1、初探高压旋喷桩在岩土工程中的应用摘要：高压旋喷桩是用压力使浆体具有巨大能量，经过喷射由浆体直接破坏土体，并在喷射过程中旋升钻杆，使浆液与土体混合，在土中形成柱状固结体，由于高压旋喷桩优良的加固和止水效能，其工程应用较为广泛，本文介绍了高压旋喷桩在岩土工程中的应用，对高压旋喷桩的应用方式和常见参数进行了汇总，有一定的参考价值。 关键词：高压旋喷桩；岩土工程；加固；止水 中图分类号：F470.1 文献标识码：A 1 应用原理 高压旋喷桩形成的桩体具有两大功能，即地基加固和止水帷幕，有的工程单独利用其中一个功能，有的则同时利用两个功能。 1.1 加固功能 水泥浆经注浆管喷射到地基内后，与地基土发生一
2、系列物理化学反应，包括水泥水解和水化反应，反应生成各种水化合物后，有的又发生离子交换和团粒化作用以及凝硬反应，形成具有一定强度的水泥土混合体。高压旋喷桩加固地基，能够适用的土体种类较广，包括淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等，但当地基土内含有大粒径的块石、大量植物根系或有机质含量较高，以及地下水流速较高或已有涌水的工程中，效果可能欠佳，应根据现场试验确定其适用性。 高压旋喷桩的直径与注浆管类型、喷射压力、土质条件等有关。通常情况下，单管法形成的桩体直径最小，约位于 0.40.9m 之间；双管法的位于 0.81.3m 之间；三管法的可达 0.92.0m。喷射形成的桩体强度可通
3、过室内试验或现场取芯进行无侧限抗压强度试验测得，一般粘性土形成的桩体单轴抗压强度可达 510MPa，砂土和砂砾土的强度可达 820MPa。此外，也可结合标贯试验、静力触探等测得形成桩体的强度。高压旋喷桩承载力特征值的确定方法类似于水泥搅拌桩的，分别按桩身强度确定和按桩周土强度确定，并取两者中的较小者。公式符号具体意义参考建筑地基处理技术规范或工程地质手册 （下同） 。高压旋喷桩与桩周土形成复合地基，共同承担上部荷载，复合地基承载力可通过复合地基载荷试验确定，也可利用公式计算， 。 1.2 止水功能 高压旋喷桩也广泛应用于止水帷幕工程中，在该类工程中，主要利用旋喷桩的低渗透性。水泥浆切入到土体内
4、部或填充到土颗粒之间的孔隙后，能够形成一道致密的止水帷幕，通常要求其渗透系数小于 10-6cm/s。有关研究1表明淤泥和粉质粘土形成的桩体渗透系数位于（3.27.0）10-7cm/s。为了增加止水的整体效果，高压旋喷桩一般采用交联式三角形或交联式排列，并且相邻两桩需要搭接一定长度。在基坑支护中，为了增大支护结构的刚度，高压旋喷桩也可与其它桩型（如钢筋混凝土钻孔灌注桩、钢板桩）结合共同使用。 在竖向深度上，高压旋喷桩止水帷幕的顶部要高于设计期限内可能出现的最高地下水位，帷幕的底端位于土层不透水层上（如不透水基岩、坚硬粘土层）或进入到不透水层一定深度处。止水帷幕厚度也是影响因素之一，墙厚需大于 3
5、0cm。 2 工程应用 2.1 应用范围 由于高压旋喷桩的特性，可广泛应用于软土地基加固、基础托换、桩基补强、基坑坑底抗渗透变形、边坡加固等加固工程和基坑止水、坝基止水等止水工程中。 在软土地基加固中，每隔一定间距打设一根高压旋喷桩与地基土形成复合地基以加固软土地基；若原来建筑物的浅基础地基承载力不足或由于严重不均匀沉降所导致建筑物倾斜、开裂时，可在浅基础底部采用高压旋喷桩加固。同样原理，在桩基端部或桩侧也可采用高压旋喷桩加固，提高桩基承载力；在基坑开挖前，事先在坑底喷射水泥浆形成一道抗渗透体，可以有效防止基坑流砂或因坑底承压水导致的突涌等渗透变形问题；在可能滑动的坡体内，垂直打设一排或几排高
6、压旋喷桩，贯穿滑动面进入下部稳定地层内可以有效阻止边坡的滑动；在需要止水的工程中，如基坑、坝体、垃圾填埋场等工程中也可采用高压旋喷桩进行防渗。 2.2 工程实例 工程一。加固高速公路软土路基。文献2报道了高压旋喷桩在浙江某高速公路软土路基中的应用。该高速公路地基局部软土厚度达 2026m。采用单管旋喷注浆法，桩间距为 150cm，有效桩径为 40cm，采用正三角形布置。浆液以 32.5R 普通硅酸盐水泥配置，水灰比为 11，并掺入早强剂。工后取芯测试强度，发现 10d 龄期时强度达到 1.61.9MPa，20d 龄期达到 2.32.8MPa，50d 时达到 5.5MPa。 工程二。桩基补强。文
