高压旋喷桩施工工艺

刁华辉

摘要：随着我国经济建设的不断加快，对基础设施建设提出了越来越高的要求。在软土地区进行地基处理时，传统的方法已经无法满足工程需要，因此高压喷射注浆技术应运而生并得到广泛应用。目前国内外学者和工程师们都致力于研究高压旋喷桩这一新型地基加固技术，取得了显著成果。本文重点研究高压旋喷桩施工工艺，提出若干建议，旨在不断提高我国高压旋喷桩施工工艺质量和水平。

关键词：高压旋喷桩；施工；工艺；应用

前言：近年来，高压旋喷桩施工技术在我国也得到迅速推广与应用，特别是在沿海及软弱土层地区的高层建筑、桥梁、隧道、路基等工程项目中得到了广泛使用。实践证明，采用高压喷射注浆法能够有效地提高地基承载力，减小沉降量，降低压缩性，防止流砂和管涌等不良现象发生，具有广阔的应用前景。

一、高压旋喷桩的特点

(1)适用范围广。在各种土层中都可以进行加固，尤其是软土地基、黄土地基和杂填土地基等处理效果更佳。(2)设备简单轻便，操作方便。采用钻机钻孔后再利用高压喷射装置将水泥浆或其它固结材料喷出并与原地基形成复合体，不需要其他特殊机械设备[1]。(3)成桩质量高。由于高压旋喷桩所使用的原材料为水泥浆或者固化剂，其凝固时间短且早期强度较高，能够迅速地使松散的土粒凝结成为一个整体，从而提高了基础的承载力和稳定性。(4)环保节能。高压旋喷桩不会产生噪音及震动，对周围环境影响小，同时也减少了废弃泥浆的排放量，具有良好的环保效益。

二、高压旋喷桩施工工艺分析

（一）高压旋喷桩施工准备工作

(1)场地平整。在进行高压旋喷桩施工前，需要对现场的场地进行整平处理，保证地面坚实、平整，无明显起伏和障碍物存在。同时还需将地下管线等设施进行迁改或保护，以确保施工过程中不发生任何安全事故。 (2)设备检查与调试。为了保障高压旋喷桩施工质量及进度，应对参与施工的所有机械设备进行全面检查并试运转，确保其处于良好状态。同时，应按照设计要求确定各项技术参数，包括喷射压力、旋转速度、提升速度以及注浆量等，并做好相应记录。 (3)材料选用。高压旋喷桩施工所使用的水泥宜采用425号以上普通硅酸盐水泥；水灰比控制在0.6～0.8之间；掺合剂可选择优质粉煤灰和减水剂等。此外，还需根据地质情况选择适当的旋喷材质和成桩方式[2]。

（二）高压旋喷桩施工注意事项

(1)在进行高压喷射注浆时，应严格控制水泥、水玻璃等原材料的配合比。 (2)为了保证成桩质量和提高固结体强度，必须对土层进行加固处理。 (3)当钻杆提升速度过快或旋转速度过大时，会造成喷嘴堵塞或者地面隆起现象，影响正常钻进。因此，要适当调整钻机转速与提升速度。 (4)在进行高压喷射注浆过程中，如发现漏气、冒浆等异常情况，应立即停止作业并采取相应措施进行处理。 (5)高压喷射注浆结束后，应对孔洞周围进行回填灌浆，以确保工程整体稳定性。

（三）高压旋喷桩施工质量控制

(1)成孔。在进行高压喷射注浆时，要保证钻孔的垂直度和直径大小符合设计要求，否则会影响后续工序的开展以及工程整体的稳定性。因此，在钻进过程中应随时检查钻杆、钻头是否发生偏斜或弯曲等情况，发现问题及时纠正处理；同时还需注意保持护筒内水位高度不低于地下水位线。 (2)下管。为了确保管道内部畅通无阻，避免堵塞现象的出现，需要采用优质无缝钢管作为输送介质的主管道，并将其置于预定深度处。在安装前应对管道接口进行认真检查，对于存在缺陷或者破损的部位应及时修补或更换。 (3)试压与冲洗。完成高压喷射注浆后，应对整个系统进行严密的试压试验，以检验各部分连接及密封性能是否良好。同时，为了防止地表水渗入地下造成环境污染，还需进行地面排水作业，将多余水分迅速排出。 (4)移位与清洗。当高压旋喷桩达到一定长度或时间节点时，需要采取相应措施将其从原位置移开，并进行必要的清洗工作。移除过程中应严格按照规范要求操作，避免损坏周围环境或造成其他安全事故。

三、高压旋喷桩施工工艺的应用

（一）工程概况

本文以深圳市东部海堤重建工程（三期）官湖段海堤为例，该项目位于海边，地质特殊复杂，主要以中粗砂为主，砂层中夹有圆砾和块石，且受潮水涨落等环境影响。在进行地基加固处理时，采用了高压旋喷桩技术对砂加石地基进行加固。 高压旋喷桩是一种新型的地基加固方法，具有环保、高效等优点。其原理是将带有特殊喷嘴的注浆泵送到土体中，通过高速喷射形成一定直径和深度的圆柱形固结体，提高土层的强度和稳定性。与传统的水泥搅拌桩相比，高压旋喷桩不仅能够快速有效地加固软弱地基，还可以减少环境污染和资源浪费，如图1。

