高压旋喷桩施工技术简述

（忻州市水利工程建筑公司 山西忻州034000）

1 工程概况

某水库水闸闸基部分地层主要为饱和状态的低液限黏土和卵石混合层，其地基承载力为85～100 kPa，强度较低，故无法满足闸体对地基承载力要求。为了解决此问题，设计方案采用了施工工艺简单、工期短、造价低的高压旋喷桩对闸基进行加固处理。设计方案中该闸基加固处理尺寸为长52 m，宽23 m，闸基区共设高压旋喷桩1 223 根，桩长10 m，直径为1 000 mm，桩间距2 200 mm，呈梅花形布置，深入岩基≥0.5 m，单桩竖向抗压承载力≥650 kN，复合地基承载力≥250 kN。桩位布置如图1所示。

图1 桩位布置图

2 高压旋喷桩施工

2.1 高压旋喷施工工艺

旋喷桩复合地基是以桩体及桩间构成的复合地基，其原理是利用钻机钻孔至设计桩孔深度，然后采用通过钻杆端头横向高压喷嘴强制浆水泥浆液与周围土体混合，形成连续的强度较高的水泥加固体，以此来改善闸基土力学性质，提高闸基的抗压和抗剪强度，从而满足闸基承载力要求，使其在闸体结构承压下不被破坏和产生过大变形。高压旋喷桩施工基本工艺：场地平整→测量放样→沟槽开挖→桩机就位→水泥浆液拌制→钻孔成桩施工→质量检查，以此循环完成全部桩体施工。其施工工艺流程如图2所示。

图2 高压旋喷桩施工流程图

2.2 高压旋喷基本参数

根据设计方案，卵石混合土层采用“二管法”施工，施工孔径为110 mm，粉质黏土层采用“三管法”施工，施工孔径为150 mm。根据试桩试验结果及相关规范要求，确定的最终施工控制参数见表1。

2.3 场地平整和测量放样

进行场地平整，应清除施工区域内影响施工的地上及空中障碍物，确保高压旋喷机能够正常就位和工作。

放样前先对设计移交桩点进行复核，并建立施工测量控制网。测设专业技术人员根据设计图纸对各排桩及各桩点中心进行实地放样，采用灰线和灰点做好标记，桩线、桩心平面位置偏差应控制在5 cm 以内。放样时从每排桩起点桩开始依次放样，中间用定位线标记，每个标记中心即为桩心，间距为2 200 mm，放样完成后再次校验，确保桩位定位准确。放样完成后，及时向施工人员进行交底和移交，以利于对测设桩点的保护。

表1 高压旋喷桩施工控制参数表

2.4 沟槽开挖和定位校验

沟槽采用人工配合机械开挖方式，施工时应准确控制沟槽开挖边线，挖除土方应及时进行清运处理，保证高压旋喷设备就位后能够正常工作。然后对桩排中线与高压旋喷孔中心点进行定位校验，确保桩排和桩位的准确。

2.5 桩机就位和垂直校正

钻机就位应有专人指挥，移动前应对现场环境进行仔细观察，在钻机行走线路上、地面就位处和上空如有影响钻机作业的障碍物应及时进行清除，移位过程应保持平稳安全。钻机就位后，测量人员应再次复核定位线和桩位。

桩机定位后，应对桩机的垂直度进行矫正，可通过高压旋喷机机身自带的调平装置调整机身的水平度与垂直度。本工程高压旋喷桩设计采用一钻到底方式，由于桩孔较深，在钻孔开始前、每次钻杆连接后应检查并调整钻杆垂直度，以确保钻孔质量符合要求。

2.6 水泥浆液拌制

水泥浆液采用机械拌制，拌制时要严格控制配合比，水泥和水应经过称量确重。施工时水泥浆液拌制一般采用体积比，根据制浆机桶身容积计算出每次制浆所用水泥和水的重量，然后确定每次浆液拌制的水泥用量，在制浆机桶上内壁上用油漆笔标注水高度，注水至标线时停止注水缓慢加入水泥（水泥用量经计算确定，且每盘固定）开时搅拌，拌制时间一般为3～5 min。本工程高压旋喷桩施工浆液采用42.5 普通硅酸盐水泥，水灰比为1∶1，浆液用量根据单桩体积计算确定。

2.7 钻杆下沉、提升、喷浆

钻杆下沉时应严格控制钻杆的垂直度，当钻杆下沉至设计桩底标高后，开启高压浆泵，以12 转/min 的速度原位旋转喷射，当孔口泛出浆液时开始提升钻杆，提升速度土层为5 cm/min，卵石混合层为11 cm/min。当钻头提升距设计桩顶标高1 m 时，应降低提升速度和泵压，提升至桩顶标高静喷30 s 后结束喷射，至此完成单桩作业，以此循环完成全部桩体施工。

2.8 高压旋喷施工质量保证措施

高压旋喷桩施工质量控制主要有几个方面：旋喷孔位放样符合要求，平面位置偏差不得大于5 cm，孔深偏差不得大于10 cm；水泥浆液应严格按照要求配制，并在施工过程中按规定频率（每班三次）对浆液浓度进行测试；设备移位时应减少相邻工序时间间隔，以保证桩体之间的连接性；如提旋喷浆过程中因故中断，恢复施工时应原位下沉40～50 cm 后再行旋喷。

2.9 高压旋喷桩质量检验

高压旋喷桩质量检验方法一般有：开挖检查、钻孔检查、荷载试验以及无损检测等方法。施工完成后，对桩体进行抽样开挖检测，桩体直径和桩中心位置均符合设计和规范要求。桩龄到期后，按规定频率抽取13 根39 组，进行钻孔抽芯检测，同桩上、中、下各取一组样体（低液黏土层、卵石混合土层均抽样），低液限黏土层检测结果均在3.1～5.2 MPa 之间，均大于设计要求值1.5 MPa，卵石混合层检测值均在3.8～7.8 MPa之间，也均大于设计要求值3 MPa。单桩复合地基承载力共检测7 根，合部达到了设计要求值250 KPa 以上。同时，辅以地质雷达进行无损检测，检测结果也合部满足设计要求。

3 结语

采用高压旋喷桩对水工建筑物不良地基进行加固处理，可以较大地提高其地基承载力，有效地解决地基承载力不足的地质问题，且具有施工较为方便、工期和造价相对较低等特点，因此可向其他工程进行推广应用。