7、献3报道了珠海市某烂尾楼改造工程中的高压旋喷桩桩基补强。该工程中的部分桩桩底存在粘性土层、强风化软弱层或孤石与强风化层并存等桩底缺陷。采用单管法高压旋喷桩对桩基底部 4.5m 深度的范围内进行注浆加固，施工工序包括钻孔 - 高压旋喷清洗 - 高压旋喷注浆 - 静力压桩等几个环节。注浆压力大于 20MPa，旋转速度控制在 1015r/min，提升速度为 1015cm/min，单个孔的有效处理半径大于 100cm。补强后经检验效果良好。 工程三。护岸工程。文献4报道了为避免深圳市西部政府码头基槽开挖形成的土压力引起邻近的燃机电厂码头北护岸失稳，对北护岸采用了高压旋喷桩进行了加固。旋喷桩穿透整个淤泥
8、层，设计桩长为 14m。平面布置成网状，长度为 73.2m，宽度为 13m，桩径为 1.2m，桩距为 1m。 工程四。大坝及坝基防渗工程，高压旋喷桩能够较好地解决大坝坝体及坝基的渗透问题。福建省仙游县枫亭镇九社村的文子水库采用高压旋喷桩对坝体进行了防渗处理，桩径为 60cm，单排布设，桩距为 50cm，桩深度至坝基以下 0.5m，桩长为 516.5m。注浆压力为 2540MPa，流量为 80120L/min，注浆管提升速度为 1025cm/min，旋转速度为 120r/min。并经注水试验测得渗透系数位于（0.051.47）10-6cm/s，满足设计及规范要求5。 工程五。电厂灰堤防渗工程。某
9、热电厂临近海域，为了防止灰场内雨水夹带的灰渣渗入附近海域内，在灰堤内、外堤之间的回填中粗砂中修建高压旋喷桩止水帷幕，止水帷幕总长度为 1158.493m。防渗帷幕厚度分两段：Q1Q6 段帷幕厚 300mm，Q6Q10 段帷幕厚度 500mm。在该工程中，首先制备水泥浆液，采用水泥 - 水玻璃浆液，水泥采用 425 号普通硅酸盐水泥，水灰比 11，水玻璃浓度为 40Be，水泥浆与水玻璃体积比为 11。高压旋喷桩单桩直径为 3050cm，两桩之间相互搭接 10cm。设计桩长底端位于中风化花岗岩顶面，即桩长为 12.6m，施工参数见表 1 所示。 3 工程质量控制与检测 在高压旋喷桩帷幕防渗的施工过
10、程中，工程质量是重中之重。为了使帷幕防渗工作得较好的效果，就需要采取相应的质量保障方法以及进行质量监控，使高压旋喷桩施工顺利进行。质量监控主要措施如下: （1） 对施工材料进行控制，在进行施工之前应对水泥的质量进行严格的检查控制，要采用符合规范、有质量检测证书的高质量水泥。 （2）对水泥用量以及水泥浆比例也应进行控制。水灰比例、气泵压力、高压水泵压力、回转速度、浆泵压力以及各种压力所产生的流量都是需要严格控制的，尤其水泥浆液的调配比例更需严格控制，在施工过程中不定期进行抽检，确保其水泥浆液比重在 1 4 1 6 的标准之内。 （3）正确进行设备的检查，对各桩位要做好编号处理，开孔之前对桩位要进
11、行仔细的检查。引孔孔位的位置差要严格控制在 3cm 以内，在垂直误差方面，应控制在 1% 以内。同时对桩深也应做好相应的质量控制检查工作，钻孔的深度要能保证进入基岩内 50cm，这是施工过程中对桩深所做的要求和标准。 结束语 高压旋喷桩具有良好的加固和止水功能。本文首先介绍了这两大原理及设计中的关键事项，然后分析了高压旋喷桩的应用范围和国内成功的案例，并介绍了其设计与施工中涉及的重要参数。 参考文献 1 黄小峰.夹层土采用高压旋喷桩防渗止水与强度指标的对比分析J.水运工程，2008(8):178- 181 2 龚贵林，王凤荣.高压旋喷注浆法在处理高速公路软土地基的应用J.石家庄铁路职业技术学院学报，2011,10（3）：13- 17 3 林权威.高压旋喷桩法在桩基补强的应用J.建筑安全，2011(11)：20- 22 4 武 政，何军，冯伟.高压旋喷桩在护岸结构加固中的应用J.水运工程，2011(12)：138- 143 5 吴建廉.文子水库大坝渗漏原因分析及处理J.广东水利水电，2011(10)：47- 50
