试析高压旋喷桩在基坑开挖支护施工中的应用

摘要：高压喷射注浆法是地基处理的方法之一，它具有安全可靠，适用的土质广,施工噪音小,桩身强度高,固结体形状可控制,料源广阔,价格低廉等特点,因此在建筑物地基加固、深基坑开挖支护与止水、堤坝防渗、边坡稳定等方面都有广泛的应用，本文主要从高压旋喷桩在基坑开挖支护施工中的应用方面进行讨论。

关键词：高压旋喷桩；基坑开挖围护；应用

中图分类号： TV551.4 文献标识码： A

随着城市建设的迅速发展,城市地面可利用空间越来越少,地下空间的开发已经成为城市建设的主导方向，无论是城市的地铁建设和高楼建筑，还是市政的排水工程，都与基坑有着密切的关系，基坑已逐渐成为城市建设过程中的一项必不可缺的重要内容，为了适应不同条件下深基坑的开挖，支护结构的形式已经发展得多种多样,我们常见的就有钢板桩、搅拌桩、灌注桩、地下连续墙、土钉墙以及多种支护结构配合使用等形式,这些支护结构各有特点，但是近几年来，随着新型工艺的开发,逐渐出现了一些多种支护结构配合使用以克服单一支护结构性能上的不足,如高压旋喷桩，起到提高排桩整体性和截水的效果，在施工中得到了广泛的应用。

一、了解高压旋喷桩与基坑开挖支护

1、高压旋喷桩：是利用钻机把带有特制喷嘴的注浆管钻到预定深度的土层,以20~4OMPa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来,形成喷射流冲击破坏土层。被破坏的土颗粒,较细者随浆液或水冒出地面,其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等作用下,与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小重新排列，凝固后便在土中形成一个固结体，高压喷射注浆法是在灌浆法的基础上,应用高压水射流切割技术发展起来的一项新的地基处理技术。高压旋喷桩的作用原理：高压旋喷桩是经过高压发射装置,生产高能量的浆液,通过特定形状的喷嘴,发射高速液体对土体进行冲压和切削作用，对于某一定口径的旋喷装置来说,浆体压力越大,出口处流速和流量越大,对旋喷成桩效果来讲,流量越大,成桩效果越好。当喷射的压力更高、喷嘴直径越大时,高压喷射注浆的直径及强度越高。旋喷流体对土层的作用，最直接的作用就是对土层产生冲击和切割作用,使得下层土体被劈裂和冲散,在动力的作用下破坏土体结构,带动周边土体与水泥浆的掺合。高压旋喷时,由高速水泥浆流对土体产生冲击和切割破坏,在其效应范围内,土层中颗粒经反复流动,大小不同粒径的颗粒逐渐离析,小颗粒被泥浆流带至桩顶层,较大颗粒则留在下层与水泥浆混合；由于旋喷作用,土层中水平方向的土颗粒受到重力与离心力两个方向力的作用,所以下层颗粒中较大粒径的颗粒分布在桩的边缘,较小者集中在桩体中心；在喷射注浆凝结区域以外,高压喷射可以促使浆液渗入土体形成渗透凝结层,当渗透凝结层形成,在渗透性弱的土层中发生渗透困难时,高压射流将对临近凝结层的浆体产生挤压,形成浆皮层。高压旋喷桩可以对地基土加固硬化，提高了地基土的强度。

