全方位介绍高压旋喷桩

高压旋喷桩施工技术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，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗水的目的。

工艺特点

（1）施工机具设备简单，施工简便。

（2）具有较好的耐久性，且料源广阔，价格低廉。

（3）噪声小，无污染。

适用范围

（1）受土层、土的粒度、土的密度等因素影响，可广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质黏土、粉土、砂土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多种土层。

（2）可作为既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可以作为基础防渗之用。

（3）可作为施工中的临时措施（如深基坑侧壁挡土或挡水、止水帷幕等），也可作为永久建筑物的地基加固、防渗处理。

一、高压旋喷桩的分类及加固机理

高压旋喷是高压喷射注浆法的一种，是将带有特殊喷嘴的注浆管插入设计的土层深度，然后将水泥浆以高压流的形式从喷嘴内射出，冲击切削土体。土体在高压喷射流的强大动力等作用下，发生强度破坏，土颗粒从土层中剥落下来，与水泥浆搅拌形成混合浆液。一部分细颗粒随混合浆液冒出地面，其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下，按一定的浆土比例和质量大小，有规划地重新排列。这样从下向上不断地喷射注浆，混合浆液凝固后，在土层中形成具有一定强度的固结体，并且固结体呈圆柱体。

高压旋喷桩的基本工艺类型有：单管法、二重管法、三重管法和多重管法等四种方法。使用较多的是单管法和二重管法。

单管法是利用钻机把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20KPa左右的压力，吧水泥浆从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定的固结体。（单管法成桩直径较小，一般为0.3-0.8m）

二重管法是使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20KPa左右的浆液，从内喷嘴中高速喷出。在高压浆液和它外环气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。（二重管法成桩直径为1.0m左右）

三重管法：分别输送水泥浆液和空气及高压水。在以高压泵等高压发生装置产生20MP左右的高压水喷射流周围，环绕一股0.7MPa左右的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再另由泥浆泵注入压力2-5MPa的浆液填充，当喷嘴作旋转和提升运动时，便在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体。（三重管法成桩直径较大，一般在1-2m，但桩身强度低，一般在0.9-1.2MPa）

二、高压旋喷桩施工方案（单管法）

1、主要施工机具设备

单管法高压旋喷桩主要的施工机具设备包括：高压泵、钻机、浆液搅拌器等。

2、旋喷材料

旋喷用的水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。水泥浆水灰比为1:1，稠度过大，流动缓慢，喷嘴常易堵塞，增加排除故障时间，影响施工进度。稠度过小对强大有影响。为消除离析，一般加入水泥用量3%的陶土、0.9%的碱，以免堵塞管路和喷嘴。

3、施工工艺及方法

（1）测量放样

首先清理、整平场地，然后依据布桩图，使用全站仪对施工桩位进行标记。

（2）试桩及确定工艺参数

为保证施工质量须进行试桩，以校验和确定施工工艺参数是否合理。通过试桩确定成桩直径为800mm的高压旋喷桩施工工艺参数如下：

注浆管：提升速度为15cm/min

旋转速度为17转/min

浆液压力：20Mpa；流量>60L/min

水灰比：1:1

（3）钻机就位

将钻机安放在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，纵横向偏差不得大于20mm。为保证钻孔达到规范要求的垂直度偏差1%以内，钻机就位后，必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好桩机。

（4）钻孔插管

钻孔插管是将喷管插入地层预定的深度。在钻孔插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，若压力过高，则易将孔壁射塌。

（5）旋喷管插入预定深度后，自下而上进行喷射作业，成桩过程中严格按试桩工艺参数控制。施工过程中值班技术人员注意时刻检查浆液初凝时间（正常时水灰比1:1初凝时间为2小时左右）、注浆流量、压力、旋挖提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。当浆液初凝时间超过2小时应及时停止使用该水泥浆液。

（6）冲洗器具

喷射作业完成后，应吧注浆管等机具设备冲洗干净，管内，机内不得残存水泥浆。冲洗方法是将浆液换成水，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。

（7）移动机具

把钻机等机具设备移动新孔位就位。

4、施工工艺要点

（1）旋喷前须检查高压设备和管路系统，其压力和流量表必须满足设计要求。下管前必须检查注浆管路是否畅通，接头密封是否良好。

（2）在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水边插管，水压一般不超过1MPa。

（3）当喷管插入预定深度后，由下而上进行喷射作业，喷射注浆时要注意，待估算水泥浆的前锋已流入喷头后（一般2-4秒）方可开始提升注浆管。值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量等技术参数，控制转速、提速。拆卸钻杆继续喷射时，保持钻杆有0.3m的搭接长度，不得使喷射固结体脱节。深层旋喷时，先喷浆后旋转和提速，以防注浆管扭断。

（4）重复喷射：在不改变喷射技术参数的条件下，对同一孔位做重复喷射，既能增加土体破坏的有效长度，从而加大固结体的直径或长度和提高固结体强度，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。

（5）施工时，加强前台与后场供浆配合密切，后场停止供应时，应及时通知前台，防止断桩和缺浆。再次供浆时，喷头需插入到停浆点0.5m以下，待恢复供浆时再提升。如停止时间超过3小时，需将输浆管卸下进行清洗。

（6）所用水泥浆，水灰比不得随意更改，要保证水泥质量，水泥要过筛，其细度应在标准上的筛余量不大于15%，禁止使用受潮，过期的水泥。

（7）喷射注浆孔与高压泵距离不能过长，防止高压软管过长，沿程压力损失增大，造成实际喷射压力降低。

（8）为保证桩头的施工质量，旋转提杆至标高以下1m喷射提升时，采用慢速，控制在10cm/s以内。

（9）喷射结束后，若发现浆面下降应立即在喷射孔内进行静压充填，直至浆液面不再下流为止。

三、质量控制措施

1、施工前先打一组试桩（3根），从而确定施工的各项参数，如钻进速度，提升速度和旋转速度等，确定机械需配备的人员。开工前组织施工人员进行技术交底，施工中根据质量工程要求召开质量专题会，不得使用不合格的施工机具及不合格或失效的水泥。

2、钻机开孔前必须复核孔位、孔距，检查钻机的水平度、轴垂直度。钻进时应避免钻机的剧烈振动，跳动及钻杆摆动，确保钻机垂直度。

3、控制旋喷的压力和提升及旋转速度，确保加固范围内每一深度的喷浆饱满。

4、用比重秤或比重计来检查拌制的水泥浆是否符合设计要求。技术人员应经常检查每延米用浆量和水泥用量是否满足要求。

5、钻到终孔深度后，技术人员应及时检查验收孔深及孔斜率，以确保以上技术指标达到设计要求