房屋建筑基础施工中高压旋喷桩的应用与研究

2021-01-22

四川水泥 2021年5期

（甘肃第六建设集团股份有限公司，甘肃兰州 730030）

社会的进步发展使得我国城市建设步入到一个全新的发展时期，城市化进程的加快使得各个高楼建筑增多，人们对房屋建筑的地基承载力也开始提出更高的要求。高压旋喷桩是利用高压射流技术、喷射化学浆液来破坏地基原有的土质，并将其和化学浆液混合、固结在一起，形成具备一定强度的、不透水的加固体。在这个过程中桩间土地也会被高压喷射浆液机密，桩体和桩间土地在共同作用下会形成一个复合地基，由此充分提升整个工程地基的承载力。

1 高压旋喷桩技术原理

高压旋喷桩主要是利用钻机来将特殊的喷嘴注浆管输送到特定的位置上，在喷嘴注浆管到达指定位置上的时候，高压脉冲会将水泥浆液通过钻杆下方的喷射装置来向四周扩散。在高压的作用下水泥浆液会顺利进入到周围的土体中。钻杆的设计符合规范的标准，在使用的时候会始终保持较高的速度旋转，浆液在喷出之后会形成高速度、高压的喷射流，浆液振动速度加快，在此期间还会借助高压喷射流来替换周围的土地，挤密桩周围土地，确保水泥砂浆和粘土、砂砾土的充分融合。高压旋喷桩技术适合应用在各个类型的土层中，对不同土层中土质的处理效果良好。从实际应用情况来看，高压旋喷桩技术可以实现对房屋建筑的有效加固，也能够作为房屋防渗漏水的重要技术形式，还可以作为整个工程施工的临时支持措施【1】。

2 工程概况

文章所研究工程拟处理部位位于给建筑物基坑内部，具体部位的基本参数设置如下：①排水渠。上口尺寸约为：长8.6 米，宽3 米，深1.0 米；②集水坑。上口尺寸约为：长7.0 米，宽6.5 米，深1.5 米。根据现场情况，拟喷射桩径约为0.5 米，根据规范要求计算总钻孔进尺参数如下：周长46.5*孔距0.4 等于117个孔，总延伸米约200 米。根据该场地出露的地层为：粉状砂岩，地下水丰富。

3 房屋建筑基础施工中高压旋喷桩的应用

3.1 施工准备

第一，设备的准备。施工过程中所应用的设备均为西安探矿机械厂生产，具体包含旋喷钻机、高压注浆泵、高速制浆机、储浆筒、污水泵。经过检修发现所有的设备均处于良好的状态。第二，施工材料。施工过程中所使用的材料有水泥、砂浆以及综合配置的混合材料。本工程施工用水从邻近的水站中获取，并在抽取水资源之后应用专业的技术和设备来检查水质，只有在水质达标之后才能够将其投入到具体工程中。在获取水资源之后需要按照规范的标准来搅拌水，合理把控搅拌水资源的环境，完成水泥砂浆的配比工作。若需要提高墙体强度时，在普通硅酸盐水泥中外掺适量的外加剂，外加剂合参和量的选择应通过实验确定【2】。第三，根据补充勘探资料，应用专业的处理仪器设备开获取和处理样本。在处理样本数据信息过程中为了能够提升数据的精准性在规划材料的时候要安排专门的人员进行管理，并根据材料的使用和消耗情况来合理分配材料，按照物理性质和化学性质还分配材料的使用。第四，室内配合比试验。在施工操作的时候需要根据现场土样布置情况来调节材料的综合配比，并在材料配比使用的过程中来对抽取上来的土样进行碾压、烘干处理。之后经过2mm到5mm筛选处理之后获得粉状土样，之后按照规范的标准要求来配比各个材料。为了能够更好的改善水泥土的性能，提高水泥土的强度和稳定性，可以在配合比试验材料中加入一定量的石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠等。第五，试桩试验。根据室内试验确定的施工喷浆量、水灰比来配置砂浆，在试验工作点设置多个试验桩，并根据试验结果调整固料的喷浆量，合理把控搅拌机的搅拌速度、搅拌频率【3】。

3.2 施工工艺

本工程的旋喷工程分I序施工；施工工序具体操作会牵扯到多个工序和工艺，比如灌注桩、注射喷浆、成桩加工工艺。融合了多个工艺的高喷灌浆工艺流程如图一所示。第一，布、钻孔。本工程施工孔按垫层边缘单排布置，桩间距400mm，排水渠长度为1.5m；集水坑为2.0m，钻杆的垂直度偏差要控制在1%到15%的范围内，在准备好一切之后开展低压射水试验。第二，制作水泥砂浆。高喷灌浆主要原材料为水泥，水泥标号不低于325#，强度等级为32.5Mpa，禁用受潮结块的水泥。浆液水灰比采用1：1，水泥比重按3.1g/cm3 计，配制1200L水泥浆液参数为：加水泥907.32kg，加水907.32 L（至搅拌桶满），浆液比重1.50-1.51g/cm3；如搅拌桶容积非1200 L，则按每1 L浆含0.76 kg水泥重量进行计算。质量称量误差要严格控制在5%的范围内，快速搅拌的时间不能够超过30s，自制备至用完时间不大于4h，浆液温度应保持在5～40℃之间。第三，单管法的喷射方式。

