韩金志 石礼峰

摘要：高压旋喷桩是在静压灌浆的基础上，引进水力采煤技术而发展起来的，是利用射流作用切割掺搅地层，改变地层的结构和组成，同时灌入水泥浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗的目的。本文就高压旋喷桩施工质量控制进行了总结分析。

关键词：高压旋喷桩；施工；质量控制

Abstract: High Pressure Jet Grouting developed on the basis of the static pressure grouting, to introduce the hydraulic mining technology,it is used the jet cutting doped stir strata, changing the structure and composition of the strata, and poured into the slurry to form a condensation of the body in order to achieve the purpose of the foundation reinforcement and impervious. This article analyzed the high-pressure jet grouting pile construction quality control were analyzed.

Key words: high pressure jet grouting pile; construction; Quality Control

中图分类号：TV523文献标识码：A 文章编号：

徐州市亿吨大港一期工程张谷山桥项目共有高压旋喷桩1508m，桩径为0.5m，桩间距为1.2米，采用梅花形布置，采用42.5#水泥，水灰比为1.0，水泥浆比重控制在1.49。

施工参数：液喷嘴直径2.8mm（一个），喷压力20Mpa，注浆管直径42mm，钻头旋转速度25r/min，钻头提升速度26cm/min，浆液流量57L/min 。

一、施工准备

（一）技术准备

1、根据现场情况，进行场地平整，做好通水、通电及硬化道路工作；

2、严格按照设计要求及有关规范规定，进行图纸的技术交底工作，作好施工前安全文明教育；

3、经业主及监理单位认可，选择合适的位置，进行试桩，以期确定以下技术参数：

①实际地质情况；

②喷嘴型号及规格；

③进尺及提升速度；

④注浆压力；

⑤注浆流量；

⑥水灰比值及水泥掺入量；

⑦成桩直径；

⑧成桩强度；

4、熟悉图纸，作好图纸会审前期工作；

5、加强与业主、监理单位的联系，掌握其施工时的具体要求；

6、设立临时生活设施；

7、按现场平面布置图选好地点挖水泥浆池及铺水泥堆放台；

8、按顺序对旋喷桩进行编号。

（二）原材料的检测及进场储存

施工采用徐州诚意水泥P.O42.5普通硅酸盐水泥，经取样检测合格，水泥进场后储存必须覆盖一层毡布对其进行严密遮盖，防止淋雨或受潮。

（三）机械设备

本项目采用MGJ-50型旋喷桩机，设备进场后，对其进行了调试、检验，设备处于良好的工作状态，可保证其能正常进行,机械的主要性能如下表。

主要性能

二、施工工藝

(一)、施工工艺流程

本标段拟采用单管旋喷法，施工工艺流程为：

施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩。

（二）施工方法

1、场地平整先进行场地平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，并做好排浆沟。

2、测量定位

首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩机准确就位。

3、机具就位：人力缓慢移动至施工部位，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于1.5%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于5cm。

4、启动钻机边旋转边钻进，至设计标高后停止钻进：

采单管旋喷法施工。该方法插管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。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，高压水喷嘴边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，至设计标高后停止钻进。

5、浆液配置：水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比1.0，水泥浆比重1.49。搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥浆应在使用前30分钟制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到开始喷浆。喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。

6、喷射注浆

在插入旋喷管前先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。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。

旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。

喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，提升速度为260mm/min，直至距桩顶1米时，放慢搅拌速度和提升速度。保证桩顶密实均匀。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即检查排除故障，重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m，防止固结体脱节。

7、冲洗：

喷射施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。管内、机内不得残存水泥浆，通常把浆液换成清水在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。

8、重复以上操作，进行下一根桩的施工。

（三）施工注意事项：

1、施工前，要求检查旋喷管的高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，合格后方可喷射浆液。

2、喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。

3、旋喷过程中，冒浆量控制在10%～25%之间。

4、高压喷射注浆完毕后，应迅速拔出喷射管。

5、施工中做好泥浆处理，及时将泥浆运出。

6、相邻两桩施工时间间隔不小于48h，间距不小于4～6m。

7、质量检验在旋喷注浆结束28天后进行，检验桩的数量不小于已经完成桩数的2%～5%，不合格者进行补喷。

高压旋喷桩检查项目

（四）注浆工艺

高压旋喷桩注浆固结体的质量因素较多，当确定采用一定形式的高压旋喷注浆管法之后，注浆工艺是影响固结体的重要因素之一。

1、旋喷

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，待修好后，需向下搭接不小于500mm 的长度，以保证固结体的整体性。由于天然地基的地质情况比较复杂，沿着深度变化大，有多种土层，其密实度、含水量、土粒组成和地下水状态等，有很大差异和不同，若采用单一的技术参数来旋喷注浆，则会形成直径大小极不匀称的固结体，导致旋喷直径不一致，影响承载力。因此，针对不同地质土层的特征，要采取相对的措施来注浆完成。特别对硬土及粘土部位，深部土层要适当放慢提升速度和旋转速度或提高旋喷压力等。

