市政工程高压旋喷桩施工技术探究

陈培军

（中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川 眉山 620860）

实施工业技术不仅可以保证市政工程的质量，同时能够有效提高人们的生活质量。可是，有些施工人员对质量和数量控制不足，相应的技术措施并未落实。因此，必须采取措施提高和完善市政府项目的质量和数量。针对市政工程建设的实际具体情况，探讨和分析高压旋喷技术的运用，希望能为此类工程建设提供参考。

1 项目概况

万松东路延伸工程二期在瑞安市境内，距离温州市市区32km，距离瑞安市市区4km，距离104 国道10km，距离海岸线仅2km。该工程西起滨海大道、东至瑞光大道。西起桩号K0+075.971，道路全长约4.64km，标准路幅宽60 ～76m，新城路至瑞光大道段路幅宽60m。路基主要采用塘渣分层回填，一般路段路基碾压采用蓝派冲击法，特殊地段路基采用预应力混凝土管桩及高压旋喷桩处理。

2 高压旋喷桩施工的加固机理

（1）泥浆冲孔破坏土壤。使用高压泵，可以在大压力作用下从喷嘴喷出泥浆，将具有强动能的泥浆作用在土壤上，并集中在一定的区域。当冲孔能力大于土壤承载力时，土壤将被破坏。此外，泥浆将在填充孔中的空间后进入土壤中的裂缝。

（2）水泥浆和土壤颗粒的混合。钻头和泥浆冲孔使产生许多小颗粒，这些小颗粒会在钻机的冲击作用和搅拌作用之间充分混合，并随着钻头和喷嘴的运动而产生柱状物。

（3）当采用高压旋喷桩技术对土壤进行切割和碾压时，仍然会有一定的压力，可以用来完成涂层的压实。

3 高压旋喷桩施工

（1）高压旋喷桩施工准备。利用AtlasA66CB 全液压多功能钻机来进行钻井作业。通过VHP700 空气压缩机提供钻井所需空气，并配备科普44 冲击器以及152偏心轮和140 中心球齿合金钻头。高压喷射灌浆配有89个平行三管射流。为保证喷灌施工平台的工作空间和施工质量，务必对开挖的基础进行科学合理的回填，回填之后的骨料一定要分层填筑，并压实整平，使台车及钻机工作得更加平稳、安全。

（2）高压旋喷桩技术。高压喷射钻井采用偏心跟踪超前钻井技术（ODEX 法），连续完成钻井、扩孔和跟踪保护。在高风压条件下，利用冲击器推动140mm 中心钻头进行旋转合理冲击钻进，152mm 偏心钻头在钻头旋转扭矩带动用下合理扩大孔径，使得140mm 粗套管在钻杆稳定器保护下及时跟进护孔。高压旋喷合理灌浆技术使用平行三管法从下到上设立喷射桩，每排至少安设两个，依照施工规则依次科学恰当地进行。

（3）灌浆材料。进入施工现场后，应采取适当措施储存水泥，防止其受潮结块。应用氯化钙加速剂来确保高渗透性地层的喷灌质量。

（4）高压旋喷桩科学成孔。①高压喷射合理钻井运用偏心实时跟踪超前钻井技术，连续完成钻井、扩孔和跟踪保护。②钻进完成之后，第一时间采用聚氯乙烯塑料管充当临时护壁。聚氯乙烯塑料管放入之后，采用全液压多功能钻机及时拉出套管。③在钻进过程中，及时用液位计进行套管的挠度测量，并第一时间纠正偏差。井斜偏差不得超过1%。④钻井过程中对地层条件、分布、埋深、粒度和地层返水进行详细记录，并且针对工程实际具体情况科学合理地调整高压喷射灌浆施工数据信息，确保孔的质量。

（5）浆液配比及科学混合使用要求。高压灌浆的浆液必须达到工程标准要求：①可控胶凝时间科学合理；②浆液务必足够稳定；③泡沫尽可能可能少；④浆液务必便于泵送；结石率定要适当。喷灌主要有两种浆液：①纯浆液，浆液的水灰比一般是0.88 ∶1；②速凝水泥浆，在纯水泥浆中加入适量速凝剂，制备速凝水泥浆，普遍在架空、漏失和水动力地层使用。利用现场试验，确定氯化钙含量占水泥总重量的5%。浆料的混合和加料顺序依次是加水→添加氯化钙→加水泥，完成后及时使用。水和氯化钙务必添加固定的测量工具，超时后未使用的泥浆必须丢弃。

（6）高压旋喷桩灌浆施工。①高压喷射小车就位工作。针对洒水灌溉轴线以及钻孔位置，小车工作轨道的宽度必须适当，并且轨道的轴线两侧务必设立槽钢，把小车吊到轨道之上，手动或机械控制小车行走。高压喷射灌浆采用（89 股射流）平行三管连接方式，射流由专用高强度螺栓连接，接头用橡胶垫密封。喷涂工具组装完成后，应先进行试验喷涂，水压超过40MPa，3min后试验喷涂应无异常完成，然后将喷涂工具放入聚氯乙烯保护墙孔中。②高压旋喷灌浆。平台摆动机的主提升调速电机和液压电机启动。地层被高压水完全切割。水泥浆被搅拌并填充到地层中。风压加速水泥浆的管柱运动，确保灌浆达到工程标准要求。③封孔回填。喷灌结束之后，用水泥浆和天然人工砂对孔口进行密封，保证收缩段回填饱满密实，不出现空洞或气泡。

