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高压旋喷桩的施工工艺及质量控制探讨

摘要：以广西桂林荔浦“中国衣架之都”衣架产品研发展示中心（一期）工程项目为例，介绍了高压旋喷桩的施工工艺，并从前期准备、原材料、浆液配比、钻孔、高压旋喷灌浆、特殊情况处理和质量检测等方面，分析了高压旋喷桩的质量控制要点及措施，通过动力触探检测结果表明，高压旋喷桩施工质量满足规范设计要求，施工效果良好。
关键词：高压旋喷桩，灌浆施工，质量控制
高压旋喷灌浆在工程地基加固处理中应用非常广泛，同时由于高压旋喷灌浆技术作为一种行之有效的防渗施工方法，其也可作为建筑物深基坑或水工大坝的止水帷幕，此外其在水库除险加固工程中也已被广泛应用。其工程施工质量直接关系到工程的北面基坑边坡稳定和运行安全，因而在高压旋喷灌浆施工过程中必须严格控制其施工质量。现结合结合其它工程经验与本工程实际情况，从以下方面谈谈高压旋喷桩的施工工艺及质量控制。
1工程概况
广西桂林荔浦“中国衣架之都”衣架产品研发展示中心（一期）工程项目内，其中场地四周均为平地，场地往北为荔江，位于场地南面有一居民用于灌溉的水渠，场地的西面、东面为平坦农用耕地区。
根据现场情况，施工区○A×○1~○12轴部分由于近邻一永久性灌溉水渠，现场地质情况，松散卵石夹砂地质，易透水、边坡易垮塌，为确保施工安全，基坑支护采用高压旋喷桩支护。工程桩径为600mm，横向桩距600mm，纵向桩距560mm，桩长9.0m或至岩面；高压旋喷桩采用水和水泥1：0.8的浆液进行旋动喷射成桩，采用PC42.5强度水泥，共布置142根旋喷桩。
2高压旋喷桩施工
2.1高压旋喷桩施工前期准备
（1）材料准备
1）水泥：喷射混凝土水泥选用42.5普通硅酸盐水泥，水泥进场时，应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并对其强度、安定性能指标进行复检，其质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的规定。厂家应随货提供同一强度的水泥出厂合格证和三天的试验报告，28天强度数值试验报告应在水泥发出之日起32天内补报。不同品种的水泥不得混合使用。
2）水：使用自来水，不得使用污水，不得使用pH值小于4的酸性水。
3）沙袋：适量，基坑边坡出现异常时应急使用。
4）彩条布：遇下雨时覆盖边坡土方及施工区域内的旋喷桩。
（2）主要施工机具准备
本标段高压旋喷桩主要机具配备如下：地质钻机1台（含配套设施），拌浆机2台，空压机1台，高喷台车1台，高压泵1台，灌浆泵1台，，铲车1台，吊车1台，挖掘机1台（平整场地）。配备施工人员8人。高压旋喷桩的浇筑必须和其它区内支护桩或放坡开挖的施工协调配合起来，高压旋喷桩采用间隔跳桩法施工，须待其邻近的桩基施工结束，且强度达到设计要求后进行。
2.2高压旋喷桩施工工艺
高压旋喷桩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旋转，一面低速徐徐提升（10cm～25cm/min），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。高压旋喷桩施工工艺流程详见图1。
2.3钻机钻孔
（1）钻机就位。钻机主钻杆对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，钻机要垫平稳牢固。
（2）钻孔口径应大于喷射管外径20～50mm，以保证喷射时正常返浆、冒浆。
（3）施工场地勘察资料不详时，每间隔20m布置一先导孔，查看终孔时地层变化。
（4）造孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次，以保证钻孔垂直。
（5）钻进过程中随时注意地层变化，对孔深、塌孔、漏浆等情况，要详细记录。
图1高压旋喷桩施工工艺流程
（6）钻孔终孔深度应大于开喷深度0.5～1.0m，以满足少量岩粉沉淀和喷嘴前端距离。终孔后将孔内残留岩芯和岩粉捞取置换干净。
（7）孔深达到设计深度后，进行孔内测斜，孔深小于30m时，孔斜率不大于0.5%。
（8）测量孔深：钻孔终孔时测量钻杆钻具长度，孔深大于20m时，进行孔内测斜。
2.4技术要求
（1）注浆工艺
影响高压旋喷桩注浆固结体的质量因素较多，其中注浆工艺是影响固结体的重要因素之一。高压旋喷注浆，均是自下而上，连续进行，若施工中出现了停机故障，待修理好后，需向下搭接不小于500mm的长度，以保证固结体的整体性。
（2）水泥用量的控制
