水泥旋喷桩在小桥涵地基处理中的应用

孙亚东

(河北建设集团有限公司，河北 保定 071000）

水泥旋喷桩在小桥涵地基处理中的应用

孙亚东

(河北建设集团有限公司，河北 保定 071000）

伴随着我国建筑业的不断发展，水泥旋喷桩在小桥涵地基处理中以及得到了广泛的应用。水泥旋喷桩在小桥涵地基处理中的应用，不仅可以好整地基的稳定性，还具有巨大的经济效益，为工程建设方减少了成本支出。本文主要对水泥旋喷桩的加固原理及水泥旋喷桩施工及应用情况进行简要阐述。

水泥旋喷桩 小桥涵地基处理 应用

高压喷射注法（jet grouting）是60年代后期创始在日本。其主要是用水泥浆通过喷管由水平方向的喷嘴喷出，从而形成喷射流，这样来切割土体，切割后的土同水泥进行加固的地基处理方法。根据射流作用方向的不同将高压喷射注法分为摆喷、旋喷、定喷三种。当喷射流以旋转方式喷射时即为旋喷，待其浆液硬化后形成的圆柱形即为旋喷桩。其中根据旋喷桩的施工工艺不同还可将其分为多重管法、一重管法、二重管法等。使用这些方法可以更好的对地基进行加固，提升土的抗剪强度，从而改善地基性质，保证地基的稳定性。

一、对旋喷桩在小桥涵地基处理中的加固原理分析

具有一定量的化学添加剂的水泥浆或者水泥通过加压装置从喷射嘴中喷射出形成高压射流，以此来切割破坏的土体。被切割破坏的土体颗粒部分沿着钻具溢出孔外，剩下的的与水泥相互混合、搅拌，最后使其凝固成桩体。通过高压发生装置，会获得很大的能量，能量会形成喷射流，其会以特定的运动方式快速的喷射出来，在单位时间内从喷射嘴喷出的射流会有很大的能量，射流的速度和功率与喷射的压力关系如下表表一所示：

表1 喷射流的速度与功率

从表一中可以看出，在喷嘴情况不变的情况下，提升喷嘴的压力可以提高射流的喷射功率计速度，从而能使射流像钢体一样切割破坏的土体结构。

高压射流的结构模式主要由三部分组成，即：发达区域、初期区域、终极区域。其中在初级区域中，速度分布相对比较均匀的一部分被称为喷射核，如果喷射核的末端所扩散的宽度有增加，那么轴向动压减小的过渡区域被称为迁移区。在初期区域后即为主要区域，此区域轴向动压会突然减弱，距离的平方与宽度呈正比例关系，扩散常数为定值，喷射流的混合搅拌即在这一区域进行。此后的区域是中期区域，中期区域的射流量衰减程度很大，在其末端成雾状。根据上述表述可以了解到，喷射的加固范围受到主要区域及初级区域的程度所影响，如果有效喷射长度越长，那么搅拌土的距离就越大，喷射固体直径也越大。在喷射离心力、重力及动压力的作用下，横截面上的小颗粒比较多，其分布在中间，大颗粒大多分布在横截面边缘。因此，通常情况下是中心的强度比边缘的强度稍低。

二、施工概况

本次施工地质情况为：表层1.4m，为人工填土；1.5m-10.7m属于妃子中湿陷性黄土，最大承载力为170kPa；10.7-38.5m是硬塑性黄土，最大承载力为380kPa。此外，根据相关勘测收割机研究院所提供的设计资料显示：此地基采用旋喷桩复合基础加固，桩径为70cm，桩长度在12.0m左右，此桥用桩98根，桩总长度为1056m，桩间距离为100-120cm。设计单桩最大承载力为1200kN，安全系数为2级。

三、旋喷桩在小桥涵地基处理中的施工工艺

（一）施工中使用的工具

旋喷桩在小桥涵地基处理中，使用的施工工具主要有高压发生设备及钻机两部分组成。

（二）具体施工流程

旋喷桩在小桥涵地基施工流程可以分为六部分，分别为：定点测量工作、钻机准备工作、钻孔插管工作、冲射施工、冲洗及整理阶段、移动机具工作。对于定点测量工作就是在未施工前将工程桩用经纬仪测量出准确的位置，在人工确定准确后，再进行木桩埋设工作；钻机准备工作中，要将其放置在桩位上，其误差要在4cm内，保证钻机的底部水平，桩位与转盘对齐，在施工时要保证旋喷管的倾斜度在1.3%以内；在钻孔插管工作中，对于小桥可以用SH30-2X-1型钻机，应用高压喷射法成孔，缩短成孔时间，这样可以提升成孔速度；喷射作业中，要自下而上进行喷射施工，要严格控制好按试装的参数，并对参数加以记录，当浆液初次凝固时间超过20h，就要立刻停止对该浆液的使用；喷射施工完成后，要将管内的浆液排除，注入清水；移动机具工作中，要将钻机等机具移动到新的孔位上，按照事先制定的步骤进行施工。

（三）施工中要注意的问题及操作要领

在钻机就位时，要保证其放置位置的准确性，机座要保持平稳；在进行喷射施工时，要对管路系统及高压设备加以检验，设备的排量及压力大小要满足设计的标准，此外，要保证管道系统的密闭性。管道施工的启动顺序也非常重要，在钻孔到设计的深度后，待高压泵正常启动，就要对水泥浆流出的时间进行准确估算，在流出喷嘴后，才开始旋转提升注浆管，保持自下而上的喷射注浆。还要注意，在拆卸注浆管时，事前要停止回转工作，泵浆也要停止。待拆卸完成注浆时，要先泵浆后回转提升，并且要保证此孔段与前一孔段搭接不小于11cm，以此减少固体脱节情况发生。为了更好的保证桩顶部的质量，要在桩顶下1/2桩头范围复喷，并且由于浆液析水的作用，一般会有不同程度的收缩情况出现，使固体顶部出现凹穴，因此要用水泥浆补灌，待其成桩后凿除突出部分。在施工中，要按照试桩参数进行施工控制，要对喷射的压力、浆液的密度、提升的速度等做好记录。此外，在喷射注浆过程中，要时刻仔细观察注浆的情况，还要对土体的参数及情况进行了解，还要考虑喷射注浆的效果及参数是否符合预定标准。在一般情况下，要保证冒浆量小于注浆量的20%，如果超出这一标准，就要展开调查， 查明原因并采取相应措施。如果出现冒浆较多情形，就要减少注浆量或者提升回转速度，必要情况下也可以进行复喷。

总结：本次施工中，应用水泥喷射桩法处理地基取得了很好的效果。使用水泥喷射桩法在很大程度上减少了成本支出，缩短了施工期限，保证了地基施工质量，提升了施工的稳定性及安全性。毫无疑问，水泥喷射桩法是一种即方便有可靠的方法，具有很大的经济效益。

[1]沈晓黎.高压旋喷桩在高层建筑地基处理中的应用[J].建筑安全,2012（01）.

[2]刘倡冠.高压旋喷技术在软弱地基处理中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2011（08）.

[3]王会云.高压旋喷桩在地基处理中的应用[J].西部探矿工程，2013（07）.

TQ172 文献标识码：B

1007-6344（2015）06-0007-01

孙亚东 1980年8月20日，男，籍贯：河北保定徐水县人，职称：工程师，学历：本科，主要研究方向：无。