高压旋喷桩在地基加固工程中施工质量的控制.pdf

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第12卷第2期2010年6Pl闽西职业技术学院学报JournalofMinxiVocationalandTechnicalCollegeVo112No2June2010doi：

103969jissn1673-4823201002023高压旋喷桩在地基加固工程中施工质量的控制许晓英（闽西职业技术学院土木建筑工程系，福建龙岩364021）摘要：

通过某高层建筑地基基础加固的工程实例，介绍了高压旋喷桩的加固原理，结合工程实践详细阐述了在地基基础加固中采用主动控制为主、被动控制为辅、两种手段相结合的动态控制方法来控制高压旋喷桩的质量以及施工前、施工过程中的预防措施。

结果表明，采用高压旋喷桩处理地基可取得良好的加固效果及较好的技术效果。

关键词：

高压旋喷桩；地基处理；质量控制中图分类号：

Tu7538文献标识码：

A文章编号：

1673-4823（2010）02-0098-05高压旋喷桩是高压喷射注浆法地基处理中的一种，就是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置人土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的固结体，与周围土共同承受荷载【”。

实践表明，本法对淤泥、淤泥质土、流塑或软塑性粘性土等地基都有良好的处理效果，目前高压旋喷施工技术已有了比较广泛的应用。

下面浅谈高压旋喷桩在地基加固施工中工程质量的控制。

1岩土工程概况11工程概况拟建工程位于龙岩市新罗区龙腾路与规划的登高西路交汇处，上部建筑为1216层框架剪力墙结构，下部基础采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）和高压旋喷桩处理，处理后采用筏板基础。

其中高压旋喷桩设计桩径500miD_。

总桩数784根。

桩端持力层为灰岩，设计复合地基承载力特征值为68kPa290kPa不等桩间距16inX16in301TI30111不等，单桩竖向抗压承载力特征值Ra=388kN。

平均设计桩长125m。

12地质概况根据地质勘察报告其土体自上而下分布如表1所示。

2施工质量控制原理及方法21加固原理高压旋喷桩是利用工程钻机成孔。

将旋喷注浆管置于预计的地基加固深度。

通过360。

旋转并徐徐提升注浆管。

用高压发生设备产生的一定压力将预先制备好的以水泥、水及速凝剂掺合料等材料为主固化剂的浆液，从喷嘴中喷射冲击土体，把土和浆液强制拌和，随后凝聚固结，形成一种新的有增大地基强度、提高地基承载力、止水防渗、减少支挡结构物土压力、防止砂土液化和降低土的含水量等功能的半刚性水泥土桩2-3。

22施工质量控制211控制方法对地基处理实施质量控制的依据是项目的合同文件、设计文件、国家及政府有关部门颁布的有关质量管理方法的法律、法规性文件和有关质量检验与控制的专门技术法规性文件（包括国家强制性条文及强制性标准）。

由于地基处理属于地下隐蔽工程施工质量的保证和控制显得尤为重要。

因此，在施工过程中必须投入大量精力，采用主动控制为主，被动收稿日期120091130作者简介】许晓英（1971-），女，福建龙岩人，讲师，主要从事土木建筑专业课程教学工作。

98表l场地的土层分布及物理力学指标控制为辅。

两种手段相结合的动态控制方法。

地基处理施工质量控制见图1。

图1地基处理施工质量控制222质量控制点高压旋喷桩的主要质量控制点为水泥及外掺剂质量、水泥用量、桩体强度或完整性检验、地基承载力；一般控制项目有：

钻孑L位置、钻孔垂直度、孔深、注浆压力、桩体搭接、桩体直径、桩身中心允许偏差等。

223质量的事前控制首先，熟悉设计图纸，领会设计意图，组织设计交底与图纸会审，认真编写施工组织设计（方案）。

施工组织设计应包括以下内容：

施工平面图（标明桩位、编号、施工顺序、临时设施的位置、各种材料堆放点）；确定施工机具和配套设备；施工工艺及技术要求；人员组织、劳力计划及分工；保证工程质量、安全的技术措施及保证体系；进度计划、材料计划。

其次，进行试桩，试桩不少于2个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。

再次，确定施工顺序。

复核测量基线，水准点及桩位，检查施工场地所设水准点是否会受影响。

沉管或导管应有明显进尺标记。

最后，严把材料质量关。

224施工前的工艺试验旋喷桩的试喷工作：

高压喷射注浆方案确定后，应进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺【4】。

现场试验、试验性施工目的是通过试喷检查桩位、核对地质资料，确定正式施工的技术参数通过试喷检查注浆机械设备的运行状况是否完好、正常。

进行试喷时要了解并掌握场地的土层情况，这对拟定高压喷射注浆的试喷工艺是至关重要的。

拟定高压喷射注浆工艺的试喷方案。

其主要工艺参数有：

喷嘴直径与个数；浆液压力；注浆管的提升与旋转速度；不同土层的喷浆厚度；浆液配制水灰比及其外加剂的掺人量；各项材料的使用数量。

进行现场试喷，试喷点的选择一般以土层中对喷射注浆效果（桩径、桩体强度、入土深度等）有较大影响的土层为主。

对设计有特殊要求的工程应按设计要求处理：

试喷完毕待桩体完全固结硬化后进行开挖，检查成桩形状与直径，并在桩体取试件进行室内强度试验，试验内容应根据设计要求的项目来确定；根据试喷后的效果检验与设计要求，再决定是否需要对试喷工艺进行局部修正，作为正式施工工艺交付实施；试喷数量一般为每一工程13个试桩，99当有特殊要求或地层变化较大时应作适当调整：

