高压旋喷注浆技术在地基加固中的应用探讨

李莉玲　陈飞燕

摘要：高压旋喷技术在软基处理中应用广泛，是一种较为有效的处理手段。文章结合工程实例，探讨了高压旋喷注浆技术在地基加固中的应用。

关键词：高压旋喷注浆技术；地基加固；施工控制

中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0173-02

近年来，高压旋喷技术在软基处理中得到了广泛应用，利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗的目的。由于目前地质勘察工作的规范局限性，对桥梁桩基未采用一桩一孔的方式勘察，往往导致桩底持力层实际地质与设计推定的地质情况存在较大出入，必须采用加固手段方案满足桩基的稳定。

本文结合工程实际情况，就高压旋喷注浆技术在桥梁桩基软弱层加固中的应用进行了分析和探讨。

一、工程概况

广梧高速公路河口至双凤段第七合同段下围高架桥0#台后YC桩，桩基设计为挖孔摩擦桩，桩身砼设计等级为C25，桩径为φ1.3m，桩长为16.80m，桩顶标高105.65m，设计地质情况为从全风化至弱风化不同层厚分布的泥质粉砂岩，桩底需进入弱风化层不小于8m。施工完成后，对该桩进行取芯检测时发现，桩底存在强风化泥质粉砂岩夹层，岩芯呈半岩土状、碎块状。

为消除桩底软弱夹层的安全隐患，保证桩基础安全、稳定，需对桩端持力层范围内的强风化夹层进行注浆补强处理。综合考虑本工程特点、地质特征情况，选择了高压旋喷注浆加固方案。

二、高压旋喷注浆的加固原理

（一）基本原理

高压喷射注浆加固地基，是利用钻机把带有喷嘴的注浆管在预定位置以高压设备使浆液或水、（空气）成为20～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后形成固结的水泥结石体，具备一定的强度，达到预定加固目的。

喷射注浆法的加固半径和许多因素有关，其中包括喷射压力P、提升速度S、被加固土的抗剪强度τ、喷咀直径d和浆液稠度B。加固范围与喷射压力P、喷咀直径d成正比，与提升速度S、土的抗剪强度τ和浆液稠度B成反比。采用旋喷注浆加固后的固结情况如图1所示。

（二）高压旋喷注浆加固桩基持力层

首先采用高压清水射流旋喷切割，破坏强风化泥质粉砂岩，使其中夹杂的碎块、土等分离，然后利用高压空气按反循环钻机的工作机理清渣，将已高压清水切割分离的土、细粒岩从孔口溢出，再采用高压旋喷注浆、孔内注浆、压水泥浆相结合的施工方法，保证加固段、孔内压注高压水泥浆，并形成固结整体，达到加固目的。其加固示意图如图2所示：

三、高压旋喷注浆的施工

（一）施工工艺流程

施工工艺流程如图3所示：

（二）施工方法

1．注浆孔布置。利用原有的两个抽芯孔作为注浆孔。

2．注浆孔的钻孔。注浆孔采用用XY-1A地质钻机，φ101mm金钢石双管钻具对桩身砼进行抽芯钻孔，基岩部分可采用φ91mm金钢石钻具进行加深钻孔。钻孔终孔深度确定原则：钻孔进入设计桩端持力层基岩深度应不小于3倍桩径，且穿过软弱夹层入弱风化岩0.50m以上。

注：0# 台后YC桩1#抽芯钻孔现有孔深20.10m，2#抽芯钻孔现有孔深20.05m，钻孔进入设计桩端持力层基岩深度小于3倍桩径，且没有穿过软弱夹层0.50m以上。因此在补强施工时，应对两孔进行加深至终孔深度（不小于22.80m）。

3．高压清水切割。通过高压泵产生的高压水喷射流主要对软弱夹层顶、底板区间段内的岩土层进行高压清水切割，旋喷切割时，采用高压力（25～30MPa）、慢转速（5～10r/min）、慢提升（5～10cm/min）等措施，在处理段内重复切割次数5次以上，施工切割段为层顶、底板上下各延长1.00m。

4．气举反循环清渣。利用气举反循环法施工参数为：空气压力0.6～0.7MPa，空气排量6～9m3/min。本步骤施工以达到尽可能将孔内的充填物及泥浆、削落物、孔底沉渣等物清出桩外为目的。根据现场实际情况，第3、4步骤可反复进行。

