高压旋喷桩在道路软基处理中的应用.doc

1、高压旋喷桩在道路软基处理中的应用摘要：道路是反映一个社会文明程度的重要标杆，一座城市的发展状况可以从一个城市的道路水平上集中反映出来。道路软基处理是当代道路修建中很重要的一环，因此在当今的道路修建中道路软基处理受到了足够的重视。与此同时，高压旋喷桩作为现代建筑施工中的重要施工方式，在道路修建中运用的也越来越广泛。因此，在道路软基处理中如何实施高压旋喷桩就成为了道路修建中的一项重要课题，道路软基处理中实施高压旋喷桩的方案的研究就显得极为重要。 关键词：软基处理；高压旋喷桩；道路修建 中图分类号：TU47 文献标识码： A 高压旋喷注浆法一般用工程钻机钻至设计深度后用高压泥浆泵等发生装置，通过安装

2、在钻杆机端的特殊喷嘴向周围土体喷射水泥浆液，同时钻杆以一定的速度慢速提升，高压射流破坏了附近的土体结构，并强制与化学浆渣混合，在地基中硬化成直径均匀的圆柱体。也可根据工程需要调整提升速度，变化喷射压力，或变换喷嘴的直径，从而改变流量使固结体成为所需要的设计形状。旋喷桩按注浆管类型分成单管、二重管、三重管及双高压多重管。 一、高压旋喷桩基本原理及特点 1.1 高压旋喷桩施工原理 高压旋喷桩注浆法就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入（或置入）至土层预定的深度后，以 2040Mpa 的压力把浆液从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层，形成预定形状的空间，当能量大、速度快和脉动状的喷射流的动压力大于土

3、层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落，一部分细粒土随浆液冒出地面，其余土颗粒在射流的冲击力、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，有规律地重新排列。这样注入的浆液将冲下的部分土混合凝结成加固体，从而达到加固土体或止水防渗的目的。它具有增大地基强度、提高地基承载力、止水防渗、减少地挡结构物土压力、防止砂土液化和降低土的含水量等多种功能。 1.2 高压旋喷桩成桩机理 喷射注浆使用的浆液随时间凝固硬化。在高压旋喷桩注浆的加固过程中，固结体的形状与喷嘴移动的方向和持续喷射的时间有密切关系。当喷嘴一面旋转一面提升时，便形成圆柱状或异形圆柱固结体；当喷嘴一面喷射一面提升时，便形

4、成壁状固结体。 在旋喷注浆过程中，高压喷射流在慢速旋转的同时缓慢上升，把土体切削破坏，扩大钻孔，其加固的范围就是喷射距离加上渗透部分或挤压部分的长度成为半径的圆柱体。剥落下来的一部分细小的土颗粒被喷射的浆液所置换，随着浆逐渐被带到地面上（即俗称的冒浆） ，其余的土粒与浆液混合。在喷射动压、离心力和重力的共同作用下，在横断面上土粒按其质量大小有规律的排列起来，小颗粒土在中部居多，大颗粒土多在外侧和边缘部分（四周未被剥落的土粒则被挤密压缩） ，形成浆液主体、搅拌混合、压缩和渗透层部分，成为一种新型的水泥土网状结构。经过一定的时间便凝固成强度高、渗透系数小的旋喷桩固结体。旋喷桩中心的浆液成分多、土粒

5、成分少、粒径小，外层部分土粒数量多、质量也大，呈同心圆状，其外表为硬壳。固结体各部分的水泥含量和强度不同。经实测资料表明，旋喷桩的平均抗压强度为半径的 0.8 倍处的强度。在粘性土中和在砂类土中所形成的固结体横断面结构不尽相同。在砂土中，旋喷桩外圈有一浆液渗透层，在粘性土中的旋喷桩没有渗透层。 在纵断面上，当地层不均匀呈多层分布时，部分质量大的土粒，在固化之前，受重力作用而下沉，部分小土粒会上浮，作垂直交换。若上部土层为砂砾，下部为粘性土，旋喷后，粘性土部位的旋喷桩不是土浆混合物. 二、高压旋喷桩 高压旋喷桩，顾名思义，是指用高压促动高速旋转的喷嘴将水泥浆或其他建筑材料替代品喷入土层中，与土层

