关于桥梁桩基加固中高压旋喷钢管桩的应用分析

【摘要】高压旋喷注浆法是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，用高压泥浆泵等高压发生装置，使浆液或水成为20MPa左右的高压喷射流，从注浆管底部侧面的喷嘴喷出，同时钻杆以一定速度徐徐提升，不断以强力冲击切削土体，除一部分细小土粒随浆液冒出水面外，其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土粒与浆液充分搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律的重新排列。浆液经一定时间凝固后即在土中形成一个固结体，即为旋喷桩。运用该技术加固基地，具有施工方便，工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等优点。本文从桥梁高压旋喷钢管桩的概述分析，提出了旋喷桩复合地基承载力计算讲述，并分析了高压旋喷钢管桩加固施工工艺以及高压旋喷钢管桩质量控制与检验。

【关键词】桩基 加固 高压 旋喷钢管桩

一、关于桥梁高压旋喷钢管桩的概述

高压旋喷注浆是高压喷射注浆技术的一种，高压喷射注浆技术是在静压注浆的基础上，应用高压喷射技术发展起来的，而高压旋喷注浆技术是利用钻机把带有喷嘴的注浆钻进至土层的预定位置后，以高压设备将浆液或水以20MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度逐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体，以达到对地质土体的加固。

高压旋喷注浆法是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，用高压泥浆泵等高压发生装置，使浆液或水成为20MPa左右的高压喷射流，从注浆管底部侧面的喷嘴喷出，同时钻杆以一定速度徐徐提升，不断以强力冲击切削土体，除一部分细小土粒随浆液冒出水面外，其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土粒与浆液充分搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律的重新排列。浆液经一定时间凝固后即在土中形成一个固结体，即为旋喷桩。运用该技术加固基地，具有施工方便，工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等优点。

二、旋喷桩复合地基承载力计算

复合地基的极限承载力 可用下式表示：

式中： ， -复合地基、桩间土的承载力标准值

桩间土承载力折减系数

复合地基置换率， ，其中 为桩体面积，

A为对应的加固面积

?-搅拌桩的单桩竖向承载力标准值，取以下二式计算结果的小值

式中： -与旋喷桩水泥土配方相同的立方体试块

在室内测定的无侧限抗压强度标准值

-桩身周长和桩长

-桩周土的平均摩阻力标准值，对于粉质粘

土可取28KPa -30KPa，粘土可取30KPa

-40 KPa，砂质粘土可取40 KP -50 KP；

桩端土的天然地基承载力标准值；

折减系数，可取 ，

地基处理后能满足设计要求。

三、高压旋喷钢管桩加固施工工艺

例如加固桩基地面情况为桥下转弯车道的边缘，且桥墩帽梁下缘距地面高度仅3m左右的净空，因此采用高岩旋喷钢管桩增设桩基的加固方法具体施工工艺流程如下：

（1）施工前应根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，对设计孔位附近选取若干点位进行地质钻探。

（2）根据地质钻探的结果，结合本设计方案复核高压旋喷钢管桩的设计孔位。

（3）在设计孔位进行高压旋喷桩施工。先在土层中钻一个孔径为50mm或108mm的小孔至微风化层0.5m深，用高压旋喷机把按有水平喷嘴的注浆管下到孔底，采用胆管旋喷注浆法，利用高压设备使喷嘴以大于20MPa的压力把浆液喷射出去，与周围土体搅拌混合，由下往上旋喷作业到地面线高度，形成 800的圆柱体桩体。

（4）待高压旋喷桩施工完成后，在桩中心位置钻孔，孔径 250cm，钻至旋喷桩底。

（5）分节段往钻孔内沉入钢管，钢管节段长2m，钢管直径 194cm，由上往下将钢管沉入至距旋喷桩底10cm深处，在第一节钢管壁上按一定间距开孔，孔眼 30mm，节间采用预先定制好的螺纹进行连接。

（6）在钢管内下注浆管至管底，再在钢管内投入细集料至钢管顶，注浆管由下往上提升，注浆至钢管顶，钢管顶位置处应预先在钢管上焊接4根 20mm的钢筋。

（7）重复以上高压旋喷装钻孔下钢管投骨料注浆等工序进行其他加桩桩基的施工。

（8）在桩基周围按设计承台进行挖槽，并在桩基及墩柱相应位置植筋，凿除距地面线以下1m深范围的高压旋喷桩桩头。

（9）绑扎承台钢筋网，并焊接桩基及钢管桩顶部的钢筋，支模板浇筑承台C30混凝土，按有关要求养护，拆模。

（10）最后对槽口进行回填砂土，恢复地面原貌。

四、高压旋喷钢管桩质量控制与检验

1、质量控制

（1）施工前应全面检查设备是否完好，材料是否落实，人员是否到位。

（2）密切注意孔口返浆是否正常，如返浆偏小或不返浆，说明有跑浆情况。可采用间断注浆法进行处理，间隔时间根据浆液的初凝情况控制在1～1.5h；或加速凝剂，使浆液速凝，同时放慢旋喷管提升速度。

（3）在正常情况下，旋喷管的转速维持在1～2r/min，提升管的速度控制在5～10cm/min，以保证旋喷桩的成桩桩径和高度。

（4）旋喷压力必须大于20MPa，浆液压力应处在0.4～2.0MPa之间，要时刻关注压力表，并注意作好记录。

2、效果检验

施工完成28d后，沿压浆孔侧钻孔取芯进行检测，结果显示芯样连续完整，效果良好，两桩芯样强度均满足设计要求。表明采用高压旋喷钢管桩加固补强既有沉降桩基的方案是有效可行的，其施工质量是成功的。

3、结论

高压旋喷技术由主要用于地基加固发展到用于桥梁桩基的加固处理，尤其是岩溶发育地区桩基的加固处理中。本工程的实践表明，该加固技术是一种非常有效可行的方法，能够节省施工工期，并能取得良好的技术、经济效益。

结束语：

利用旋喷桩技术进行桥梁基础地基加固的效果是显著的，大大提高了地基的承载力。同时，此法适用于各种复杂的地质条件，具备质量好、承载力高等优点，对于中小型地基加固造价低，施工方便，工期短，较为经济合理。

参考文献：

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