（7）对特殊情况科学处理。基于施工地质条件极其复杂，施工中时常出现这样或那样的特殊状况。施工队伍要采取适当的方法措施来确保高压旋喷桩的施工质量。具体方法措施：①对于漏失量大的地层和井段，在下喷雾器前预先注入水泥浆，应缓慢灌浆，浆液应适当加浓，孔口采用混合砂浆等方法措施，一直到孔口返浆达到规范要求后方可。②直径大于50cm 的大卵石容易嵌在旋喷桩之间。施工过程中，在大漂石下界面喷涂50cm，在大漂石附近形成较大的桩径时，进行静喷或复喷，以补充适量的泥浆。③在喷灌过程中，假若孔彼此相邻，堵住孔并继续喷灌。喷灌后，扫孔至原孔深，再洒水灌溉。④高压灌浆应保持整个孔连续运行。如因事故中断，重复高压灌浆的重叠长度不得小于0.5m，并记录中断的深度和时间。当停止时间超过1h 后重新开始喷射时，高喷嘴应降低0.5m。开始正常提升高喷嘴前5m。停机3h 以上时，应清洗泵和输浆管道，其余孔段用清水打孔或清扫后再施工。⑤喷嘴或喷嘴发生故障时，务必立即停止起吊，及时处理。提出喷孔后再次下降时，开口喷射深度应降低0.5m。

4 高压旋喷桩技术在市政工程建设中的应用

假若土壤的机械含量和酸碱度较低，含水量低于70%，桩的质量可以得到保证。假若土壤具有较高的机械含量、酸碱度和高于70%的含水量，则需要采用高压旋喷桩技术进行处理。

为了充分发挥高压旋喷桩技术在市政工程施工中的加固和压实作用，有必要对高压旋喷桩的施工工艺进行界定，具体体现：（1）钻机必须就位，钻机必须垂直放置在设计孔上方，旋转喷嘴的最大倾斜度为1.5%，同时，钻孔的偏差值必须控制在50mm 以内。（2）必须保证喷嘴的设计深度跟插入深度一样。完成钻孔工作之后，及时更换旋转喷嘴。同时，还必须防止喷嘴被沉积物堵塞，导致喷水不畅。为了避免坍塌，水压不得高于1MPa。（3）完成喷嘴安装工作之后，钻杆的有关数据信息也必须详细检查，使其达到有关设计规范的标准要求。（4）喷射工作完成之后，务必彻底清洗灌浆管等机械设施，避免水泥浆在管道和机械设备中发生堵塞。（5）每批钢筋应有国家有关部门颁发的质量保证证书，每组设3 个钢筋笼，每组间距1.5 ～2m。

除此之外，还应高度关注监督管理工作。目前，国外监督管理人员具有丰富的专业知识和长期的实际工作经验。因此，部分工程的工作的重点应当放在按规章制度施工上，施工过程必须依据程序规范操作。

5 高压旋喷桩施工中常见的施工技术通病及控制措施

（1）当灌浆过程中浆液过多时，可以在保持浆液量不变的条件下适当增加喷射压力。（2）固结后桩顶有一个空洞，用水灰比为0.6 ～1.0 的水泥浆填充空腔。（3）灌浆过程中的压力突然上升。为防止二次现象，高压泵入口处和灌浆泵吸入管处应安装滤网，滤网务必定期用高压泵冲洗。插管前包裹喷嘴以防堵塞；按照空压机、高压泵和灌浆泵的启动顺序启动机器，避免在低压下泵送水泥浆堵塞通道。

6 高压旋喷桩施工中应注意的问题

（1）管道中的连接部件应紧密连接，以确保设备的压力和位移必须符合设计要求。每次喷灌前，确保喷灌设备处于良好的工作状态。（2）灌浆应均匀，以免造成桩身断裂。原则上，机器不能在喷射灌浆过程中停机。（3）停机维修前，应清除输浆管中的泥浆，并用清水冲洗干净。（4）在钻井施工过程中随时注意观察钻杆和钻具的机械性能。损坏的钻杆和钻具应及时修复或更换，以防止钻井过程中出现钻井断裂等事故。（5）在喷射灌浆过程中，应注意泥浆排放情况。泥浆排放量低于灌浆量的20%是正常的。如果泥浆排放量不超过灌浆量的20%，则表明存在问题，可能是土层变化或设备故障。此时应停止机器，以找出原因，并采取相应措施。（6）通过降低旋转和提升速度，或增加灌浆量和灌浆压力来确保桩身的直径和密实度。喷射灌浆的质量也可以通过重新喷涂来保证。（7）为防止碎砖和混凝土小块进入管道造成堵塞，钻孔灌浆前应清除桩底附近的砖块和混凝土小块。（8）适当关注冲洗和补浆。对于高压旋喷桩施工技术在整个具体实际应用来看，后续冲洗操作务必针对注浆管进行科学彻底冲洗，杜绝其发生管道堵塞状况，给后续工作造成极大麻烦。另外，还必须高度关注注浆完成之后会发生的收缩问题，及时进行科学、恰当的补浆处理，以此保障其整体效果，使整体施工安全和质量水平得到有效提升。

7 结束语

总之，在工程施工中必须依据工程特点和环境实际条件，科学恰当地运用施工技术。随着科学技术的发展，高压旋喷桩施工得到普遍使用，因此也要求施工必须严格依照施工标准进行，务必使设备准备充分、恰当，所实施的方法措施科学合理，高压旋喷桩施工技术运用得当，假若遇到特殊情况，定要处理及时有效，特别要科学有效地预防市政工程高压旋喷桩的施工技术通病，以确保工程安全和质量。