高压旋喷桩施工技术在软基处理中的应用.pdf

高压旋喷桩施工技术在软基处理中的应用张 勇(中国建筑第二工程局有限公司北京)收稿日期:作者简介:张勇()男甘肃庆阳人本科工程师主要研究方向:市政工程摘 要:压旋喷桩具有造价低、施工时间短以及施工便捷等优势可有效缓解软土地基的危害因此在对市政道路软土地基进行处理过程中其应用越来越广泛为了使高压旋喷桩施工效果进一步提高施工单位应对其施工技术进行控制 以工程实例为依据首先对高压旋喷桩的相关概念进行阐述再对其各施工环节中的内容进行分析随后对当前高压旋喷桩施工中的质量问题进行总结并以此为依据提出相应的解决措施旨在为今后软基处理提供借鉴保障施工质量关键词:高压旋喷桩软基处理施工技术中图分类号:文献标志码:文章编号:():/引 言在对道路软基进行处理过程中高压旋喷桩主要是通过喷嘴在土层中喷入水泥浆使其更加稳定其在当前应用较为广泛 通过使用高压旋喷桩技术不但可以使地基稳定性进一步提高而且可以使其抗剪强度得到提高因此施工单位应按照工程实际对高压旋喷桩施工技术进行控制并对其可能存在的问题进行总结严格按照规范进行处理使其施工水平进一步提高为道路施工奠定基础 工程概况在对某道路工程实施施工过程中其 标段所在的位置经过人工养鱼塘与此同时其周边路基存在大量建筑垃圾标段中的地基主要以淤泥和杂填土为主 通过对其进行钻探并得到相应的勘察报告可知该标段的地质从下到上主要为 深度下为全风化千枚岩 为粉质黏土 为淤泥 为杂填土层 在对该标段进行施工时为了减少外购中粗砂回填费用、淤泥以及杂填土清运费用本着环保、绿色的理念施工单位决定采用高压旋喷桩对该位置的地基进行加固处理在对该工程高压旋喷桩进行施工时其桩长为 桩间距为 桩径为 所使用的水泥为 水泥水灰比为 软土地基处理完成后其单桩竖向承载力应不小于 高压旋喷桩相关概念 施工原理在对高压旋喷桩实施施工时需要使用钻机等施工设备通常钻机的钻杆上配备专业的高压喷嘴在其向下钻进的过程中喷嘴会随之进入到地下当喷嘴达到相应的高度时施工人员应将一定比例的水泥浆通过高压泵运输到高压喷嘴中再将其喷射进土体中在喷射过程中应对喷嘴速度进行控制所喷射出的水泥浆和该位置的土层混合到一起形成坚固的地基 与此同时在施工时施工单位应按规范对钻杆上行速度进行控制使水泥浆和土体中的颗粒融合的更充分达到加固土体的目的达到改善软土地基组成以及结构的目的 施工完成后会在钻杆周围形成旋喷桩(呈现出圆形孔柱)该旋喷桩强度较高可以满足施工设计承载力的要求当前常见的高压旋喷桩主要有三重管、二重管以及单重管施工单位应以施工形式为依据对喷浆方式进行选择主要有旋式喷浆、摆式喷浆以及定式喷浆等形式 高压旋喷桩的优点及用途由于高压旋喷桩具有无污染、易管理、设备简单、施工便、耐久性强、料源充足等优势其被广泛应用于各种永久性工程中 该种施工技术主要用途为防渗透以及加固通过使用高压旋喷桩可以使地基承载力进一步提高有效控制沉降变形等问题与此同时高压旋喷桩还可以起到避免砂土液化的作用达到固化流砂的目的 各阶段施工工艺 施工准备在施工钻机进场前施工单位应做到以下几点:对场地进行清理并按要求对其进行平整确保其密实度和平整度符合要求与此同时施工单位还应严格做好各项排水工作对施工时的用水以及用电进行布置在施工现场中施工单位应配备相应的发电机并在施工作业区架设电缆便于接线 