图1 海堤断面图

在实际操作过程中，首先需要确定合适的钻孔位置并标记，然后按照预定方案进行钻机就位。接着启动注浆泵开始注浆，同时开启高压阀门，使得浆液经过高压喷嘴加速喷出，冲击破坏周围土体，最终形成一定直径和深度的圆柱形固结体。在整个施工过程中，要注意控制各项参数，确保施工质量符合要求。

（二）施工方案

本工程采用“二重管法”进行高压旋喷桩施工。具体步骤如下： (1)测量定位：在正式施工前，对需要加固处理的区域进行准确的测量和定位，确定好钻孔位置、深度等参数。同时还需做好标记工作，以便后续检查和核对。 (2)钻机就位：将钻机移动到指定地点并调整水平度，保证机身平稳牢固。然后按照设计要求安装好喷射装置及其他辅助设备。 (3)制备浆液：根据地质条件及现场试验结果配制合适的泥浆，一般情况下掺入适量的外加剂，使其具有良好的流动性和稳定性。 (4)钻进成孔：使用旋转式钻头开始钻进作业，待到达预定深度后，适当提升钻杆，继续钻进一定距离，直到达到设计要求的直径或标高。为确保成孔质量，应控制进尺速度，避免因速度过快导致塌孔或缩径现象发生。 (5)清洗注浆管道：完成一根桩的施工后，及时清理干净喷射出来的土屑和杂物，再用清水冲洗管道，以防止堵塞管道影响正常注浆。 (6)移位：当所有桩体都施工完毕后，将钻机移至下一个待加固区域重复上述工序。

（三）施工过程

(1)测量定位。在进行高压旋喷桩施工前，需要对场地进行精确的测量和定位工作。首先要确定好钻孔位置，然后再根据设计要求确定注浆孔位、深度等参数。为了保证成桩质量，还需准确地计算出每个孔洞的体积以及土体加固所需水泥用量。 (2)钻机就位。将钻机移动到指定的位置后，应该先进行设备检查与调试，确保其正常运转并符合工程要求。接着按照规定的顺序排列开钻，同时注意保持机身平稳，避免发生倾斜或位移现象，如图2。

图2 高压旋喷桩施工示意图

(3)喷射灌浆。当钻进达到一定深度时，即可开始喷射灌浆。喷射灌浆采用PVC管材作为主要输送介质，通过输料泵将材料送至高压喷嘴处，由高压喷嘴喷出高速射流冲击破坏土体，使土体内部形成固结体，从而提高地基承载力。 (4)移位。完成一次喷射作业后，需要及时将钻具提出地面，清理干净管道内残留物，以免影响下次使用效果。随后可以进行下一阶段的施工，但是必须保证已经完成的部分不会受到干扰或者损坏。 (5)清洗设备。在整个施工过程中，会产生大量的废水、泥浆等废弃物质，如果不及时有效处理，将会严重污染环境，危害人体健康。因此，在结束一个区域的施工任务后，需要立即对相关设施进行冲洗，清除杂物，防止出现二次污染。

四、高压旋喷桩施工工艺方法

本文采用了高压旋喷技术对软土地基进行加固处理，通过现场试验及监测数据分析得出以下结论： (1)高压旋喷桩具有较好的挤密作用和一定的承载力提高效果。在成桩过程中，土体受到高速喷射流的切割、冲击和振动等多种复杂作用，使其颗粒间发生位移和重新排列，从而形成较大直径的固结体，达到地基加固的目的。同时，由于高压旋喷桩是一种无震动、无噪音、无污染的环保型施工方法，因此该技术适用于土质条件较为软弱或存在液化可能性的工程项目。 (2)影响高压旋喷桩质量的主要因素包括地质条件、钻机设备性能、水泥浆配比和注浆压力等。为保证高压旋喷桩的正常施工，应严格控制以上参数并加强现场监控量测工作。 (3)高压旋喷桩加固后可有效地改善软土地基的力学性质，增强其抗剪强度和稳定性，降低沉降变形量，提高道路路基的整体稳定性和安全可靠度[3]。

与此同时，在高压喷射注浆过程中，应注意控制好压力、流量等参数。当钻杆提升速度过快时会导致水泥浆液从喷嘴处喷出，影响成桩质量；而当钻杆下降速度过快时则容易造成喷嘴堵塞现象，同样影响成桩效果。因此，合理地掌握钻进速度和喷嘴升降速度是非常重要的。在选择原材料时应优先选用优质的掺合料，以提高混凝土强度和耐久性。同时还要严格按照配合比设计要求添加各种材料，不得随意增减水量或改变配比。此外，还需加强现场管理，确保各项工序有序衔接，避免出现中断或窝工现象。

五、结束语

综上所述，随着科技水平不断进步和工程实践经验的积累，相信未来将会有更多更先进的高压旋喷技术被应用于实际工程建设中。我们也将继续关注该领域的最新发展动态，积极探索新的施工方法和工艺路线，为推动我国建筑事业持续健康发展做出更大贡献。

参考文献：

[1]贺为民.深层搅拌桩复合地基及止水帷幕研究与应用[D].中国地质大学（北京），2008.

[2]孙鹏.钢筋混凝土钻孔灌注桩与高压旋喷桩组合结构在深基坑支护中的作用[D].2015-04-21.

[3]卵漂石地层深基坑高压旋喷桩止水帷幕施工工艺[J].鲁鸿福,王丽梅.探矿工程(岩土钻掘工程).2015(08).

[4]沿海深基坑工程高压旋喷桩施工质量控制[J].周全.石家庄铁路职业技术学院学报.2015(02).