高压旋喷桩试桩专项施工方案

王俊华 徐铜鑫

关键词： 高压旋喷桩 市政工程 施工方案 地基处理 试桩选择

1 编制依据

（1）中交第四航务工程勘察设计院有限公司提交的《设计图纸（详勘阶段）》；（2）甲方提供的“施工总承包单位选聘项目施工图”；（3）《建筑桩基技术规范》（JGJ 106-2014）；（4）《水泥土配合比设计》（JGJ/T 233-2011）；（5）《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ1-2008）。

2 工程概况

该道路南起于官渡A0 路交叉口，北至B0 路交叉口。该片区在整个昆明市辖区内主要位于主城与新区的中部，特殊的地理位置决定该片区未来的交通必然与主城和新城有着密切的联系，附近为原机场[1]。道路总长度为3 253 m，路幅总宽度16 m，单幅路横断面形式，按双向两车道设计，设计速度30 km/h。经前期计算并经该阶段设计再次复核，结合项目沿线实际情况，拟定特殊路基处理方案如下。

由于全线道路范围内，沿道路行进方向存在一条高压线，CFG 桩桩机操作空间不足地段，故采用高压旋喷桩方案，局部临近地铁段采用换填轻质泡沫混凝土（K1+820～K1+868.244）。

3 自然地理概况

3. 1 地形地貌

该工程位于昆明盆地中部，属冲湖积盆地，场地原为昆明机场，拟建道路具体见现状地貌见图纸。

3. 2 地层岩性构成

根据市政工程现场工程地质调查及钻探勘察，在钻探最大勘探深度51.0 m 范围内分布地基土分别为：路基表层分布第四系人工填土层（Qml），岩性为杂填土、素填土；表层以下为第四系全新统冲积层、洪积层（Qal+pl），岩性为黏土；第四系全新统冲积层、湖积（Qal+l）层，岩性为粉质黏土、泥炭质土、黏土、粉土、粉黏土。因此，路基设计因地制宜，充分考虑路基的稳定、防护及排水工程，力求建设方案经济、实用，使道路投资的效益最大化。

4 试桩目的

（1）通过试验段的施工，复核地基加固桩复合地基处理该工程软基的适宜性，为以后全标段施工进行设备选择、配置数量提供依据；（2）通过试验段的施工，复核地基加固桩设置直径、间距、深度、路基外放距离等参数的选择是否能满足路基承载力、沉降及稳定的相关要求；（3）通过试验段的施工，对桩体打设次序、间隔时间、灌注速度等基本参数进行探索，总结适合该工程、便于施工、确保质量的施工工艺[2]；（4）通过试桩试验为设计提供设计参数，如水泥土的配合比、桩体无侧限抗压强度、复合地基承载力等。

5 试桩地点

施工单位应会同监理、甲方，开工前应根据设计图纸及现场施工条件选择代表性的地段进行高压旋喷桩工艺性试验，根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB 50202）选取15 根做工艺性试验，试桩地点选取软土地基处理地段K2+767～K2+879 段试桩，试桩数量为5 组（每组3 根）。

6 施工准备

6. 1 室内技术准备

（1）组织工程技术人员进行图纸审查，编排施工组织设计，熟悉规范和各项技术标准；（2）水泥土配合比设计，根据原材料性能及确定的水泥掺入比计算各材料用量，并经试验室内试配、调整、确定水泥土各材料的质量比；（3）对所有参加施工人员进行安全培训，施工安全交底和技术作业交底，培训合格后方可持证上岗。

6. 2 外业技术准备

（1）该工程复合地基顶不得进入路面结构层内，若清表后地面至设计路面高差小于38 cm（58 cm 厚路面结构层+30 cm 厚度褥垫层?50 cm 桩头），则需继续下挖至路面高程以下0.38 m 作为桩基施工操作面；（2）清表后地面至设计路面高差大于38 cm，直接挖除新填土至原地表以上0.2 m 处作为桩基施工操作面；（3）实验室负责水泥配合比的设计，检测取样，并负责现场原始记录及工艺性试验施工工艺参数的搜集、整理及总结；（4）在桩与雨污水管道交叉位置，桩体设计顶高程为管道基坑开挖面高程[3]；（5）桩基施工完成并达到强度后，需采取人工方式切除桩头，桩间土采用人工开挖，尽量减小对成桩的扰动。

7 机械设备配置

高压旋喷桩工艺性试验施工机械设备配置如表1所示。

8 高压旋喷桩作业

8. 1 高压旋喷桩材料要求

（1）水泥采用强度等级为42.5 级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其性能必须符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175）的规定。

（2）水宜采用饮用水，使用非饮用水时须经化驗并符合下列规定：①硫酸盐含量不超过2 700 mg/L；②含盐量不得超过5 000 mg/L；③pH 值不得小于4。

（3）桩顶设置30 cm厚级配碎石褥垫层，并在碎石褥垫层内铺设两层双向土工格栅。级配碎石垫层粒径5～16 mm，石料饱和抗压强度≥30 MPa，夯填度0.87～0.90；双向土工隔栅纵横向极限抗拉强度不小于≥80 kN/m，伸长率≤3%，肋条交叉点极限剥离力≥300 N，单位面积质量不小于780 g/m2。