试桩以及确定各项参数在对各个工点实施施工之前施工单位应对试验桩进行施工试验桩数量应不小于 个对施工技术参数以及机具性能进行检验 在此过程中应对提升和钻进速度、钻进压力以及最佳灰浆稠度等进行确定 与此同时施工单位还应以单桩承载力要求以及加固土的主要特性为依据对水泥掺入量进行确定 根据试桩可知该工程的水泥掺入量应为 /转速应为 /提升速度应不大于 /钻进压力应为 测量放样在此过程中测量人员应对施工图纸中的布置图以及坐标等内容进行分析并以此为依据实施布桩施工将红色小木桩放置在桩位上进行标注并对各桩间距的误差进行控制通常应小于 布桩完成后施工单位应实施自检并上报给监理单位进行验收合格后才能继续施工 钻机就位施工单位应在现场对搅拌机进行安装并对参数进行调试确保其压力以及转速符合要求 钻机就位之后施工人员应以桩位标识为依据对钻头位置进行调整并对钻杆进行调平处理 在此过程中对中误差应不大于 垂直度误差应不大于 钻 孔在实施钻孔之前施工人员应对钻杆长度进行测量并以地面标高、桩顶标高以及桩长等数据为依据对下钻节数进行计算并将下钻结束位置标注在钻杆上 在对该工程实施施工时主要采取单管旋转钻机进行施工在下钻时施工人员应对水泥浆压力进行控制通常应不大于 避免出现喷嘴堵塞的问题使土体和水泥浆能够更加充分地融合到一起达到控制喷桩阻力的目的 成孔之后施工单位应对垂直度、孔深以及孔位等参数进行检验确保其满足要求图 为单管旋喷注浆示意图图 单管旋喷注浆图 制作砂浆在对该工程实施施工时所使用的水泥为 水泥施工单位应以泥浆比重、水灰比为依据对最大水位线进行标注并严格按照 的水灰比进行配制使水泥能够充分拌和随后施工人员应对泥浆比重进行测定确保其符合要求 在搅拌过程中时间应不少于 并使用两道过滤网对其进行处理避免出现堵塞的情况 旋喷及复搅施工注浆管到达相应的深度之后施工人员应对回流阀门进行调整确保其压强符合要求 随后施工人员还应对喷嘴的摆动角度以及喷射方向等进行检查合格后再对油泵阀门以及工作台进行调整并对提升及旋转速度进行控制随后再实施旋喷施工 在对桩顶以下 左右的位置进行施工时由于该位置的承载力要求相对较高施工单位应进行复喷使其密实度进一步提高 喷浆施工完成后为了防止出现因水泥浆固结导致的旋喷桩体顶部不符合要求的情况施工单位应对注浆孔实施二次回灌处理 与此同时在实施施工时由于水泥用量参数、旋喷压力、提升和旋转速度等会使桩径以及均匀度等受到影响因此施工单位应对各项参数进行控制并及时进行记录一旦出现故障应及时进行处护理 提管冲洗当喷射施工完成后施工人员应及时将吸浆管转移进水箱之中并继续在地上进行喷射施工(见图)使注浆管以及泥浆泵中残留的浆液排出避免出现管路堵塞等问题图 喷头清洗施工图 移动设备一个孔位完成后施工人员应及时将钻机移动到下一个孔位为了使各桩之间的咬合度进一步提高应采取打一跳一的方式进行施工 质量检验)触探及抽芯检验 成桩之后施工单位应使用轻型触探 之内对其实施 检测所检测的桩数应为 的总桩数 与此同时施工单位应对其实施抽芯检验所检验的桩数应不少于 的总桩数当总桩数不超过 根时抽线检验的桩数应不少于 根)单桩承载力要求 