三重管高压旋喷施工方法分析

摘要：文章在叙述三重管高压旋喷桩加固机理、施工工艺以及技术参数选择等基础上，分析了施工过程中的注意事项和质量控制方法，最后结合实践经验，总结了一些有意义的体会。

关键词：高压旋喷桩；基坑支护；质量控制

高压旋喷桩是20世纪70年代从日本引进的一种加固松软土体的应用技术，是化学注浆技术结合高压射流切划技术发展起来的。其实质是采用钻机先钻至预定深度后，由钻杆一端安装的特别喷嘴，把水泥浆液高压喷出，以喷射流切划搅动土体，同时钻杆边旋转边提升，使土粒与水泥浆混合凝固，从而造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体，以达到边固地基和止水防渗的目的。

一、三重管高压旋喷桩

（一）加固机理

三重管高压旋喷桩是利用水泥等材料作为固化剂，通过专业机械产生的高压水、压缩空气对土体产生的巨大的冲击和搅动作用，使注入的浆液和土拌和凝固为圆形的固结体，形成具有一定整体性、水稳性和强度的水泥土。

（二）施工工艺（见图1）

（三）喷射方法

三重管高压旋喷桩喷射自下而上进行。当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时，卸管后喷射的搭接长度不得小于100mm以保证固结体的整体性。

（四）材料要求

1、三重管高压旋喷桩的主要材料为水泥，宜采用325号或425号普硅水泥，鉴于小厂水泥成份不够稳定，可导致高压喷射水泥浆液凝固时间过长，固结强度降低等情况，因此选用大厂的免检产品。

2、水必须用清洁水。

二、施工技术参数的选择

基坑支护结构有多种形式，如灌注桩+锚（锚杆）+ 三重管高压旋喷桩复合构造型式，因而具备挡土+挡水双重功能，使基坑开挖和基础结构的施工能够安全顺利进行，并保证在基坑开挖到设计深度进行基础施工期间，维持基坑侧压力与支护结构的平衡状态。此时要求挡土支护结构不产生较大位移，影响既有建筑和周围环境，更不能导致挡土结构的失稳而造成危害。同时要求不出现涌水、涌砂现象，影响土石方和基础的正常施工。尽管旋喷桩系土与水泥的混合固结体，其强度较低，受力后桩身的变形量大，在挡土结构计算时不考虑旋喷桩的作用，但是旋喷桩用作防水帷幕，国内已有不少工程实例。由于帷幕都是用于透水性强的地层，因此桩孔的布置和旋喷参数的选择均应保证帷幕的连续性，这是成功与否的关键因素，也是质量控制的主要依据。施工时选择的技术参数与规范对照表见表1。

三、施工中应注意的几个事项

（一）预防措施及处理方法

根据设计要求和地质条件，选用不同的喷浆方法和机具；严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果；放桩位点时应先钎探，遇有地下埋设物或孤石应清除或移桩位点，如南侧的垃圾、东北侧车道处的孤石；喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直，倾斜度控制在1.5%；喷浆前，先进行压水压浆试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证作业连续进行，配浆时必须用筛过滤；根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷嘴压力和喷浆量；对于易出现缩颈部位及底部不易检查处，进行定位旋转喷射（不提升），或复喷扩大桩径的办法；利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆；控制浆液的水灰比及稠度，水泥浆液配合比为0.0-1.0；值班技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程轶曲线。

（二）控制质量的关键要素

根据工程特点，应将水泥控制用量（即注浆量）作为控制质量的关键因素，而反映这个指标除了事先检查有关数据外，还应该在施工过程中检查是否冒浆。在喷浆过程中，往往有一定数量的土粒，随着一部分浆液沿着注浆壁冒出地面，若冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%或完全不冒浆时应查明原因，采取相应措施。

1、冒浆量过大。原因：冒浆量过大主要是在有效喷身范围内与注浆量不相适应，注浆量大大超过喷浆固结所需的水泥用量（以每延米控制）所致。预防措施：采取提高喷射压力，适当缩小喷嘴孔径以及加快提升速度和旋转速度。

2、不冒浆。原因：主要系地层中有较大的空隙所致。预防措施：一是在浆液中掺入适量的速凝剂，以缩短凝固时间，使浆液在一定土层范围内凝固，如在水泥浆中掺入2%-4%水玻璃，则其抗渗性能有明显提高。二是在隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续正常喷浆。

3、注浆材料使用量的计算方法（喷量法）。一般以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算注浆量，即：Q=Hq（1+b）PV。式中：Q――注浆量（立方米）；V――提升速度（mPmin）；H――喷射长度，即桩长（m）；q――单位时间喷浆量，或称泵的排浆量（mPmin）；b――损失系数，通常取0.1-0.2；根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定泥的使用数量。

四、质量控制及检验

（一）质量控制

1、地质钻机造引孔时，钻头必须严格准确对位，桩位偏差不得大于±5cm，并做水平校正，以减少孔位偏差和倾斜。

2、插入喷射管时，使用低压水和压缩空气，边射水、气边插管，以确保喷射管下到设计深度，要求桩长偏差不得大于5‰H（H为桩长）。

3、正式提升喷浆前，一定要待水压（大于35MPa）、气压（大于0.7MPa）、浆压（大于1MPa）上升至设计值方可提升，提升速度应按设计要求执行，不得加快，一般控制在5cm/min-10cm/min。对桩底、桩顶部位2m范围适当放慢提升速度。

4、水泥浆液要严格过滤，并设两道过滤网。水泥浆要严格按配合比配置，要预先筛除水泥中的结块。为防止水泥发生离析，灰浆搅拌机在施工中不断搅拌。

5、严格控制浆液比重，当比重误差超过1%时，应停喷调整水灰比。

6、拆卸注浆管节造成停喷，续喷时应在停喷点处加深0.5m，再进行喷射提升。

7、喷射过程中如未出现冒浆时，增大注浆量，待返浆后再行提升，如出现返浆量过大，可适当加快提升速度。

8、施工中出现中断供浆、供气、供水，应立即将喷管下沉至停供点以下0.5m，待复供后再行提升。因故停工2h以上，应妥善清洗泵体和喷浆管道，如停供点发生在砂层中，应提管至层顶部，防止埋管。

9、喷射作业结束后，用水泥浆液回灌直至不下沉为止。

10、喷射作业中对从孔内返出的废水泥浆用泥浆泵抽至废浆池，并及时外运。

（二）质量检验

为确保旋喷桩施工质量，采用下述方法进行质量检验。

1、施工原始记录：详尽、完善，如实记录并及时汇总分析，发现不符合要求的立即纠正。

2、开挖检验：根据工程设计要求，选取了一定数量的桩体进行开挖，检查加固桩体的外观质量、搭接质量，整体性良好。

3、取样检验：采用岩芯钻孔取样制成试件，与室内制作的试块进行强度比较，无侧限抗压强度在1.0MPa以上。

五、结束语

多年工程实践证明，三重管高压旋喷施工方法是一种技术可靠，成本较低、设备简单、操作灵活、适用范围广、见效快和功能多的新技术。它能解决一些其他方法难以奏效的难题，而且材料来源广，价格合理并具有良好的技术效果和经济效益。

参考文献：

1、林宗元.岩土工程治理手册[M].辽宁科学技术出版社,1993.

2、中华人民共和国冶金部标准.高压旋喷注浆技术规程(YSJ210-92、YBJ43-92)[S].西安交通出版社,1993.

（作者单位：福建省泉州市城建国有资产投资有限公司）