旋喷桩施工工艺及质量控制

【摘要】 高压旋喷注浆是软土地基处理中常用的一种施工方法，本文从材料选择、参数确定、旋喷注浆等各个方面，对该工艺的施工过程进行了详细阐述，并从质量控制、事故预防等各个方面提出了具体要求。

【关键词】 旋喷桩钻孔旋喷注浆 冒浆

1 基本原理

高压旋喷注浆系利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速（15～30cm/min）徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度(0.5～8.0MPa）的圆柱固结体(即旋喷桩),从而使地基得到加固。旋喷桩的特点是：可提高地基的抗剪强度；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8～10倍的大直径固结体，可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体；施工噪声低，振动小；可用于任何软弱土层，可控制加固范围；设备较简单、轻便，机械化程度高；料源广阔，施工简便，速度快，成本低等。

2、注浆材料的选择与准备

旋喷浆液应具备以下特性：足够的稳定性、良好的可喷性、合理的胶凝时间、优良的力学性能等。

旋喷前按施工要求准备好足够的合格水泥浆液，一般采用32.5级普通硅酸盐水泥，以1：1～1.5：1的水灰比进行配制。浆液采用高速搅拌机搅拌，纯拌和时间不应少于30s，且应连续制浆。已制成待用的浆液应采用低速搅拌机搅拌，以防止沉淀；制成浆液当环境温度10℃以下时，不超过5小时，当环境温度10℃以上时，不超过3小时，浆液存放时间超过有效时间时，应予以废弃。

3 旋喷参数的确定

3.1 压力参数的确定

一般情况下采用加大泵压力来增加其流量及流速，进而增大喷射力。一般压力选择为：0～3米时，采用25Mpa，3米以下时采用23Mpa。

3.2、 旋转提升参数的确定

旋转、提升的速度与喷流半径有关，而有效半径与喷嘴的几何尺寸和喷射角度有相互联系，并直接影响喷流的特性。根据施工经验，旋喷提升速度宜控制在25～28cm/min范围内，旋转速度宜控制在20～28r/min范围内。其中在顶部1m应选用较慢的转速和提升速度。一般以20～23cm/min速度提升，20r/min旋转。

3.3、 喷嘴直径

喷嘴安装在钻头侧面，是旋喷注浆的关键部分，喷粉直径大小对喷射流速度影响很大。一般单管注浆中喷嘴直径选用2.0～3.2mm。

3.4、桩体直径的估算

旋喷后的固结体尺寸由以下因素决定：土的类别及密实程度，高压旋喷注浆方法，喷射技术。使用水泥浆液，压力为20Mpa左右、喷嘴孔径2.0〈d〈2.5mm时,旋喷固结体直径（D）可按标贯次数（N）进行估算：粘性土D =0.65/154N2～1/154N2；砂类土D=1/770（350+10N- N2）

4、旋喷桩施工工艺

4.1 钻机就位

钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，施工时旋喷管的允许偏斜不得大于1.5%。

4.2 钻孔

单管旋喷常使用76型旋转振动钻机，钻进厚度达30m以上，适用于标准贯入度小于40的砂土和粘性土层。砂砾石层采用硬质合金回转钻进、合金牙轮钻进。当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm。孔孔斜测量采用测斜仪进行，可直接从操作箱刻度盘上观察到测量结果，精度可满足工程使用要求。施工时采取以下措施防止孔斜：

①钻机就位后，应垫稳及调整好钻机，使开孔钻具保持铅垂状态。

②随时校对立轴垂直度，加长粗径钻具，禁止使用弯曲钻杆和弯曲的粗径钻具。

③除开孔外，不得使用短小钻具，钻具长度应保持在3.5m以上，并在钻进时合理使用钻进参数。

④钻孔每5-10m进行一次孔斜测量，对钻孔过程实施检测，如孔斜偏差较大，应及时采取有效措施纠偏。

4.3 插管

插管是将喷管插入地层预定深度。使用76型振动钻机钻孔时，插孔与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地址钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管，并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中。为了防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水边插管，水压力不超过1Mpa。若压力过高易将空壁射塌。

4.4 喷射作业

当喷管插入预定深度后。由下而上进行喷射作业，值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否满足设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。

喷射作业完成后，通过送浆管路及时向喷射孔内补充地层漏失的浆液，进行静压补浆，直至孔内浆液面稳定和不在下沉为止。回灌可用喷射浆液，亦可用砂砾石层喷射作业时孔口返浆，但不可使用粘土层喷射作业时孔口返浆进行补浆。

为节约和降低部分工程成本，高喷施工过程中可以考虑浆液的回收和利用。将孔口返浆集中到坝顶临时集浆池内，经除砂器（振动筛）处理后泵回制浆站配制新浆。

喷射注浆应连续进行，喷射提升需要卸管时，复喷段不小于20cm。

施工中按要求采集孔口返浆试样，每种主要地层应取冒浆试件不少于6组。

4.5 移位

每喷完一棵将钻机等机具设备移到新的孔位上。

4.6 冲洗

喷射施工完毕后，应把注浆管等机具冲洗干净，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、注浆管和软管内的浆液全部排除。

5 施工技术要求和注意事项

5.1 钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘与孔位对正，倾角与设计误差一般不得大于0.5°

5.2 喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好。各通道和喷嘴内不得有杂物。

5.3 喷射注浆时要注意准备，开动注浆泵，待估算水泥浆的前锋已经流出喷头后，才开始提升注浆管。自下而上喷射注浆。

5.4 喷射注浆时，开机顺序也要遵守第3条的规定。同时开始喷射注浆孔的孔段要与前段搭接0.1m防止固结体脱节。

5.5 喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固体体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6～1的水泥浆进行补灌，并要预防其他钻孔排除的泥土或杂物进入。

5.6 为了加大固结体尺寸，或深层硬土为避免固结体尺寸减小，可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施，也可采用复喷工艺。

5.7 冒浆的处理，在旋喷处理中，往往有一定数量的土粒，随着一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况、旋喷的大致效果和旋喷参数的合理性等。减小冒浆的措施有三种：提高喷射压力；适当缩小喷嘴直径；控制固结体形状。若是地层中有较大空隙引起的不冒浆，则可以在浆液中掺入适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固。另外，还可以在空隙地段增加注浆量，填充空隙后再继续正常旋喷施工。

5.8 因停水、停电或机械故障等意外原因造成喷射注浆中断时间过长，恢复喷浆时，应将喷头下放原喷顶高程以下不小于0.5m进行复喷，采取重复搭接以保证上下桩体的连续性。

5.9 在喷射注浆过程中，如出现返浆异常（返浆量过小、不返浆、断续返浆），根据实际情况可采取降低提速、静喷、增大浆液密度、孔口填入细砂等办法进行处理，待孔口返

5.10 旋喷桩缺陷预防：每次旋喷前保证喷灌设备运转状况良好，水中无坚固砂粒，避免和减少因设备故障或水嘴在喷射中堵塞造成喷灌中断；检查施工参数检测仪表和器具计量的准确性，保证施工技术参数得到有效控制，完全达到和满足设计规范要求。