旋喷帷幕注浆在软弱淤泥层桩基中的应用

摘要：在软弱粘性土地基，特别是流塑状态淤泥混砂层中进行桩基施工，仅仅通过泥浆和护筒的办法进行护壁，有时难以达到理想的效果，甚至会出现桩基塌孔，穿孔事故，而通过高压旋喷帷幕注浆法对软弱层进行防渗加固处理，在实际施工中，效果显著。本文对旋喷帷幕注浆法在软弱地层钻孔桩的应用技术作了详细的介绍。

关键词：旋喷帷幕注浆；含砂流塑淤泥软弱层；钻孔桩；应用

Abstract: In the soft clay foundation, especially flow plastic silt mixed pile foundation construction in sand, only a wall through mud and casing, sometimes it is difficult to achieve the ideal effect, can appear even pile hole collapse accident, perforation, and the anti-seepage reinforcement of soft layer through high pressure curtain grouting method, in the actual construction, effect. The curtain grouting method used in bored pile technique in soft ground was introduced in detail in this paper.

Key words: curtain grouting; flowing mud soft layer; bored pile; application

中图分类号：U415

引言

在软弱饱和粘性土地层中施工钻孔桩，特别是河床软土层较厚，淤泥呈流塑状，且夹有涌动流沙层，泥浆和孔内静水压力不能满足护壁要求时，一般采用下沉护筒至不透水粘土层1m—1.5m，甚至更深，而实际施工由于各种因素的影响，护筒无法下沉或不能保证其孔位要求，例如软弱层夹有孤石，桩周土不均质，软土经扰动后，在土压力作用下，护筒向软弱一边移动。因此，在上述情况下，必须改变桩周软弱层的结构和应力状态，使之能有足够的强度抵抗软弱层的破坏性滑移，而高压旋喷帷幕注浆法，（高压旋喷技术‘也即高压喷射注浆法’是利用专用旋喷设备将注入剂‘通常是水泥浆’形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削，使土体和硬化剂混合。）既可以改变软弱土的结构受力状态，起到加固地基的作用，又可以通过一定的旋喷支圈厚度行成帷幕，起到堵水防渗的作用。孝午二级公路在部分桩基施工中采用了这一工艺，施工效果较好，本文将对该施工工艺及实际应用情况作一介绍和总结。

1 旋喷桩加固技术的优点

1.1由于将水泥土与原地基软土就地搅拌混合，因而可最大限度地利用原土；

1.2对周围原有建筑的影响较小；

1.3可按照不同的地基土的性质及工程设计要求，合理选择，设计比较灵活；

1.4施工设备简单，管理方便，施工时无振动，无污染，可在密集的建筑群中进行施工，而且料源广阔，价格低廉；

1.5土体加固后重度变化不大，粘性土固结体比原状土轻约10%，但砂类土固结体可能比原状土重10%左右，基本上轻于或接近原状土的容量，较小的产生附加沉降；

1.6透气透水性差，固结体内虽有一定的孔隙，但这些孔隙并不贯通，为封密型，而且固结体有一层较致密的硬壳，其渗透系数相当高，具有一定的防渗功能；

1.7固结强度高，单桩承载力较高；

1.8与钢筋混凝土桩基比，节省了大量的钢材，降低了造价；

1.9根据上部结构的需要，可灵活采取垂直喷射或倾斜喷射或水平喷射，使之形成柱状、壁状、块状等加固形式。

2 高压旋喷帷幕注浆施工工艺

高压旋喷注浆的施工机具及设备，由高压发生装置钻机注浆，特种钻杆和高压管路组成。本法采用单管旋喷工艺，主要设备由高压泥浆泵、震动钻机、浆液搅拌机、单管和∮19高压胶管组成

2.1钻机就位。旋喷注浆施工的第一道工序就是将使用的钻机安置在设置的孔位上，使钻杆头对准孔位的中心，同时为保证达到设计要求的垂直度，钻机就位后，必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。

