浅谈旋喷桩在湿陷性黄土中的应用

张小宁

摘要：介绍单管法旋喷桩在西康二线一不良地质地段（非自重湿陷性黄土）中的应用，重点阐述单管法旋喷桩的施工工艺和出现问题的原因和处理方法。

关键词：高压喷射注浆 湿陷性黄土 施工

在工程项目施工过程中，高压旋喷作为一种高压喷射注浆法，其应用范围比较广。通过高压喷射注浆法进行施工时，通常情况下借助工程钻机进行钻孔，并且将钻孔作为导孔。在施工时将注浆管插入到相应的土层中，然后将水泥浆（或水）以高压流的形式射出，进而在一定程度上对土体进行冲击、切削处理。土体在喷射流的作用下，进一步遭到破坏，从土层中剥落土颗粒，进而在一定程度上与水泥浆形成混合浆液。

1 湿陷性黄土的工程性质

1.1 湿陷性黄土的定义 所谓湿陷性黄土是指黄土在压力的作用下受水浸湿，使得自身的土结构遭到破坏，在这种情况下产生显著附加下沉。对于湿陷性黄土一般可以分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两种。

1.2 湿陷性黄土的物理性质 ①颗粒组成：在颗粒组成方面，由于黄土的地质时代不同而存在一定的差异。②干容重：湿陷性黄土的变化范围在11～16.9KN/m3之间。③孔隙比：变化范围在0.85～1.24之间。④天然含水量：湿陷性和承载力受天然含水量的影响和制约。⑤饱和度：湿陷性黄土的饱和度在15%～77%之间变化。⑥液限：是决定黄土性质的另一个重要指标。

1.3 湿陷性黄土的力学性质 黄土的含水量和密实程度等因素决定着土体的抗剪强度，通常情况下，含水量越低，密实程度越高，那么这种黄土的抗剪强度也就越大。与塑限相比，当黄土的天然含水量比较低时，水分变化严重影响其强度，土的内摩擦角和黏聚力随含水量的增加都会显著降低。

2 施工工艺

2.1 试桩 旋喷桩正式施工之前，按设计及施工规范要求进行试桩。试桩目的：通过试桩以确定提升速度等各种施工参数，验证旋喷均匀程度及成桩直径，了解下钻及提升的阻力情况，针对场地的不同特点采取相应的施工工艺，试桩实验时，应选择不同的软弱地层和不同的桩长地段分别进行。

2.2 场地平整 正式进场施工前，进行管线调查后，平整场地，清除地上地下一切障碍物，场地低洼时应回填粘性土料，夯实，地表过软时应采取防止施工机械失稳的措施；基底以下有淤泥时，应将淤泥挖除，场地平整至工点设计要求的高程和宽度。

2.3 桩位放样 在进行钻孔施工前，旋喷桩施工的控制点通过全站仪进行测定，并且对控制点进行标记，通过对控制点进行复测验线合格后，需要对桩位利用钢尺、测线等进行实地布设。

2.4 修建排污和灰浆拌制系统 在返浆量方面，在进行旋喷桩施工时，通常情况下在10～20%，一般情况下通过沉淀池处理这些废浆液，废浆液通过沉淀进行处理后，根据场地条件对产生的清水进行无公害排放。

2.5 钻机就位 在进行施工时，当钻机就位后，对桩机进行調平处理，同时调整桩机的垂直度，在一定程度上确保钻杆与桩位一致，其偏差控制在10mm。

2.6 引孔钻进 在钻孔过程中，需要将喷管插入底层预定的深度，在对钻孔进行插管时，可以边射水，边插管，进而在一定程度上防止泥沙堵塞喷嘴。

2.7 旋喷提升 在进行旋喷时，需要将喷射注浆管插入到土层中，同时与水泥浆泵进行连接，旋喷时需要按照由下向上的顺序进行旋喷，同时清理排出泥浆。

2.8 注意事项 ①地面喷射：对喷射装置，以及气、浆发生装置的运行情况进行检验。②开喷：按照设计深度下放喷射管，同时拌制水泥浆液，并进行供浆、供水为开喷做准备。③对于高喷灌浆来说，需要保持全孔连续作业，重复喷射灌浆长度要超过0.3m。④在进行高喷灌浆时，一般会出现压力突降或骤增的现象，在这种情况下，需要查明孔口回浆浓度和回浆量异常的原因，然后做出及时的处理。⑤当孔内漏浆比较严重时，提升操作要立即停止，将粗砂、土等堵漏材料冲填到孔内，进一步降低水压力、流量等。⑥正常供浆时，孔口的回浆密度一般会变小，当设计要求不能满足时，需要适当增加进浆密度。⑦在进行灌浆时，如果发生串浆，这时需要对被串孔进行填堵处理，继续对串浆孔进行高喷灌浆处理。⑧在进行旋喷注浆时，需要对冒浆情况进行观察，进一步了解土层的性质和旋喷效果，同时对喷射参数的合理性进行验证。⑨喷浆要连续进行，因故障停止高喷灌浆在恢复施工时，如果停机时间小于40分钟，在这种情况下重新下入0.5m后进行开喷、提升操作。⑩在施工过程中，需要对高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常情况及处理措施等信息进行如实记录。