6、中的土体充分混合并形成了连续混搭的水泥和土体的混合加固体。这样，原来比较松软的道路软基能够提高不少强度，高压旋喷桩比较适宜使用在处理淤泥、松软型泥质土、可塑性较强的粘土、砂土等地基。因此，在一般情况下，高压旋喷桩在道路软基处理中占有比较重要的地位。 高压旋喷桩施工中应该注意的问题：首先，应根据地基的实际情况因地制宜，综合考虑地基类型和地下实际结构形式等因素，做到技术先进化、工程质量最优化，工程造价最低化；其次，高压旋喷桩注浆形式有摆喷注浆、定喷注浆和旋喷注浆三种类别，应根据不同的工程选择相应合适的注浆方式；然后，应注意高压旋喷桩不适宜于用在卵石、块石等较多的路面状况下，除此之外，地下水流速过快

7、的路面和地下水腐蚀性过强的路面也不适于用高压旋喷桩施工；最后，高压旋喷桩主要用来地基的加固处理，因此，比较适宜用在道路软基处理. 三、方案研究 由道路软基的特点可知在处理这类问题时使用高压旋喷桩施工可以提高工程效率，缩短工程时间，减少工程造价。总之，高压旋喷桩在道路软基处理施工中占有很重要的地位。现在高压旋喷桩的施工方案并不是十分完备，笔者认为相关方案的研究可以加快高压旋喷桩在道路软基处理中的运用。 1.道路软基处理中实施高压旋喷桩的一般方案 高压旋喷桩施工的一般步骤是：现场踏勘施工前要充分勘探施工现场周围环境，观察是否有不适宜用高压旋喷桩的道路状况，并依据现场情况画出施工图，为了保证高压旋喷

8、桩施工下一步的顺利进行，必须进行充分的现场勘探；高压旋喷桩机定位。即现场施工工人按照施工图上的标识结合现场实际情况放样，在此基础上做好旋喷桩机的定位，做好钻机成孔的明确标识，为下一步的工作做好准备；钻机成孔。在高压旋喷桩喷射注浆前必须进行钻机成孔，各桩成孔的深度是有要求的，一般要比设计的深度多 0.5m，成孔时应时刻注意保持钻机机体的水平,机架不平时注意垫平；高压旋喷桩设备调试。使喷管处在自由垂直状态时喷管正对之前钻机成孔的孔心，控制偏差不得大于孔径的一半，保证下面注浆的顺利进行；下旋高压旋喷管。即在检查喷浆口通畅完好的基础上做喷浆实验，当测定的喷浆压力符合设计数值时下旋喷管，准备喷浆；水泥浆

9、液配送。针对路基状况搅拌相应不同浓度的水泥浆，当高压旋喷管口冒浆处于正常状态时，开始旋喷提升；泥浆外排。清洗器械之前必须做的一步，与此同时，注意做好已喷桩位的补浆回灌工作和废浆处理工作；清洗器械。防止水泥浆固化，影响旋喷桩机的寿命和工作效率。 2.方案细节 钻机成孔过程中应时刻注意地层变化，孔的深度、孔内是否出现塌陷、水泥浆泄露等问题要做详细的记录，之后将详细记录上交项目技术组，为以后的施工当做参考使用。下旋高压旋喷管过程中应测量喷射管长度，喷嘴和喷管方向是否一致，此外，喷油压力要注意是否达到标准值，如若不能达到标准喷射压力，应检查喷射线路和喷口。水泥浆的配送过程中，应综合考虑水泥浆的搅拌时间

