复杂地质条件工程项目中超深旋喷桩的应用研究

韩春凯

摘 要：随着建筑业的快速发展，施工条件的复杂性问题与日俱增，本文以复杂地质条件下工程项目中超深旋喷桩的应用为研究课题，提高超深旋喷桩技术的应用效果，提出相应的改进方案，增强其施工质量，为建筑行业的发展以及实际施工中问题的解决提供支持和借鉴。

关键词：复杂地质条件;超深旋喷桩;安全性;质量保证

现在建筑工程的数量和规模在不断增加，面临的施工环境也越发复杂，为保证工程质量和安全，尤其是一些复杂的地质条件下，工程项目更需注重实际情况，然后针对性的开展建筑工作，保证基础的稳定性。

一、国内外研究现状

（一）高压喷射注浆法起源于日本，日本对其进行了深入研究，把高压喷射注浆法、深层水泥搅拌法结合在一起，并使用机械搅拌和射流搅拌，研究出了深层喷射搅拌混合法;美国一些建筑大学的教授经过研究后，认为高压喷射注浆还要注意压力、浆液的凝固时间、搅拌温度的控制;德国对高压旋喷桩技术使用的最佳条件进行了确定，保证相关技术的使用效果最大化。

（二）我国高压旋喷技术的使用最早出现在70年代，主要在铁路、冶金以及市政等领域应用;孙叔庆等发表了《复杂地质条件下超深旋喷桩的工程应用研究》，提出了质量控制与检测方面的方法和措施;尹振宇等发表了《填海区复杂地质条件下旋喷桩止水帷幕施工技术》，证明使用旋喷桩防水效果良好，并对相应的设计和施工方案进行了介绍。总之，我国在高压旋喷技术应用研究方面还要提高，尤其要加强理论方面的研究。

二、超深旋喷桩技术

（一）常见工艺类型，高压旋喷桩最常见的工艺类型有单管法、二重管法和三重管法三种。单管法是指注浆管内部只含有单根管路，压力控制在20-30Mpa，使浆液与冲击剥落的土体进行混合凝固，其成桩直径为0.4-0.5m，固结体直径小;二重管法使用的是双通道注浆管，可同时喷射压缩空气、浆液，能使高压气流围绕在水泥浆液的四周，降低能量损耗，增强对土地的破坏能力，固结体直径达0.8-1.2m;三重管法输送的介质为水、浆液、压缩空气，输送高压水和空气压力的方式与其他几种方法相同，不同的是喷嘴还需再次旋转、提升，其固结直径达1.2-1.8m。

（二）技术特征，适应性强，高压旋喷桩可用于地质条件复杂的施工环境，对土层结构方面的要求较少;操作便捷，只需钻一个孔径为50mm～108mm的小孔，能减少工作量，缩短工期，降低工程造价;材料价格低廉，浆液以水泥浆为主，价格低廉;可控性较强，其在具体施工过程中，可控制浆液的浓度、喷射压力、喷射速度等，保证固结体形状满足设计需求;降本增效，高压旋喷桩可降低材料的浪费，提高资源利用率;安全性较高，旋喷桩的高压设备都设置了安全阀，遇紧急情况，阀门会自动开启，避免造成事故;环保效果较好，整个施工过程对环境破坏较小、噪音底，所用材料对地下水不存在污染。

三、超深旋喷桩技术应用实例

（一）工程概况，新建项目为11#楼、13#楼住宅楼，位于A3地块东侧，A3地块东侧为素土深回填区（15米），原始地貌西高东低，现需对东侧深回填土及以下杂土全部挖除，进行地基处理。根据岩土勘察报告，本工程素回填土以下杂土开挖深度为6.5～16.8米。

（二）地质情况，本区出露的地层有古生界奥陶系、石炭系、二叠系和新生界上第三系、第四系。据现场勘察资料，11#、13#建筑场地的的钻孔柱状图，如图3-1所示。

根据专家组对本工程地质情况分析，得出结果：1）该地层结构复杂，使用超深旋喷桩技术能较好保证其施工安全及质量;2）超深旋喷桩技术在这一工程中应用具有优势，其抗灾能力强，生态效果好。

（三）基坑维护情况，据以上资料，该工程的基坑开挖深度在30m以上，考虑成本、质量、安全等因素，对该工程的基坑围护拟使用钻孔灌注桩+止水帷幕或地下连续墙，现对其进行对比选择。

使用地下连续墙的优势：1）地下连续墙止水效果好，可防止渗透带来的基础结构稳定性损害;2）风险、占用空间较小，工程量低，节约施工成本，但这一技术也存在一些缺点，如使用这一技术需进行壁槽加固，会增加施工复杂性;钻孔灌注桩平面布置限制小、灵活性强，缺点是整体性较差，止水帷幕可提升其结构的稳定性，对施工环境有较强适应性。

综上，鉴于该工程地质结构复杂，使用地下连续墙施工难度较大，会增加施工质量、安全方面的困难，固本工程采用钻孔灌注桩+止水帷幕的围护结构。

外侧桩间隙使用φ600@300超深旋喷桩进行止水處理，止水帷幕宽度设计在2000mm，桩底进入砂岩深度为1.2m以上，桩底标高为-59～63.5m。超深旋喷桩需要进入砂岩当中，普通施工机械和操作难以达到理想的施工目标，经过研究提升高压旋喷桩机架的高度，使其超过30m，主副钻杆的长度分别为24.0m和11.0m;改进钻头和水路，将一般水气侧面喷射的形式改为斜向下喷射的形式，这样可以形成较强的土体破坏力，更容易对一些坚硬的土体进行钻孔，避免土体对钻头产生的损害。

经专家分析，决定使用钻孔取芯的方法对其检测，以10m为一个区段，取芯数量总计为11个。结果表明，处于软土层的样本，水泥浆完全置换了原土层，强度较高，在砂岩层部分，凝结成混凝土块的部分较长，强度较大，这就证明这一技术的应用效果良好，达到了实际的技术要求。

四、超深旋喷桩技术应用的建议

高深旋喷桩技术的应用，要注重创新，如改变原有钻头、提高钻架高度、使用卫星定位系统进行孔位的选择等，提高旋喷桩的应用质量;还要体现在对相关设备的改进，提高其性能和质量，保证其使用效果。

五、结语

超深旋喷桩技术对于复杂地质环境具有较强的适应性，在实际应用过程中效果良好;超深旋喷桩技术要注重全管控，对孔位、标高、浆液配比、旋喷速度、角度、钻头、机架高度、压力情况等都要进行不断的研究和完善，提高实际应用效果;对工程的实际地质情况也要进行详细勘察，超深旋喷桩技术的应用还要与其他技术结合在一起，才能更好的发挥其效果。

参考文献：

[1]孙叔庆， 王传利， 李永生，等. 复杂地质条件下超深旋喷桩的工程应用研究[J]. 浙江科技学院学报， 2013.

[2]施利斌. 超深旋喷桩在复杂地质条件下的工程应用研究[D]. 浙江工业大学， 2015.