在喷浆提升过程中，控制水泥用量是关键。水泥的用量与喷浆压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等有直接关系，具体控制方法：
A确定水泥用量后，若水泥量剩余，则措施如下：
○1适当增加喷浆压力；
②加大喷嘴直径；
③减慢提升速度；
B确定水泥用量后，若水泥量不够，则措施如下：
①保证桩径的情况下适当减少压力；
②喷嘴直径适当减少；
③保证桩体强度的情况下适当加快提升速度；
④加大水灰比值；
（3）固结体控形
固结体的形状，可以通过调节旋喷压力和注浆量，改变喷嘴移动方向和提升速度，予以控制。由于本工程设计固结体的形状为圆柱形，在施工中采用边提升边旋转注浆，考虑到深层部位的成形，在底部喷射时，加大喷射压力，做重复旋喷或降低喷嘴的旋转提升速度，而且针对不同土层（硬土）可适当加大压力和降低喷嘴的旋转提升速度，使固结体达到匀称，保证桩径差别不大。
（4）桩头部分处理：
当旋喷管提升接近桩顶时，从桩顶以下1.0米开始，放慢提升速度，旋喷数秒后再向上慢速提升至桩顶面，当浆顶面高度达到要求后停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。
（5）防止串孔的措施
①在施工过程中，各机组采取跳打的施工方法；
②在高压缩土层适当减小喷浆压力；
③加快提升速度和旋转速度。
3质量保证措施
3.1保证质量的控制措施
（1）工程工艺控制
1）单位工程开工前，认真编制施工组织设计，经监理工程师审批后，严格按照施工组织设计施工。
2）主要分部、分项工程编制施工方案，科学地组织施工。
3）在施工过程中，经常检查施工组织设计及施工方案落实情况，以确保施工生产正常进行。
（2）工程材料控制
对采购的原材料、构（配）件、半成品等材料，要建立健全进场前检查验收和取样送检制度，杜绝不合格的材料进入现场。
1）水泥等其它外购材料必须三证（出厂证、合格证、检验证）齐全，进场后按规定抽检，合格后方可使用。
2）地方材料先调查料源，取样试验，试验合格经监理认可后方可进料。3）现场设专人收料，不合格拒收。施工过程中若发现不合格材料及时清理出现场。
（3）施工操作控制
施工操作者是工程质量的直接责任者。工程质量的好坏，单就工序质量来说，施工操作者是关键，是决定因素。
1）施工操作者必须具有相应的操作技能，特别是重点部位工程以及专业性很强的工种工程，操作者必须具有相应工种岗位的实践技能，必须做到考核合格持证上岗。
2）施工操作中，坚持“三检”制度，即自检、互检、交接检；所有工
序坚持样板制；牢固树立“上道工序为下道工序服务”和“下道工序就是用户”的思想，坚持做到不合格的工序不交工。
3）按已明确的质量责任制检查落实操作者的落实情况，各工序实行操作者挂牌制，促进操作者提高自我控制施工质量的意识。
4）整个施工过程中，做到施工操作程序化、标准化、规范化，贯穿工前有交底、工中有检查、工后有验收的“一条龙”操作管理方法，确保施工质量。
3.2关键工序质量保证措施
（1）测量放线：根据设计的施工图测量放出的施工轴线，允许偏差为10mm。
（2）钻机造孔：钻机就位，主钻杆中心轴线对准孔位允许偏差不超过5cm。
（3）下喷射管：喷射管下至设计开喷深度允许偏差不超过10cm。
（4）供气情况：气压力控制在0.7MPa。
（5）喷射注浆：高压喷射注浆开喷后，待水泥浆液返出孔口后，开始提升。喷射过程中出现压力突降或骤增，必须查明原因，及时处理。喷射过程中孔内漏浆，停止提升。
（6）旋喷：旋摆次数（旋喷速度r/min）允许偏差不超过设计值的±0.5r/min。
（7）充填回灌：终喷提出喷射管后，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满。
5结语
工程受场地宽窄、土质影响，不能采用片石挡土墙、土钉墙进行加固，或将软弱地层挖除，然后重新浇筑混凝土的常规办法将使工程施工工期延长和工程投资大大增加，而采用高压旋喷桩进行地基加固处理，既保证了工程施工进度又节约了工程投资。随着国民经济的迅速发展，工程建设也越来越多，而高压旋喷桩的应用也将越来越广，对其施工工艺技术、质量要求也将越来越高。在施工过程中只要加强各工序的施工质量控制，尤其是加强原材料、造孔、高压旋喷灌浆等工序的质量控制，一定能保证高压旋喷桩的施工质量得到有效控制。
参考文献：
[1]DL/T5200—2004，水电水利工程高压喷射灌浆技术规范［S］．
[2]苏新法.高压旋喷桩在深基坑加固的应用[J].西部探矿工程.2010（04）
[3]樊姝芳，朱苦竹，樊有俊.某盾构隧道三重管高压旋喷桩施工技术[J].工程质量.2010（07）

-全文完-