2、复喷

在不改变旋喷技术参数的条件下，对同一土层作重复注浆（喷到顶再下钻重喷该部位），能增加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径或长度并提高固结体强度，复喷时全部喷浆，复喷的次数愈多固结体直径加长的效果愈好。

（五）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：

1、若水泥量剩余措施如下：

① 适当增加喷浆压力；

② 加大喷嘴直径；

③ 减慢提升速度；

2、若水泥量不够措施如下：

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；

针对本工程具体情况，每根桩分次进行搅拌，施工用水精确量取，确保定量的水和水泥比例进行拌制水泥浆，通过调整以上参数可保证水泥量满足设计要求；针对水泥浆下沉现象（水泥浆液密度较大），采取自桩顶向下3.0m 进行复喷，可保证桩体上部水泥土强度。

（六）冒浆处理

在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等，根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施。

1、流量不变而压力突然下降时，应检查部位的泄漏情况，必要时拨出注浆管，检查其封密性能；

2、出现不冒浆或断续冒浆时，或系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；如系附近有空洞、暗道，则应不提升注浆管，继续注浆直至冒浆为止，或拨出注浆管待浆液凝固后，重新注浆直至冒浆为止，必要时采用速凝浆液，便于浆液在注浆管附近凝固；

3、减少冒浆的措施

冒浆量过大的主要原因，一般是有效喷射范围与注浆不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致；

①提高旋喷压力（喷浆量不变）；

②适当缩小喷嘴直径（旋喷压力不变）；

③加快提升和旋转速度；

对于冒出地面的浆液，可经过选择和调整浓度后进行前一根桩返浆回灌，以防止空穴现象。

（七）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。

（八）确保桩顶强度

当采用水泥浆液进行喷射时，在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中，由于浆液析水作用，一般均有不同程度的收縮，造成固结体顶部出现一个凹穴，凹穴的深度随地层性质、浆液的析水性、固结体的直径和成孔深度因素不同而不同。单管旋喷的凹穴深度一般为设计桩径的1-1.5 倍。这种凹穴现象，对于地基加固是极不利的，必须采取有效措施予以清除。为防止因浆液凝固收缩而产生的凹穴现象，便于地基加固达到理想的效果，可采取超高旋喷（旋喷处理地基的顶面超过建筑基础底面）、返浆回灌等措施。

（九）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。

（十）施工质量控制要点

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°

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。

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。

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、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1:1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。

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。

7、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。

施工时严格按照经批准的试验参数施工，不得随意更改工艺参数。

①注浆时钻杆提升速率26cm/min；

②注浆时钻杆旋转速率25r/min；

③注浆高压注浆泵压力10MPa，风管压力0.8MPa。

8、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。

9、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。

10、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。

11、技术要求及质量标准

①施工过程中要经常对浆液质量进行检查，一般每根桩在施工过程中用浆液比重计抽样检测浆液浓度2次，并做好检测记录。

②施工过程中应根据对每根桩测量其钻杆长度以控制成桩长度符合设计要求。

③成桩允许偏差符合《检验标准》要求。

高压旋喷桩施工的允许偏差、检验数量及检验

三、施工注意问题及成品、半成品保护

1、钻机就位应平稳，立轴、转盘与孔位对正，高压设备与管路系统应符合设计及安全要求，防止管路堵塞，密封要良好。

2、对深层长桩应根据地质条件，分层选择适宜的喷射参数，保证成桩均匀一致。

3、注浆完毕应迅速拔出注浆管，桩顶凹坑应及时以水灰比为1:1的水泥浆补灌。

4、钻机成孔和喷浆过程中，应将废弃的加固料及冒浆回收处理，防止污染环境。

5、施工期间应设置安全警示，并规划警界区。高压管路附近非施工人员不得逗留，以免产生安全事故。

6、由于高压旋喷桩桩体强度较低，开挖桩头时必须采用人工开挖，切不可利用机械野蛮施工，以免造成桩身质量问题。

7、破除桩头不得采用重锤等横向侧击桩体，以防造成桩顶标高以下桩身质量问题。

结束语：对于任何一个工程质量控制是关键，对于高压旋喷桩作为隐蔽工程更要重视，各项控制措施切实落实到位，才能取得良好的效果。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。