8. 2 工程技术要求

（1）路基地基处理采用高压旋喷桩加固处理，还有一小部分地段采用泡沫混凝土加固，其中高压旋喷桩桩的直径均为500 mm，梅花形布置，桩间距1.6 m，并按《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）相关要求执行。

（2）结合设计图纸，桩身采用P.042.5 级普通硅酸盐水泥，桩径500 mm，桩长8 000～10 000 mm，每米水泥用量选取不同参数进行试桩确定。

（3）高压旋喷桩采用单管法施工，浆液压力25～35 MPa，流量70～100 L/min，提升速度10～20 cm/min，旋转管旋转速度约10～20 r/min，施工时控制浆液压力，使加固土体直径满足设计要求[4]。

8. 3 桩处理布置参数

8.3.1 平面布置形式

此次所设计的桩直径均为500 mm，平面上等边三角形布置，桩间距根据地质情况分段布置，横向布置范围为道路放坡脚外放2 排。

8.3.2 桩长

在清除表土并基本整平地表后实施高压旋喷柱，桩长结合地质情况分段设置，确保路基变形协调，该工程设计桩长为剔除软桩头后的有效桩长[5-6]。

9 试桩施工顺序

试桩施工流程如图1 所示。

（1）地面处理：施工场地需要整平，无杂物，无积水。按照设计图纸标高处理。（2）测量放样：按图纸设计要求放出施工桩位，反复测量孔距，每孔误差不大于50 mm， 用竹签或方木桩固定，并准确测量孔口地面高程，经甲方、设计、监理多方核验认可。（3）钻机就位。GM-5S 型履带式桩机（西探装备）移动到施工桩位点，钻机基本就位后，调整桩机水平，将转盘、钻杆轴线对准桩位木桩，对准误差控制在20 mm 以内，再调整钻架、钻杆，使钻杆垂直度控制在范围内。（4）钻至设计深度。按照设计图纸，参考顶面标高，及设计桩长，计算设计深度的标高，配置好钻杆。（5）提升钻杆高压喷射注浆。当喷射注浆管插入设计深度后，接通水泥浆泵，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。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。（6）喷射作业。注浆管下至设计位置后，操作人员用对讲机通知注浆人员开始注浆，在桩底部边旋转边喷射，达到预定的喷射压力、喷浆量后再边旋转、边提升、边喷射。旋喷完成后，应拆卸输浆管路，清洗干净，在原桩位旁边补桩。钻孔过程中详细记录孔位、孔深及地质变化。（7）移动机具。施工方案：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，采用半幅施工。移动钻机方向为路基边缘至路基中心方向，按照提前放好的桩样位置逐一施工。

10 试验各项参数

根据施工现场实际情况，试桩场地选在K2+767～K2+879 段道路旁空地试打高压旋喷桩，分1#、2#、3#、4#、5#组，每组试桩3 根。

根据不良路基处理设计图纸初步可知，旋喷桩地基加固所穿越土层包含（由上而下）：杂填土、素填土、粘土、淤泥质粘土、粘土、泥炭质粘土、其中粘土比重较大。根据土质情况，在试桩阶段，每米水泥实验用量分别为220 kg、240 kg、260 kg、280 kg、300 kg，共5 组，每组成桩3 根，按单桩长8 m 实施（共120 m）。各组试桩具体配合比详见表2 试桩参数及数量表。

11 施工中质量检验

根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》结合该工程具体情况，在施工过程中，需对以下项目进行验收。

（1）原材料：需查產品合格证书，并抽样送检到有资质的第三方检测单位检测。（2）桩径：用钢尺或计算填料量，设计桩径为0.5 m。（3）桩身强度：高压旋喷桩28 天无侧限抗压强度不小于4.0 MPa。（4）桩身完整性：桩施工完毕28 天后，利用低应变动力试验检测桩身完整性，不少于总桩数的10%，检测桩的完整性，Ⅱ类和优于Ⅱ类的桩应占总抽检数的70% 以上，不得出现Ⅳ类桩。（5）桩位间距及垂直度：利用全站仪、钢尺，设计三角形布置，一般段为1.6 m 间距。（6）褥垫层厚度：用钢尺，设计褥垫层厚度为30 cm。（7）桩长及基底地质情况：在地质情况与地勘一致的情况下，桩长不小于原设计，局部现场地质与地勘报告不一致段需根据现场地质确定桩长，桩底不得布置在粉砂、泥炭质土或有机质土等承载力较小的软弱土层内，施工过程需严格控制，现场测量。施工完成之后，可通过钻芯法随机检测桩长与基底的情况，检测数量为总桩数的0.2%，且不少于3 根。

12 检测结果

具体检测结果如表3、表4 所示。

13 结语

综上所述，该文用工程实例分析结合实践，研究了高压旋喷桩试桩水泥土配合比设计与相关参数，以及试验检测结果，得出以下几点结论。

（1）通过试桩可为后期施工提供真实的数据支持和理论指导，根据实际施工情况，合理调整施工参数，制订出更加符合该市政道路工程的高压旋喷桩施工方案。（2）根据钻芯检测无侧限抗压强度和静载承载力检测结果可知，满足该市政工程高压旋喷桩施工图纸及设计要求。（3）由于该市政道路全线范围内有一条高压线，CFG桩桩基操作空间不足，采用高压旋喷桩处理方案，合理地解决了这些问题。施工空间占用小，提高了地基承载力，减少工后沉降，确保路基稳定的一种有效方式。