10、、搅拌量、搅拌比例、搅拌存放时间（搅拌完成后距离使用的时间）等因素，做到水泥浆的合理使用。注浆过程中，应根据不同情况选择使用单管法、双管法、三管法中的一种。一般，单管和双管的注浆方法不能够回收利用孔口冒出的水泥浆液，而三管法可以回收利用。 四旋喷桩施工、施工参数及注意事项 举例：若工程采用三重管法，其施工工序为：平整场地-钻孔放点钻机就位钻进成孔及清孔下三重管拔出套管安装水、气、浆龙头匀速旋转和提升，喷射注浆补浆成桩后拔管清洗钻机移位。 施工参数如下： (一)高压射流水压力取 2832MPa，流量 7085/min，喷嘴 2 个； (二)空气压力取 0.71. 5MPa，风量 23/min，喷

11、嘴 2 个； (三)水泥浆液压力取 0.71. 2MPa，流量：粉土 90120L/min；喷嘴 2 个； (四)浆液水灰比：粉土 1：1； (五)早强剂：氯化钙 2%，三乙醇胺 0.03%； (六)旋喷机转速：8l0rmin； (七)三重管提升速度：8cm/min，粉土定喷 50cm /3min。 成桩材料选用标号为 42.5。 硅酸盐水泥。在施工过程中应严格遵守旋喷的各项参数，引孔位置及垂直度满足标准，这样才能确保旋喷桩体的固结体面积、固结体均匀密实、桩体的搭接满足没计要求。旋转头离地表面 50cm 时停止旋喷，以保证施工安全。回浆量突然减少或突然增大时，应及时查找原因，并提出相应的处理措

12、施。桩位旋喷结束后应进行桩顶凹陷补浆，当用回浆不能充填满时，应搅拌水泥浆进行补浆。 五主要技术要求 （一） 、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 （二） 、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。 （三） 、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。 （四） 、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。 （五） 、喷射注浆作业后，由于

13、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 0.61 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。 （六） 、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。 六施工质量控制要点 （一） 、严格按确定的参数及技术要求施工，未经技术人员同意，不得随便改变工艺参数。 根据工艺性试验，针对本区域地质条件，结合施工机械设备，确定先采用地质钻机钻孔，再采用 VY-60 钻机注浆的钻孔注浆的施工方法。其几项关键的工艺参数确定如下。施工时严格按照经批准的试验参数施工，不得随意更改工艺

14、参数。 注浆时钻杆提升速率 20cm/min； 注浆时钻杆旋转速率 20r/min； 注浆高压注浆泵压力 35MPa，风管压力 0.8MPa。 （二） 、成桩设计深度指通过地质钻孔复核确定的地质条件，满足设计要求达到的持力层所确定的钻孔深度。注浆喷射施工时预留 50cm 桩头，防止浆液凝固收缩影响施工桩顶标高。 （三） 、喷射注浆时注意连续均匀提升，无论何中原因造成停喷，在喷时必须下钻 500mm 以上进行衔接，以防桩体脱节夹泥夹砂。 （四） 、在高压喷射注浆过程中，当出现压力突然增加或降低，大量冒浆或完全不冒浆时，应及时停喷检修，查明原因，采取相应措施。 结束语：由于高压旋喷桩具有施工难度小

15、、工艺简单、工期短等特点，所以在地基处理中的效果较好，实践证明，该方法是成功的。 结语 本文通过综述道路软基处理方法和实施高压旋喷桩的方案研究，使道路施工人员认识到在软基处理的施工中要合理使用高压旋喷桩，并通过提出实际的解决方案研究使施工人员学习到实施高压旋喷桩的一般过程和施工时应该注意的问题。总之，道路软基处理中实施高压旋喷桩方案的成熟可以使道路施工的水平提升到一个新的台阶，在施工中应该注重经验的积累和知识的总结，为道路修建作出最大的贡献。 参考文献 1 E13 郑俊杰地基处理技术 EM3华中科技大学，2004 2 Ez3JGJ792002 建筑地基处理技术规范s 3 E33GB50007 建筑地基基础设计规范S 4 963 沈晓黎高压旋喷桩在高层建筑地基处理中的应用 EJ3建筑安全，2005(1)