软土地基高压旋喷桩施工技术

摘要：高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。可用于既有建筑和新建建筑地基加固，深基坑、地铁等工程土层加固或防水。通过本工程实例验证在深厚软土地基中使用高压旋喷桩作为止水帷幕的适用性。

关键词：高压旋喷桩；地基加固；

Abstract: The high-pressure jet grouting piles applicable to deal with mud, silt soil, the flow of plastic, soft plastic or plastic clay, silt, sand, loess, plain fill and gravel soils and other foundations. Can be used in existing buildings and new construction foundation reinforcement, excavation, subway and other projects of soil reinforcement or waterproof. By the engineering example in the deep soft soil using High Pressure Jet Grouting as the applicability of the waterproof curtain.

Keywords: High Pressure Jet Grouting; foundation reinforcement;

中图分类号：TU447文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。可用于既有建筑和新建建筑地基加固，深基坑、地铁等工程土层加固或防水。通过本工程实例验证在深厚软土地基中使用高压旋喷桩作为止水帷幕的适用性。

一、工程概况

横琴新区环岛北片主次干路A#路污水泵站位于拟建环岛北路AK3+180南侧，软基处理面积约为1663.2m2，污水泵房沉井周围采用高压旋喷桩作为施工帷幕（A区），沉井下采用高压旋喷桩进行处理（C区）。帷幕A区水泥高压旋喷桩设计桩顶标高2.0m，桩底标高-20m，桩长22m，共计388根，承载区C区水泥高压旋喷桩设计桩顶标高-9.35m，桩底标高-20m，桩长10.65m，共计244根。

二、工程特点

根据地勘报告《珠海市横琴新区环岛北片主、次干路市政道路工程——共同沟、人行地道》（BF4、BF5勘测点），土层分布素填土、淤泥、砾质粘性土、花岗岩，平均水位高程2.5m，沉井处适合高压旋喷桩施工。

施工桩长与地勘报告地质情况对比图如下。

三、技术参数

1、水泥高压旋喷桩施工相关设计参数：

（1）采用单管旋喷，喷嘴孔径2~3mm，喷嘴个数2个，桩径500mm。

（2）水泥采用轻度等级不低于42.5MPa普通硅酸盐水泥，水灰比1:1，水泥掺量根据场地原状土作室内配比实验确定，建议水泥掺量大于120Kg/m，浆液相对密度1.53，浆液喷射压力20~40MPa，浆量80~100L/min。

（3）桩位允许偏差50mm，垂直度允许偏差1%，桩径允许偏差2%。

（4）其中帷幕A区为双排D500高压旋喷桩施工帷幕，桩间平面搭接150mm。

四、计算设计承载力

复合地基承载力特征值按下式估算：

fspk=1/Ae[Rk+βfs,k(Ae-Ap)]

式中：fspk— 复合地基承载力特征值；

Ae— 1根桩承担的处理面积；

Ap— 桩的平均截面积；

fs,k— 桩间天然地基土承载力特征值；

β— 桩间天然地基土承载力折减系数，可根据试验确定，如无试验资料时可取0.2～0.6，当不考虑桩间软土作用时，可取零；

Rk — 单桩竖向承载力特征值，可通过现场承载试验确定。

单桩竖向承载力特征值也可按下列计算，取其中较小值：

式中：—桩身试块（边长为70.7mm的立方体）的无侧限抗压强度平均值，取1520Kpa；

—强度折减系数，可取值0.35~0.50；

—桩的平均桩径；

n—桩长范围内所划分的土层数；

—桩周第i层土的厚度；

—桩周第i层土的摩擦力特征值，可采用钻孔灌注桩侧壁摩擦力特征值；

—桩端天然地基土的承载力特征值，可按《建筑地基基础设计规范》（GB50007）第8章第五节的有关规定确定。

验算得： =0.4*1520**0.5*0.5=120KN，

fspk=1/0.935*[120+0.2*27.44*(7.8-0.19)]=172Kpa。

五、资源配置

六、施工要点

1、施工前根据场地原状土作室内配比实验确定配合比：

土 水泥 水

1.0 0.34 0.34

按照实验室配合比土：水泥：水=1:0.3:0.34，土容重按1.85g/cm3。

每米水泥含量=3.14*0.25*0.25*1850*0.34=123.4kg，满足设计要求。

2、开工前，调试机械设备，配备泥浆比重计或婆梅比重计，按设计配比标定水泥浆搅拌罐，并设置配合比标识牌。

标定方法：帷幕区旋喷桩每米水泥用量120kg，每根桩用量2.64吨，现场实测搅拌罐直径1.2m，高1.2m，每根桩用4罐水泥浆，每罐水泥用量660kg（取13.5包水泥），水用量为660kg，灌入水高度660/（3.14*0.6*0.6）=0.58m，用铁丝在搅拌罐上作出标记，高度标记，每次加水至此高度，然后 加水泥13.5包，搅拌均匀后放入存浆罐中使用。

