高压旋喷桩在砂质粉土中的施工质量控制

高压旋喷桩在砂质粉土中的施工质量控制

【摘要】在砂质粉土地基处理中高压旋喷桩被越来越广泛的应用，文章总结了旋喷桩及其作用机理，论述了在砂质粉土中的施工工艺及施工质量控制要点。

【关键词】砂质粉土；旋喷桩；钻孔取芯

引 言

随着现代建筑质量要求不断提高，对地基处理质量要求也随之提高，高压旋喷桩也被得到适量应用，尤其在砂质粉土地基施工中得到了较好的效果，但该施工工艺决定在该工艺施工中必须规范施工管理、施工过程中严格按照施工工艺和机具要求操作，并加强桩体质量控制与检测，方可保证桩体施工质量，体现其经济和技术效益。

1.旋喷桩及作用机理

高压旋喷桩是利用拌浆系统、高压注浆系统、钻机等设备，先将钻机钻进到设计深度后利用高压注浆泵等通过安装在钻杆机端的特殊喷嘴向周围土体喷射水泥浆液，钻杆以一定速度慢慢提升，过程中将水泥浆变为上下移动、旋转的高速射流，利用该射流的强大动能将周围土体破碎、搅拌强制混合，最终在硬凝后形成圆柱状水泥土固结体，即形成旋喷桩，施工过程中利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻至土层预定深度，通过高压设备将浆液从喷嘴内喷出冲破周围土体，当高能量、高速度、呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度则会导致土粒从土体剥落，其中部分粒径较小颗粒随浆液冒出水面，其余则在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下同浆液混合，并按照一定的浆土比例和质量大小重新进行有规律的排列，施工后成为一个圆形孔，其中为稠度较大的水泥土浆液，因此周围土体不易发生塌方现象，且施工过程中对周围土体扰动较小，桩体凝固时间较短，且终凝后桩体强度远超过周围土体强度并随时间延长逐步增强。施工中浆液克服地层阻力渗入周围土体空隙内考水泥浆液特性来固化地层来提高其强度，其加固机理主要包括旋喷流切割破坏土体作用，施工中喷流以脉冲形式冲击土体而破坏其结构并出现空洞，并在钻杆旋转和提升过程中在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下土粒与喷嘴相反方向同混合液形成固结体；在切割破碎土体过程中在破碎带边缘的剩余压力对土层有压密作用[1]。

2.施工工艺及质量检测

2.1 高压旋喷桩施工工艺

先通过水准仪测定施工现场地面标高，之后根据设计桩顶和桩底标高计算出实际入土深度，一般用深度计将精度控制在100mm范围内；在桩机就位时应保

证机架四个支腿均匀接地，后通过机架上的垂线进行双线控制，并确保其垂直度不超过0.1%，在对中过程中首先根据施工场地地面标高来调整深度计，之后调整钻头使其精度控制在+10mm范围内；结合试桩所需水泥用量和清水用量参数，将所需浆液等分为若干份倒入搅拌池内不停搅拌，并应用比重计来控制水灰比；根据给定的施工参数钻进空桩部分低压注水，当钻至设计桩顶标高以上80-100cm时则应启动高压注浆泵，高压注入清水，边喷水边旋转下沉；钻机钻进过程中当钻至桩底设计标高以上0.5m时则可停止注入清水，并开始注入高压浆液，当钻至桩底设计标高后则可停止下钻开始提升钻机，并边旋转提升边喷浆；当钻机向上提升到桩顶标高以上80cm位置则可重复旋喷下沉，一般重复下沉深度控制在6-8m，之后进行旋喷提升，该次下沉过程中应将送浆压力控制在4-6MPa，提升过程中应将压力控制在22-24MPa，重复旋喷搅拌完毕后则可用返回的纯水泥浆对上一根桩进行回灌。

2.2 高压旋喷桩质量检测

开挖检查。开挖检查一般是对试桩进行检查，其是待桩体灌注结束后7d或更长时间对具有一定强度的桩体进行检查，开挖应保证桩体完全裸露以便于直接检查固结体的垂直度、桩径及强度；若旋喷桩用于加固工程则在开挖时不易开挖过深，并在检查完毕后应及时将土体恢复原状；

钻孔取芯检测。当桩体龄期达到28d后方可采取钻探取芯检测以鉴别、判断桩体桩长、完整性、水泥掺入量以及桩体是否夹泥等，应将取芯试件制作为标准试块后通过室内无侧限抗压强度试验来检测桩体强度，钻孔取芯位置一般在距桩中心10-15cm处；

承载力检验。一般通过复合地基荷载试验和单桩荷载试验进行竖向承载力检验，检验时间必须在桩身强度满足要求后，并尽量在成桩28d后进行，检验桩体数量宜为总数的0.5-1%,并不应少于3点；

低应变法。该方法的理论基础为一维线弹性杆件模型为依据，利用应力波在遇到不同的波阻抗时所产生的翻身和透射情况来检测桩身的完整性，并依次来判断桩身缺陷位置和程度。

3.质量控制要点[3]

钻机开钻前应对其调平，并应以机架两边所挂垂线平行机架为准，钻进过程中因故导致钻机下陷倾料时应及时调整；若高压旋喷桩用于加固工程则旋喷桩施工主要采用隔孔施工以免连续灌注混凝土对地基基础承载力产生负面影响；在钻头下沉前应进行试喷检查以防喷嘴堵塞；若采用单根旋喷桩时因其抗折能力较差而应使其中心受压；在桩身灌注过程中应随时观察冒浆情况，若出现冒浆异常则应结合地质情况采取回灌或速凝浆液等措施补偿；每次开钻前应将深度指针归零以保证钻进深度准确，当钻头钻至桩底0.5m时应提前进浆以防止桩身底部因送浆距离较远而形成桩底夹泥影响桩身质量；施工中由于浆液的析水作用导致桩头均会产生不同程度的收缩，因此应对刚结束的旋喷桩及时回浆，在回浆过程中应

采用水泥浆或水泥含量高的冒浆回灌，在回灌前应确保杂物进入桩孔；最终桩端进入持力层深度不应小于2000mm，当钻头接近持力层则应随时观察钻孔出渣情况以验证是否进入持力层，具体可通过观察电流大小，若出现电流值快速增大并稳定在某值则证明已经进入持力层，桩头进入持力层要求深度后应在原位旋转喷浆1min以扩大桩底提高桩端承载效果；成桩过程中应随时检查单桩泛浆情况，反浆量在8-12%范围内则属正常，若超出该范围则应查找原因，成桩后应及时用工具将孔口盖好以防泥浆流入；若遇到粘性较大的粉质黏土层施工中可通过降低钻头尺寸、提升速度并提高钻头旋转速度来扩孔，并可适当增加搅拌叶片等措施来防止桩身缩颈夹泥。

4.结语

高压旋喷桩施工技术经过多年完善在砂质粉土内取得了良好的效果，尤其在施工场地狭小的区域内施工更突显其可随时调整其成桩方向、长度和大小等参数的优越性，同时成桩形状及强度可进行控制，达到灵活布置，随着高压旋喷桩被越来越多的应用于地基处理，应逐步加强对其熟悉、了解以便推动该施工工艺更加合理、先进。

参考文献

[1]郭继武.建筑地基基础[M].北京:高等教育出版社,1991.

[2]史如平,韩选江.土力学与地基工程[M].上海交通大学出版社,1990．

[3]陈仲颐,周景星,王洪瑾.土力学[M].北京:清华大学出版社,1997.