高压旋喷桩围护结构施工技术要点浅析

徐双杰

鹤壁天宏钢结构有限公司（458000）

1 工程概况

某地下工程围护结构采用钻孔灌注桩+咬合旋喷桩止水帷幕,工程所在位置的地质条件以厚层粘土、粉土、粉质粘土为主，地层主要为人工堆积层、新近沉积层、第四纪全新世冲洪积层四大层。工程附近的地下水主要为上层滞水、潜水和承压水。上层滞水水位标高为34.65～36.13 m,水位埋深为2.6～4.0 m,含水层主要为粉土填土1层。潜水水位标高为 29.12～31.20 m，水位埋深为 7.5～9.7 m，含水层主要为粉土3层。承压水水位标高为21.21~22.20 m，水位埋深为16.5~17.6 m,含水层主要为细中砂5-1层,上层滞水分部不均匀，水位不连续，主要接受大气降水、绿地灌溉和自来水、雨水、污水等地下管线的垂直渗漏补给；潜水主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流、向下越流方式排泄；承压水主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流、向下越流方式排泄。

工程基坑侧壁土体自稳能力较差，地下水位位于基底标高之上，上层滞水分布较连续，粉土3层为含水层，渗透性较差，在降水疏干时常有剩余水体，易产生泡槽，使地基土力学性质降低，在外力作用引导下容易发生坍塌。

2 总体施工部署

2.1 施工方法

工程旋喷桩施工采用三管法旋喷，为防止旋喷桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成相邻高喷孔施工时串浆，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按每间隔两孔施作，围护桩内部按次序依次施工，具体施工顺序依据现场实际情况确定。

2.2 施工安排

根据实施性施工组织设计的工期要求及实际情况，东南场地和西北场地各采用2台地质钻机完成所有注浆孔的钻孔工作，采用1台旋喷机进行旋喷桩的施工。

2.3 资源配置计划

工程施工采用2班制,在施工中应各司其职、认真负责、相互协作、互相监督。钻孔人员必须作好现场钻孔记录，取得第一手地质资料，以便注浆技术人员根据地质资料及时调整注浆参数。注浆记录人员必须把当班的记录及时整理。司泵人员应随时注意注浆泵压力变化，值班技术员及时记录并根据地质情况调整注浆压力及施工工艺参数。

3 施工原理及工艺流程

三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，并切割地基土体，借空气的上升力把被破碎的土由地表排除；于此同时，另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中,使水泥浆与土混合达到加固目的，其加固直径可达800～2 000 mm。

采用三管法旋喷，应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气;喷射时应先达到预定的喷射压力、喷浆量后，再逐渐提升注浆管，注浆管分段提升的搭接长度不得小于100 mm;当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时,应立即停止当前桩的旋喷工作，并将旋喷管拔出并清洗管路。三重管法是将水泥浆与压缩空气同时喷射，除可延长喷射距离、增大切削能力外，也可促进废土的排除，减轻加固体单位体积的重量。

旋喷桩施工工艺流程∶测放桩位→引孔钻机就位→钻进成孔→清孔→移钻→插入高喷管→高喷作业→回灌→搬迁。

4 旋喷桩施工工艺要点

4.1 施工准备

1）场地平整

正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下2 m以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。

2）桩位放样

施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50 mm。

3）修建排污和灰浆拌制系统

旋喷桩施工过程中将会产生10%～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。

灰浆拌制系统主要设置在水泥附近,便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。

4.2 钻机就位

钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度,保证钻杆应与桩位一致，偏差应在10 mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。

4.3 引孔钻进

钻机施工前，应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。

4.4 拔出岩芯管、插入注浆管

引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1 MPa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。

4.5 旋喷提升

当喷射注浆管插入设计深度后,接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管,以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10 s左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量,在桩底部1.0 m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。

4.6 钻机移位

旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。

5 质量标准及检查措施

5.1 施工检查内容

5.1.1 施工前检查

在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面∶

①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；

②浆液配合比是否适合工程实际土质条件；

③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；

④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置时，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数；

⑤施工前还应对地下障碍情况统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求；

⑥施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。

5.1.2施工中检查

施工中重点检查内容有∶

①钻杆的垂直度及钻头定位；

②水泥浆液配合比及材料称量；

③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；

④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；

⑤孔位处的冒浆状况；

⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；

⑦施工记录是否完备,施工记录应在每提升1 m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。

5.1.3 施工后检查

施工后主要对加固土体进行检查，包括∶

①固结土体的整体性及均匀性；

②固结土体的有效直径；

③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置；④固结土体的抗渗性。

5.2 成桩质量检查

5.2.1 质量检验时间、内容

施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。

5.2.2 质量检验数量、部位

检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点，不合格者应进行补喷。检验点应布置在下列部位∶荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。

5.2.3 检验方法

旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。

钻孔取芯∶在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力。

6 小结

采用以上方法切实保证了高压旋喷桩围护结构施工质量，施工得到了甲方和监理的一致好评。