5．埋设孔口压浆装置。桩内每个补强钻孔均清洗完成后，将桩顶表面杂物清除干净，在孔口埋置φ108mm孔口管作为孔口封闭压浆；并经候凝待埋设孔口管的砂浆强度达5MPa以上后可转入下一步施工。

6．高压旋喷注浆施工。根据钻孔揭露的软弱夹层发育情况，2孔作为高压旋喷注浆孔。施工参数为：压力：20～25MPa；流量：60～70L/min；提升速度：10～15cm/min；旋转速度：8～10r/min。喷射段长为孔底自下而上至处理段顶、底上下各延长1.00m ，注浆影响半径不小于25cm。

高喷注浆材料采用42.5R水泥、水和外加剂（缓凝型减水剂）按比例配制，水灰比（重量比）为0.8（水泥浆液比重：1.61），外加剂掺入比例宜在注浆前宜由现场试配或按有关说明确定。

7．孔口注、压浆。桩内的各个旋喷注浆孔待孔内的清水及泥浆替换出孔外至孔口返出浓水泥浆后，即关闭孔口返浆阀门进行孔口封闭式压浆，注浆泵压力1.0～3.0MPa；流量：30～60L/min。

根据钻孔连通情况及施工现场的需要，可选择1孔作为压浆孔，其余孔作为排浠水泥浆出浆孔，待所有出浆孔均返出浓水泥浆后即关闭阀门进行封闭式压浆。

孔口注、压浆材料采用42.5R水泥、水和外加剂（缓凝型减水剂）按比例配制，水灰比为不大于0.6（水泥浆液比重大于1.7），外加剂掺入比例宜在注浆前宜由现场试配确定。

8．孔口补浆。压浆结束后在水泥浆液终凝前再进行孔口补浆，消除浆液回缩，直至孔口满浆为止。

（三）施工控制

1．钻孔。使用XY-1钻机开孔，钻孔要求如下：（1）孔位：对预留注浆管进行统一编号，按方案设计要求进行定位；（2）孔径：钻进成孔φ91～110mm；（3）钻孔倾斜度：钻孔应尽量保持垂直，钻孔斜率不超过1%；（4）钻进方式：采用回转钻进方法，钻进时应详细记录孔位、终孔深度、软弱夹层深度、分布情况及岩性特征。钻进暂停或终孔等待喷浆时，孔口应加盖保护，防止掉入杂物。

2．高压清水切割及高压旋喷注浆、压浆。（1）钻孔经验收合格后，方可进行高压清水切割。（2）下喷射管前，应进行地面试喷并调准。（3）下入、拆卸喷射管时，应采取措施防止喷嘴堵塞。（4）按划分的处理段上、下各延伸1.00m，反复用清水进行高压切割，每孔段切割次数不少于5遍。（5）高压注浆时，喷嘴下至高压旋喷注浆设计深度，应先按规定参数送浆进行驻喷一段时间，然后开始高压旋喷注浆。（6）高压旋喷注浆时，按划分的处理段上、下各延伸1.00m，对旋喷段应全段连续作业且复喷1次。每次拆卸喷射管后应进行复喷，保证搭接长度不小于0.2m。（7）在高压清水切割或旋喷注浆过程中，出现压力突降或骤增时，应查明原因，及时处理，恢复正常情况后方可继续作业。（8）施工中应如实记录各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况等。（9）高压旋喷注浆应监测提升速度、喷射压力、流量和浆液比重等四个参数的变化情况。（10）孔内严重漏浆可采取以下措施进行处理：1）降低喷射管提升速度或停止提升；2）降低喷浆压力、流量进行原地灌浆；3）停止注浆候凝（间隔时间一般为30～60分钟）；4）加大浆液浓度或掺入一定比例的水玻璃速凝溶液。

四、结语

该桩经注浆加固处理后，进行了取芯验证注浆处理效果，水泥结石体的无侧限抗压强度达到了20.8MPa，达到了预期目的。从确保质量来看，采用高压旋喷注浆方式进行桥梁桩基基底软弱层的加固满足技术及设计的要求，是一种较为有效的处理手段。

作者简介：李莉玲（1980－），女（瑶族），供职于广西桂通公路工程监理咨询有限责任公司；陈飞燕（1979－），女，供职于广西桂通公路工程监理咨询有限责任公司。