桩身直径不小于0.50m，桩的上下端均做复喷。本工程分I序施工，钻孔要开孔铅直，水平校准，孔位偏差小于5cm。首先将钻机对准孔位，用钻机自带水平、垂直仪调整机身水平，垫稳、垫牢、垫平机架。控制孔位偏差不大于5cm。钻孔采用XL—50 型全液压回转钻机钻进，钻孔偏斜不应超过1～1.5%。①注浆喷射。在实施注浆喷射施工操作的时候要采取积极的措施检查孔位的设置，应用专业对设备来提升钻孔机身的平稳、安全、可靠。在设置孔位偏差的时候还需要严格把控孔位偏差大小，将孔位偏差控制在5cm范围内。喷射采用XL—50 型高压喷射钻机将注浆管钻进到设计深度，调整参数开始喷射【4】。②喷射提升。在喷射管道深入到一定深度的时候来在其中送入浆液，之后静静喷洒一分钟到三分钟。在这个期间等待浆液顺利出现，然后按照预定的顺序来完成提升和拉伸工作，在这个过程中要一边提升来一边完成高程的设计。在喷桩完成之后停止浆液的搅拌处理。③清洗。当喷射到基本位置后要及时清理管路，确保其中不能够出现残留物质。在施工操作的时候还需要将浆液转变为清水的状态来进行冲洗，通过清洗来保证管路出水的干净、卫生。第四，钻机移位。在施工工序完成之后还需要对钻机所在的位置进行检查，保证其被安排在适合的位置上，检查完成之后开展下一个孔位的注浆施工管理。当采用地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高（预钻孔孔径为15cm）。第五，插管。在使用旋喷注浆管开展钻孔作业的时候，钻孔和插管两个工序可以结合在一起使用。在第一阶段贯入到土中的时候可以借助喷射管本身来完成喷射或者振动贯入操作。第六，提升喷浆管、搅拌。在喷浆管下降到规定的设计深度之后停止钻进操作，这个时候钻浆设备还会继续运作一段时间。经过一系列的处理之后最后高压泥浆泵压力会在20MPa到40MPa之间，坐底喷射30s之后一边喷浆一边旋转。在达到规定的设计深度之后接通高压水管、空压管，启动高压清水泵、高压机和钻机完成旋转操作【5】。

3.3 施工方法和施工记录

在钻孔验收合格后进行高喷台车就位，下入喷管前需要进行地面试喷操作，检查设备是否处于正常的运作状态。在下入或者拆卸喷射管的时候还需要对喷嘴采取必要的保护措施，目的是防止出现堵塞的现象。在喷头下放到孔底部的时候需要沿着轴线的方向完成静喷处理，在孔口返出浆液之后检查浆液的比重，如果达到了设计数值正常提升喷管和旋转，喷射过程定时检测原浆、返浆比重【6】。

在喷灌浆液的过程中还需要密切把控各项参数的设置，在发现异常情况的时候要在第一时间采取措施予以处理。常见的处理异常的措施包含液体的搅拌、回浆比重的调整、拌合浆液速度的把控、拌合浆液数量的调整等，在所有参数指标达到规范的标准之后再进行后续的施工。

3.4 质量控制措施

第一，质量控制要点。首先，在正式开工之前要做好试桩工作，按照施工现场的实际要求来控制浆液的比例。其次，在实施旋喷管理的时候需要将注浆量控制在20%左右。在这个时期如果超过20%的比例要注重在第一时间调整旋喷参数。再次，实现钻杆旋转和钻杆提升的连续进行。在拆卸长钻杆或者持续性旋喷的时候要保证钻杆的搭接长度在10cm到20cm之间。最后，严格控制浆液水灰比。在具体施工操作的时候要注重做好泥浆沉淀的防范工作，降低泥浆的浓度。同时在搅拌材料的时候不能够使用潮湿的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤。第二，打造完善的质量管理机构。在完善化质量管理机构的作用下来对施工人员开展培训，引导其掌握更多的施工操作规范、施工技术、施工流程，同时在施工的过程中岗位工作人员还需要能够清楚自己的工作职责，树立质量第一和安全生产的管理意识，经考核合格后方可上岗。编制完善的质量管理文件，包括施工措施计划、质量与效益挂钩和质量奖罚管理办法、施工技术规程等，按章管理。第三，做好施工质量管理工作。在施工的过程中不能够出现冒浆或者喷射的现象。如果出现这类现象需要对这类现象出现的原因进行分析，经过分析之后发现出现这个问题的原因是加固土层的颗粒缝隙大。对待这些问题可以采取以下措施予以处理：加大浆液浓度，可以从1.1 加大到1.3 左右继续喷射；在灌注黏土浆时，需要在细砂、中砂，待孔隙填满后再继续正常喷射；在浆液中掺加骨料，加泥球封闭后继续正常喷射。②冒浆量过大的处理。出现冒浆量过大的原因是喷射范围和喷射量不适应。对待这个问题可以适当的提升喷射的压力，缩小喷嘴的直径，适当的提升喷射速度。

3.5 文明施工管理

第一，在施工过程中各项设备都需要安排专门的人员进行管理，且在设备使用完成之后还需要做好设备的后续清理和检修工作。第二，规范材料和设备的出入场，在设备使用完成之后要对设备使用过的界面进行清理。第三，在施工完成之后要将一些废弃材料及时撤离施工现场，保证施工现场的干净、整洁。第四，场区施工道路设专人维护，确保路面平整及畅通。【9】