表 为单桩承载力以及质量检验标准要求表 高压旋喷桩单桩承载力桩长/单桩承载力/表 质量检验标准控制参数控制标准值桩身强度大于标准值旋喷提升速度/()旋转速度/()桩长大于设计值桩径/桩位偏差/高压旋喷桩施工时的质量问题在对高压旋喷桩进行作业时由于人为操作、施工流程以及地质等问题的影响会使其出现强度不足、凹顶、冒浆、断桩等问题 各种质量问题具体表现主要如下 缩 径在施工时当桩体的直径没有达到标准直径的要求时则说明存在缩径问题 通常钻杆上升较快、喷浆压力小以及土质密度大等都会使桩体出现缩径问题 断 桩通常情况下喷射管提升连续性较差、钻杆提升中断以及长时间旋转等问题都会使桩体两段之间的搭接出现问题甚至产生中断该问题即为断桩 孔口不冒浆在施工时若所在土层中存在较大的空隙以及孔洞可能会使水泥浆漏失进而出现孔口不冒浆的情况影响成桩质量 相邻孔口串浆在对高压旋喷桩进行施工时相邻两个桩之间没有间隔进行施工或者间隔时间相对较短会导致其出现孔口串浆的问题 孔口冒浆较大在施工时如果接头位置存在漏气或者是喷浆管路密封性相对较差会使喷射压力降低导致其出现孔口冒浆增加与此同时如果水泥浆切割半径较小、土层密度小、钻杆旋转和提升速度降低以及喷嘴孔径相对较大也会出现孔口冒浆过大 固结体顶部下凹在水泥浆喷射过程中由于水泥浆具有析水性因此喷射完成后所产生的固结体可能会出现收缩导致其顶端产生凹陷 通常情况下不同的桩体参数、析水特性以及土质稳定性等所产生的凹陷程度也存在差异 喷浆压力骤升当高压喷嘴存在堵塞、不畅通管路中存在沉淀物等使其产生堵塞、出浆管路以及高压管路没有清理干净泵体堵塞等问题都会使喷浆要突然上升从而导致成桩效果受到影响 喷浆压力骤降在对高压旋喷桩进行施工时若出现喷浆压力骤降的问题会使成桩质量受到严重影响出现压力骤降的原因主要有:管路密封性较差存在漏气或者漏油问题高压泵工作性能较差栓塞油泵压力较小安全阀调压较低油管破裂或泵阀存在故障等 旋喷体强度较差通常情况下在施工时若存在水泥标号不够、水泥过期或受潮等问题会出现旋喷体强度较差的问题 与此同时喷浆量稳定性较差、喷射压力稳定性较差、水泥浆搅拌均匀性较差或是违规操作等都会使旋喷体的强度降低使整体施工质量受到影响不利于后续工程的施工 主要防治措施)在施工开始之前施工单位应对地质信息进行勘察当存在密度相对较大的土层时施工单位应对施工步骤进行制定并对旋喷参数进行调整使注浆压力进一步提高避免产生缩径等问题)施工单位应对钻杆旋转和提升过程进行控制防止出现中断问题且搭接长度应为 避免出现断桩)在对冒浆量进行控制时若冒浆量大于 或出现不冒浆的情况施工人员应其原因进行分析并及时处理当冒浆量较大时施工单位可以采取降低喷嘴直径或者提高压力等方式进行处理 与此同时施工单位应对喷嘴进行检查确保其不存在堵塞问题当土层中含有孔洞时施工单位应在砂浆中加入速凝剂使凝固速度进一步提高)旋喷施工完成后施工人员可以对桩顶进行挖凿处理并对凹陷位置进行二次旋喷注浆处理 与此同时为了使固结体顶部的强度进一步提高施工单位还应对顶部位置进行加固处理)在实际施工过程中施工单位应对两个相邻桩孔之间的施工间隔时间进行控制通常两孔之间间隔时间应不小于 