必須采用細磨粉煤灰。

4.施工機具要求

旋噴施工機具要求如下表：

設備名稱 性能要求高壓注漿泵 泵量1 2 0～2 3 0 L/m i n，泵壓2 0～3 0 M P a高壓水泵 泵量1 2 0～2 5 0 L/m i n，泵壓2 0～4 0 M P a泥漿泵 泵量1 0 0～1 5 0 L/m i n，泵壓2～1 0 M P a漿液攪拌機 容量1.0～2.0 m 3

5.施工注意事項

5.1 樁位布設偏差應＜5cm，鉆機或旋噴機就位時機座要平穩，立軸要與孔位對正傾角偏差＜1.5%。

5.2 鉆孔至設計深度后，須經現場檢測確認滿足設計深度要求后方能進行注漿，噴射注漿前要檢查高壓設備和管路系統，設備的壓力和排量必須滿足設計要求，管路系統的密封圈必須良好，各通道和噴嘴內不得有雜物。

5.3 水泥嚴格按照設計要求的配合比配置，嚴禁使用受潮和過期水泥，摻粉煤灰后的水泥漿使用前必須過篩，以防堵塞噴嘴，在注漿過程中防止水泥漿離析沉淀，攪拌時間超過5h的水泥漿液不可以使用。

5.4 為了滿足設計樁徑及強度要求，必須嚴格保證注漿壓力及注漿量，對于深層硬土，為了避免固結體尺寸減小，可以采取提高注漿壓力、泵量或降低回轉，提升速度等措施。

5.5 噴射注漿過程中應避免斷漿現象，輸漿管不能發生堵塞。

5.6 在噴射注漿成樁過程中須拆卸注漿管時，應先停止提升和回轉，同時停止注漿，然后逐漸減少風量和水量，最后停機；待拆卸完畢繼續噴漿時，須重新啟動高壓泵，待泵量泵壓正常并達到設計要求后，才能開始注漿，開始噴射注漿的孔段必須與前段搭接10cm，以防止固結體脫節出現斷樁現象。

5.7 在噴射注漿過程中，應觀察返漿情況，以及時了解土層情況、噴射注漿效果和噴射參數是否合理。返漿量小于注漿量的20%屬正常現象，超過20%或完全不冒漿時，應查明原因采取相應的處理措施。

5.8 噴射注漿達到設計標高后，繼續用注漿泵注漿，待水泥漿從孔口返出后，即可停止注漿。

5.9 噴射作業完成后，由于噴射漿液的離析作用，一般均有不同程度的收縮，使固結體頂部出現凹穴，所以應及時采用水灰比為0.5的水泥漿進行補灌，并要防止其它鉆孔排出的泥土雜物進入。

5.10 旋噴樁施工作業期間，必須采取一定處理措施對返漿進行妥善處理，以免對已填筑路基造成損壞，施工完成后應再次碾壓已填路基，確保滿足設計壓實度要求。

6.質量檢驗

該項工程是隱蔽性較大的地基處理工程，工程質量的好壞直接影響到路基拼接質量，因此須進行嚴格的質量檢測工作。

6.1 檢測內容

6.1.1 固結體的整體性、均勻性和垂直度。

6.1.2 固結體的有效直徑和有效加固長度。

6.1.3 固結體的強度特性，包括單樁承載力、抗壓強度、復合地基承載力等指標。

6.2 檢測時間、強度指標

高壓旋噴樁28d單樁承載力250kN，抗壓強度≥2M Pa。

6.3 檢測方法

6.3.1 開挖檢查，使用于樁基頂標高接近地面時采用，主要檢測高壓旋噴樁的樁徑、單樁承載力及抗壓強度。

6.3.2 鉆孔檢查，主要檢測單孔噴射注漿固結質量，鉆孔取樣并做成試件進行物理力學性能試驗。

6.4 檢測頻率

檢測量為施工數量的1%，處理段落較小的路段至少檢測兩點。當檢測不滿足設計要求時，應加大檢測力度，在不合格的點位附近進行補噴或采取有效補救措施。