3、按水泥掺入量120Kg/m计算，每米所需喷浆量为120*2/1.53=156.8L，按喷浆量80L/min计算，每米喷浆时间为156.8/80=1.96min，即每米提升速度为1/1.96=0.51m/min。

4、喷浆压力和提升速度直接影响成桩的水泥含量，施工时要严格控制，并且要注意分段提升的搭接长度不小于100mm。

5、施工技术指标

七、施工步骤

1、施工工艺流程

钻机进场施工放样开挖沟槽钻机就位钻孔边提升边喷浆喷浆结束钻机移位。

2、高压旋喷桩施工过程

（1）钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心，水平位置偏差不超过5cm，竖直度控制在1.5%桩长内。

（2）钻孔下管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在下管过程中，需防止管外泥砂堵塞喷嘴，确保下管顺利，下管过程中同时输送压缩气流，直至注浆喷头下到预定位置（预定加固范围最深点）。

（3）制浆：本项目旋喷桩喷射注浆材料采用华润水泥42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1：1。

（4）试管：当注浆管置入土层预定深度后应用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌制作水泥浆开始高压注浆作业。

（5）高压注浆作业：高压射浆自下而上连续进行，注意检查注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数，应符合操作规程要求。开动高压注浆泵，开始注浆，当注浆压力和电机转速稳定并达到试桩设计参数后，再按试桩设计提升速度开始提升钻杆，边旋转边喷浆边提升。

（6）喷浆结束与拔管：喷浆由下而上至设计高度后，停止喷浆，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。

（7）注浆设备清洗：当喷浆结束后，立即清洗高压泵、输浆管路、注浆管及喷头。

（8）移位：桩机移至下一桩位，重复进行上述步骤的施工。

八、试验检测过程

工程施工前对进场原材水泥进行复检，材料合格后选择合适场地打设试验桩，试桩根数每种桩型不少于2根，以确定施工参数及工艺。施工过程中水泥按每200T一个检验批次进行检测。工程施工完成28天后检测成桩质量，包括抽芯取样，单桩承载力及复合地基承载力，帷幕A区、承载C区高压旋喷桩检测试验包括抽芯3组，单桩承载力3组，复合地基3组，在承载C区因设计桩顶标高为-9.35m，在施工过程中随机抽取3根桩调整桩顶标高到2.0m，满足检测条件。

检测指标要求：高压旋喷桩单桩承载力特征值≥90KN，处理后刃脚下方复合地基承载力特征值≥125KPa。底板下复合地基承载力特征值≥80KPa。

检测过程：高压旋喷桩抽芯检测，采用双管单动液压操纵的钻机，额定最高装束不低于790转/分，转速调节范围不少于4档，额定配用压力不低于1.5MPa。钻杆顺直，直径宜为50mm，本次所用钻头为65mm、80mm两种规格。高压旋喷桩桩径为600mm，在距桩中心10~15cm位置取1孔。

抽芯按0.5%比例抽检共3根，现场实际抽芯3根，每根桩取芯样位置分上、中、下三个位置做抗压强度检测，上下部在桩的1d~2m之间取样，中间位取等间距截取。每组芯样制作三个芯样抗压试件，（按1d高度截取），测抗压强度后取平均值得出试块强度值。承载力检测采用维持荷载法进行检测。

抽芯取样检测

单桩及复合地基承载力检测

九、承载力验算

根据地基处理规范，通过第三方检测桩基检测结果，单桩承载力在实验荷载300KN作用下，压力均稳定，3根桩桩顶总沉降量分别为：2.94mm、5.30mm、5.51mm，沉降量在规范允许范围。Q-s曲线平缓，无陡降段，s-lgt曲线呈平缓规则排列，此3根桩的单桩竖向抗压极限承载力≮300KN。

复合地基共2处检测点在最大试验荷载250Kpa作用下，压力均稳定，总沉降量分别为：4.43mm、5.28mm，p~s曲线平缓，且无明显比例界限，按变形取值，取s/b=0.006（即s=6.00mm，其中s为承压板的沉降量，b为承压板的宽度，当其值大于2m时，按2m计算，下同）时所对应的荷载均大于250Kpa，而最大加载量的一半为125Kpa。综合分析，此2处检测点的特征值取两者的小值即125Kpa。

十、结语

通过基础数据验算设计要求参数后，经检测结果表明，在淤泥质土中施工高压旋喷桩，进行地基加固，深基坑防水，能够满足工程施工需要。

参考文献：《建筑地基处理规范》（JGJ79-2002）

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106-2003）

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。