2、基坑开挖支护：为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡基坑支护、加固与保护措施。基坑施工必须进行临边防护。深度不超过2M的临边可采用1.2M高栏杆式防护，深度超过2M的基坑施工还必须采用密目式安全网做封闭式防护。临边防护栏杆离基坑边口的距离不得小于50cm。基坑开挖支护工程特点：基坑支护工程是个临时工程，是多种复杂因素交互影响的系统工程，不同区域地质条件其特点也不相同，由于基坑支护工程造价高，开工数量多，是各施工单位争夺的重点，又由于技术复杂，涉及范围广，变化因素多，事故频繁，是建筑工程中最具有挑战性的技术上的难点，同时也是降低工程造价，确保工程质量的重点。由于岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的不均匀性，复杂性，勘察时所测得的数据很难代表土层的整体情况，给基坑支护工程的设计和施工增加了难度，因此，要做好基坑开挖支护工程，必须要对其土质进行加固，在施工中，对于基坑开挖支护，通常应用高压旋喷桩来进行防护加固。

二、高压旋喷桩在基坑开挖支护中的应用

1、工程简介：以我公司中标承建的宁波市火车南站南广场项目为例，进行施工技术分析，该工程周边环境复杂，有居民区、要求保护的文物、周边建筑物等，且基坑面积大，深度深，对开挖的要求很高。因此，为了保证整个基坑的稳定性和防水性，运用高压旋喷桩对整个基坑进行防水成型，并对土壤进行加固。该项技术在宁波市火车南站南广场项目上取得了良好的效果。

2、高压旋喷桩的技术流程：在施工工程中，要对整个施工的流程进行具体的规划，是为了提高工程的基坑开挖支护工作的施工效果以及保证整个施工阶段的顺利以及完整。首先，必须对要施工的地面进行全面的清洁处理，是地面保持平整，利用钻机将地面进行成孔，向里面加入注浆管，导入泥浆液；其次，导入泥浆液后，对管路进行移位处理，对喷射注浆的管道进行拔管处理，然后完成剩下的桩。

再利用高压旋喷桩技术进行施工时，要首先用钻机进行引孔操作，然后再用旋喷机将浆液管旋转到加固区域的最远处，切割土体，使灌浆工作与孔道工作同时开展，使整个成桩工程联系起来。

3、高压旋喷桩施工检查：对高压旋喷桩进行完整性检查是保证整个工作顺利完成的基础，包括三个阶段的检查: 施工前检查，施工中检查，以及施工后检查。在施工前，准备好一系列所要使用的原材料，根据项目的需求选择相应型号的水泥，保证水泥的质检合格，对施工工作进行中所需要的搅拌桶以及电动机等装置进行调试，保证比重仪以及垂直球，钢尺等工具的精准性，加强整个施工设备的管理工作。首先施工前检查：整个施工技术的设备质量的保证是施工前的检查，对于整个施工工作所需要的原材料，包括水泥等进行完整检测，对于整个水灰比进行完整的检验，检查机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备，地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行等都要进行全面的检查，保证整个钻杆以及钻头能够顺利地完成工作，施工前还应对地下障碍情况统一排查，保证整个施工环境符合最初项目设计的要求。施工中检查：施工中的检查主要体现在以下几个方面：水泥浆液配合比及材料称量；钻杆的垂直度及钻头定位；喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；保证整个施工过程的记录完整性，施工记录以土层的变化作为依据进行记录。施工后检查：施工后的检查是指对整个注浆工作的完成状况进行检查，固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置；固结土体的整体性及均匀性；固结土体的有效直径；固结土体的抗渗性等情况进行排查。

4、旋喷桩施工技术标准：施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后9周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等，质量检验数量、部位：检验点的数量为施工注浆孔数的2%到5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点，不合格者应进行补喷。检验点应布置在下列部位，施工中出现异常情况的部位以及荷载较大的部位、桩中心线上，检验方法：旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力。

结束语

高压旋喷桩具有施工速度快、安全可靠、施工噪音小,既经济,加固质量可控制、效果又好等优点,所以己被广泛应用。采用高压旋喷桩加固建筑物地基，不会对既有建筑物的基础及地面造成损害或扰动,加固后的地基长期稳定性好，因此在中高层建筑地基加固中采用高压旋喷桩实为一种效果好、成本低的地基处理方法。对于建筑基坑开挖支护中更有较好的固定作用。

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