防止出现串浆问题使施工质量进一步提高)在喷浆过程中如果出现压力突然降低的情况施工单位应立刻停止喷浆施工对原因进行分析并及时进行处理消除隐患 待压力上升后施工人员应先使用清水对压力进行检验确保其符合要求后才能继续实施作业)为了使旋喷桩强度进一步提高在对水泥浆进行配制过程中施工单位应对水泥强度进行控制与此同时施工人员还应对喷嘴、管路等关键位置进行清理防止存在堵塞等问题 除此之外在实际施工过程中施工人员应严格按照规范对操作流程进行控制确保钻杆旋转和提升速度、注浆量以及压力等满足要求)在喷浆时若存在压力突然升高的情况施工单位应停止施工及时释放压力 如果存在喷嘴堵塞的问题施工人员应使用铜针对其进行疏通处理将其压力调整到合适的数值才可实施作业 结 语在对市政道路进行施工时软基处理质量将会对其整体质量产生影响当前高压旋喷桩技术可以使软基处理质量进一步提高因此其应用较为广泛 在实际施工过程中施工单位应对地质进行勘察并以地质实际为依据对工艺参数以及机械设备进行合理选择与此同时为了防止出现断桩、桩顶凹陷等问题施工单位应对各成桩环节进行控制并严格检验成桩质量使软基处理效果进一步提高:参 考 文 献:吕若冰孔纲强沈扬等.高压旋喷桩法在既有高速公路软基治理中的应用.建筑机械化():徐学军.高压旋喷桩在高速公路路基治理中的应用.探矿工程():徐阳光.高压旋喷桩在高速公路路面裂缝处治中的应用研究.路基工程():姜学勇高压旋喷桩试桩工艺研究.价值工程():张新尚王文东张建东.高压旋喷桩在软基中的运用.工程建设与设计():路威秦景娄鹏等.旋喷锚杆锚固体直径计算方法及影响参数试验研究.岩土工程学报():(上接第 页)城市复杂环境下超深基坑的稳定和变形受渗流条件影响较大 而基坑防渗效果受多种因素影响基坑所在位置的水文地质条件、防渗结构(地连墙、防渗帷幕等)的设计施工质量、基坑降排水措施的设计施工质量等都会对基坑渗流稳定性有影响 涌水险情的预判、控制以及处置应根据当时的现场条件采用补充勘察、检测、理论分析等手段及时开展防患于未然保证基坑安全:参 考 文 献:牛文宣.涌水深基坑稳定性分析及止水措施.水运工程():金乐文王琛梁发云.城市滨海软土地区深层地下空间开发现状及工程问题.岩土工程学报():李斐.深基坑桩锚支护结构受力与稳定性分析.济南:山东大学 单雨.砂卵地层大断面异形深基坑施工安全分析研究.成都:西南交通大学 位俊俊张利伟孔德志.基坑渗流稳定分析.水利与建筑工程学报():丛蔼森.多层地基深基坑的渗流稳定问题探讨.岩石力学与工程学报():杨建水韩菊红.基坑涌水量的非稳定渗流简化计算.河南科学():孙玉永周顺华肖红菊.承压水基坑抗突涌稳定判定方法研究.岩石力学与工程学报():庄全贵.地铁车站富水砂层基坑涌水事故分析与处置.城市轨道交通研究():许健.地铁车站深基坑局部加深部位涌水涌砂的处理措施.江苏建筑():秦尚林王红亮克高果.深井降水基坑涌水涌砂原因分析及对策.岩土力学():刘厚成郭启军.悬挂式地连墙地铁深基坑地下水渗流场及其变形规律研究.土工基础():刘翔张晨赵翔.由渗流引发的某软土深基坑事故原因分析.施工技术():吕波彭远胜杨钢锋等.南宁市某地铁车站基坑涌水原因分析及处理措施.施工技术():徐青.武汉地铁站深基坑开挖涌水风险与控制研究.武汉:中国地质大学