2.9 钻机移位 由施工经验来看桩体的特征与性质主要由以下因素决定：①土的类别及其密实程度；②高压喷射注浆方法；③注浆材料及水灰比；④喷射技术参数。

高压旋喷桩的设计是以实际地层做以最有保证设计而定。因为旋喷桩是属于由高压喷射水泥浆与原土混合而换填原土层所以损失系数没必要计算。

3 常见问题的原因分析

3.1 固结体强度不均匀、缩颈

3.1.1 产生原因。①在对喷射方法、机具等进行选择时，没有对地质条件等因素进行中和考虑。②浆设备发生故障，导致施工的灌浆操作出现中断。③拔管速度、旋转速度不合理，导致桩身直径不一致，浆液不均匀。④在强制搅拌喷射的浆液与切削的土粒混合物时，出现不均匀现象。⑤当粘性土较硬时，产生颈缩。

3.1.2 预防措施及处理方法。①在选择喷浆方法和机具时，需要对设计要求、地质条件等因素进行综合考虑。②进行喷浆前，需要进行压浆压气试验，确保灌浆连续进行。③在灌浆过程中，需要根据固结体的实际情况，对喷嘴的旋转速度、提升速度等参数进行调整。④通过定位旋转喷射或复喷的扩大桩径的办法对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行处理。⑤对浆液的水灰比、稠度等进行控制。⑥为了确保喷浆效果，需要对喷嘴的加工精度、位置等进行严格要求。

3.2 压力上不去

3.2.1 产生原因。①安全阀、管路安接头处密封圈存在泄漏现象。②泵阀出现损坏，油管漏油。③安全阀的安全压力过低。

3.2.2 预防措施及处理方法。当压力上不去时，这时需要停机进行检查，检查后压力自然上升，同时以清水进行调压试验。

3.3 压力骤然上升

3.3.1 产生原因。①堵塞喷嘴。②清洗高压管路不彻底，进而在一定程度上导致管路被浆液沉淀等杂物堵塞。③出浆管路被堵塞。

3.3.2 预防措施及处理方法。①停机检查，寻找原因。②清除堵塞后进行旋喷。

3.4 钻孔沉管困难偏斜、冒浆

3.4.1 产生原因。①地下存在埋设物，地面不平，导致钻杆发生倾斜。②与实际需要量相比，注浆量相差较多。③有效喷射范围与注浆量不相适应，与旋喷固结所需浆液相比，注浆量比较大。

3.4.2 预防措施及处理方法。①放桩位点时应钎探，如果地下存在埋设物，在这种情况下需要对其进行清除或移动桩钻孔点。②喷射注浆前，需要对场地进行平整处理，钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%。③利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力。④对水泥浆液的配合比进行控制。⑤通过采用在浆液中掺加适量的速凝剂的方式，对冒浆的现象进行处理，进一步缩短固结时间，在一定土层范围内使浆液凝固。⑥通过提高喷射压力、缩小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度的方式，对冒浆量过大的现象进行处理。

3.5 固结体顶部下凹 ①产生原因。混合搅拌水泥浆液、土的混合物后，由于浆液具有析水性，在这种情况下会产生收缩，进而在一定程度上导致固结体顶部发生凹穴。②预防措施及处理方法。与设计长度相比，旋喷长度要超出0.3～1.0m，或者完成旋喷桩操作后，凿去固结体顶部部分，利用混凝土填满凹穴部位，或者在旋喷孔中直接注入浆液。

4 结论

本文阐述用单管法高压旋喷桩处理湿陷性黄土地基的一个实例，使黄土地基进一步满足工程要求的承载力。结论如下：①大体地了解湿陷性黄土的定义和力学性质；深刻地认识了黄土相关工程性质。②深入理解了处理地基的目的、地基处理的核心、地基处理方案等。③对湿陷性黄土地基，通过高压旋喷桩进行有效的处理，在一定程度上使其满足工程要求的承载力，并且地基沉降在设计要求的范围内。④清楚地认识了高压旋喷桩的施工工藝流程，熟悉了旋喷桩施工过程中常见问题的原因分析和处理方法。

参考文献：

[1]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范.

[2]JGJ79-2002、J220-2002，建筑地基处理技术规范.

[3]GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范.