2.2钻孔、插管。在钻孔、插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水边插管，水压力不超过1MPa。

2.3 喷射作业。当喷管插入预定深度后，由下而上进行喷射作业。值班技术人员必须时刻注意检查参数是否符合设计要求,并且随时做好记录，绘制作业过程曲线。当浆液初凝时间超过20h时，应及时停止使用该水泥。

2.4冲洗。当喷射提升到设计标高后，旋喷即告结束，施工完毕把注浆等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出。

2.5 移动机具。把钻机等机具设备移到新孔位上。旋喷作业要点：a．旋喷前要检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆接头的密封圈必须良好；b．垂直施工时，钻孔的倾斜度一般不得大于1.5%；c．在插管和喷射过程中，要注意防止喷嘴被堵，在拆卸或安装注浆管时动作要快。谁、气、浆的压力和流量必须符合设计值。使用双喷嘴时，若一个喷嘴被堵，则可采取复喷方法继续施工；d．喷射时，要做好压力、流量和冒浆量的量测工作，并按要求逐项记录。钻杆的旋转和提升必须连续不中断。拆卸钻杆继续旋喷时，要注意保持钻杆有1.0m搭接长度，不得使用喷射固结体脱节；e．深层旋喷时，应先喷浆后在旋转和提升，以防注浆管扭断；f．搅拌水泥时，水灰比要按设计规定，不得随意更改，在旋喷过程中应防止水泥浆沉淀，使浓度降低；g．施工完毕，立即拔出注浆管彻底清洗注浆和注浆泵。

3 工程应用实例

3.1工程概况。我省太祁高速公路汾河大桥1号、2号桥墩桩基位于河床软弱地层带上，地质情况自上而下为1ｍ浅水，2ｍ淤泥河床，6ｍ淤泥层，1.5ｍ中砂层，7ｍ砂淤泥，其下为残积粘性土。2号-1桩基设计桩径1.0ｍ，桩长30ｍ，钢护筒直径为1.2ｍ，护筒长9ｍ，在钻孔至护筒顶11ｍ深度时，发现有穿孔现象。当时采用回填粘土接长钢护筒的办法，但当护筒下沉至10ｍ深度后，在无法下沉，且此时互通已明显倾斜，说明此法不适用软弱层。后经认真分析地质情况，决定采用加固地基堵水防渗措施，在桩周形成一道高强帷幕，同样能够取得护筒护壁作用。

3.2旋喷参数的设计（具体见图）

旋喷半径Ro=0.3m;

孔距L=1.25Ro=0.375m;采用双排布孔形式帷幕：

排距L=0.75Ro=0.225m；交圈厚度e：e=2√Ro2-(L/2)2=0.468m；

旋喷帷幕加固范围：护筒底向上1m，向下3m，共计h=4.0m.

3.3注浆材料及配方。注浆配方采用速凝早强抗渗型浆液。水泥为普通硅酸盐42.5级水泥，水灰比0.75：1-1：1之间，具体外掺剂见表1.

表1注浆材料及配方

3.4施工效果分析。2号-1桩周软弱层采用高压旋喷帷幕注浆法处理后，在其周围形成一道宽60cm，高4m的高强堵水抗渗固结体，有效地控制了穿孔、塌孔现象。帷幕施工36h后，即可开始施工钻孔桩，在护筒不能发挥作用的软弱层桩基施工中，采用旋喷帷幕注浆法，取得了良好的效果，证明该项技术的应用是成功的。

4 结束语

高压旋喷帷幕注浆法工艺操作简单，效果显著，但由于其需专门设备，限制了该工艺在钻孔桩中的推广应用。如果能够利用原有钻孔设备中的高压泥浆泵，钻机和搅拌设备，在适当配置单管和高压胶管等配套设备，则可组成一套组装简单快速、施工方便、成本较低的高压旋喷注浆设备，为以后在这一领域的桩基施工创造有利条件。