试喷时注浆机械设备应保持在完好状态下正常进行。

高压喷射注浆宜用普通硅酸盐水泥浆，强度等级不得低于325MPa，水泥用量、压力宜通过试验确定圈。

225质量的事中控制施程中的质量主要从以下rl介方面边|j茎制：

孔位：

应专人负责孑L位的防线定位工作，钻孔前需复核孔位。

误差不得大于5cm63。

钻孔和注浆管插入深度：

钻孔时必须有钻孔深度记录。

技术负责人要核对注浆管深度和钻孔深度是否相符，钻孔的垂直度必须等于或小于设计要求。

水泥浆浓度用比重秤或比重计测定抽查拌制的水泥浆。

是否合乎设计要求。

冒浆的处理：

一方面及时排运出冒浆。

保持现场干净，或加以回收再灌人。

另一方面可透过冒浆出现的时间、冒浆中含土的种类和数量，水泥的含量和冒浆的多少等现象，间接了解高压喷射注浆质量，这是在施工过程中调整高压喷射注浆参数的重要依据之一。

喷射方向、提升速度和旋转速度的控制：

提升速度应匀速缓慢，并有专人抽查。

若有仪器监测，则可实现自动化管理。

压力和流量的控制：

当出现压力下降低于设计值和压力骤增超过设计值时，都表明注浆管的状态有异常现象，或有漏浆的地方或是接头松动甚至脱落，或是堵管堵孔等，必须立即停机检查，修复后应继续施工直至喷完一孔为止。

施工中常见的质量问题和控制措施。

如表2所示。

3工程施工质量控制31工程旋喷桩施工中异常质量问题的控制方法从工程开始施工到完成100多根高压旋喷桩。

发现喷嘴最大埋深达不到OIqL深度的约占总施工量的50（其中相差量小于05m的和相差量大于05m的各占一半）；喷嘴最大埋深等于或大于引孔深度的也约占5O。

针对喷嘴达不到且相差量大于O5m的桩所占比例较大的问题，为了确保工程质量，经业主、设计、监理、施工四方探讨取得一致意见采取以下控制措施。

】00311已经施工的高喷桩的分类及处理方法可不作处理的：

喷嘴最大埋深不及引孔深度的差值大于05m，但喷长超过11111的；喷嘴最大埋深不及引孔深度的差值小于05m。

312将要施工的高喷桩处理方法可分为四种情况：

第一种情况，当喷嘴埋深等于或大于引孔深度时可用原工艺要求施工。

第二种情况当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值小于05m时，改进原工艺要求施工。

其理由是，原引孔深度是含有基岩取芯深度约03nl：

使用的喷嘴是20o：

斜向下的。

当孔底不提升大压力（32MPa）旋喷120s可获得喷远06m左右，20。

向下喷的结果已加深02m；每退卸一节钻杆（2m）时复喷一回程，可形成竹节形态的桩。

第三种情况，当出现喷嘴埋深不及引孑L深度的差值大于O5m且喷长小于11m的。

必须重新引孔后再钻到位方可进行高喷。

第四种情况，当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值大于05m。

但喷长大于11m的，采取每退卸一节钻杆（2m）时复喷一回程，形成竹节桩，增大摩阻力的方法处理（见表2）。

32返浆的处理321高压旋喷桩返浆机理的探讨若瞬间返浆量q出，则：

q出=q人sp。

、+B+一其中：

g注入量渗失强度A一接触面积P_一嘴外压力一喷成空间压缩流变量地下涌水量漏洞流失量假设喷成空间压缩流变量B、地下涌水量和漏洞流失量均为O（以便观察未受该三种因素影响时，是否非返浆不可）。

那么，上式简化为：

q出_g人sP、显然返浆量q出随注入量g人增加而增加，随渗失强度Is、嘴外压力P、接触面积A增加而减少。

渗失强度s与介质有关，在粘土、淤泥等中较小，在砂土层、卵石层等中较大。

高喷地层内嘴外压力P与浆液喷切搅拌作功后表2施工中常见的质量问题和控制措施的残余压力、地层深度以及返浆阻力有关：

一般而言，高喷输浆压力越大，喷切做功后的残余压力越大，则嘴外压力P越大。

地层越深返浆通道越长。

返浆阻力增大，则嘴外压力P越大（返浆通道越狭窄，返浆通道不规则。

返浆阻力越大，也使嘴外压力P增大）。

接触面积与喷切搅拌形状体积有关。

当高喷压力越大，喷切搅拌体积越大，则接触面积越大。

另当嘴外压力越大，高喷桩周边层出现树根壮劈裂越多时。

其面积A也越大。

从以上分析知道，本工程卵石地层和含砾土层中呷当高喷压力达到一定程度，提升速度适当时。

桩径足够大，并在桩周产生一定劈裂现象（产生3m孔距的的串孔就是证明），使接触面积足够大，渗失量必然加大，则返浆量小；另因水钻砂土塌落，致使返浆通道不通畅，嘴外压力增大，也使返浆减少。

反之压力到一定程度（孔周介质少被喷切或不被喷切），并保持返浆通道畅通时，则返浆量多。

类似现象正如在完整的石头中钻一个孑L进行高喷。

则产生百分百返浆。

由此推断。

压力在20MPa左右，并用膨润土护壁保障返浆通道畅通隋况下，那么本施工可保证95以上全孔返浆。

本工程桩周劈裂现象。

严重性可从出现的二孔串孔返浆中看出，孔距3m时还能在深部串孔返浆，那么可断言两排先施工后，中间一排施工时返浆现象必然增加，因为地层已经吃饱，渗失强度5已变很小。

322非正常返浆的处理在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面。

通过对冒浆的观察，可以及时了解地层状况，判断旋喷的大致效10】果和拟定旋喷参数的合理性等。

根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20者为正常现象，超过2O或完全不冒浆时，应查明原因并及时采取相应措施。

产生非正常返浆的原因主要有以下几