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摘要：本文结合工程深基坑支护结构的项目实例，介绍了三重管高压旋喷桩作为止水帷幕的工作原理、施工工艺与质量控制措施。
关键词：深基坑；三重管高压旋喷桩；工作原理；施工工艺；质量控制。
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
在城市建筑深基坑工程中，由于受到周围地形和环境的制约，需要采用基坑支护结构以保证基坑四周土体的稳定与地下结构的正常施工及邻近建筑物和构筑物的安全。在地下水位较高时，支护结构又必须同时解决好挡土和止水的问题。旋喷桩自问世以来，得到了广泛的应用并不断的发展完善，由单管发展到双重管、三重管，由垂直旋喷发展到水平旋喷。三重管旋喷桩因其喷射压力高，成桩直径大，施工质量稳定成为复杂地质条件下止水帷幕的首选。
2 工程概况
金墩路规划道路位于汉口火车站东侧，北起红旗渠路，南至发展大道，全长1098.1m。为联系汉口火车站南北广场的重要通道，道路下穿汉口火车站东咽喉，采用2-13.5m分离式箱形框架桥。桥址原为湖塘分布区，地貌上属于长江Ⅰ级冲积阶地区。基坑开挖范围内多为淤泥质粘土和粉质粘土。地下水主要为承压水，埋深1.0m-1.3m。基坑开挖为垂直开挖，深度在10-12m，采用钻孔灌注桩加钢管支撑的围护结构形式，止水帷幕为φ800@600的单排咬合三重管旋喷桩。
3 工作原理
三重管高压旋喷桩就是利用三重管高压旋喷桩机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体，从而达到改良土壤加固地基和止水帷幕的目的。三重管旋喷桩机主要由导流器、三重钻杆和喷头三部分组成，它能同时输送水、气、浆三种介质而互不相串流的特点。
4 旋喷桩施工准备
清理施工现场的地下、地面障碍物，场地平整度基本要求±100mm，对地下障碍物尽量清除，以免影响施工效率，场地平整标高应比设计确定的桩头标高再高出不少于1000mm。依据施工总平面图、设计图纸编制施工方案，确定施工工艺，预先挖设排浆沟，确保施工中废弃的返浆能够排入排浆沟中。
5参数确定
根据设计要求，结合地层情况，通过试验桩成桩效果，分析评定后确定施工工艺参数：空气压力0.7Mpa；高压清水压力25-28Mpa；水泥浆压力3.0Mpa；水灰比0.8；钻杆提升速度10cm/min。
6工艺流程及操作要点
旋喷桩施工工艺流程：测量定位—钻机就位—开启水泵钻进—制备水泥浆液—边旋喷边提升—冲洗机具—钻机移位。
（1）测量定位。由专业测量员承担测量定位工作，使用全站仪和水准仪，钢卷尺定位，桩位用钢筋标出，施工定位时要重新复测桩位，保证桩位误差不大于50mm。
（2）钻机就位及钻进。钻机就位机座应平整、稳固，立轴与孔位对正,确保成孔质量、成孔深度。检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求，注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，注浆接头密封完好
钻机就位后，在空压机、清水泵、泥浆泵低压状态下，将喷头送至设计标高，在成孔过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，边射水边插管。
（3）旋喷注浆。旋喷注浆时要注意设备启动顺序，应先空载启动空压机，待运转正常后再空载启动高压泵，同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值，风、水畅通后，才开动注浆泵，待泵量泵压正常后开始注浆，待水泥浆流出喷头后，提升注浆管，自下而上喷射注浆。
深层旋喷时，应先喷浆后旋转和提升，在桩端有坐喷时间，以保证桩端质量。喷射注浆中需拆除注浆管时，应停止提升和回转，同时停止送浆，逐渐减少风量和水量，最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时喷射注浆的孔段与前段搭接，防止固结体脱节。
旋喷时要做好压力、流量和冒浆等各项参数的测量工作，并按要求逐项记录。如冒浆量大于注浆量20%或完全不冒浆时，应查明原因和采取相应措施后，再继续旋喷。
在旋喷过程中，注意喷嘴局部或全部被堵，否则要拔管清洗后重新进行旋喷。
喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。
（4）清洗机具、移位
旋噴提升到设计标高后，及时用高压水将注浆管等机具冲洗干净，管内和机内不得残留水泥浆，冲洗干净后，将钻机移到新的桩位上，施工下一根桩。
7施工作业要点
(1) 旋喷施工应间隔2～3桩跳孔施工。
(2) 施工过程中应对附近地面、地下管线的标高进行监测，当标高的变化值大于±10mm 时，应暂停施工，根据实际情况调整压力参数后，再行施工。
(3)制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。
(4)开始时，先送高压水，再送水泥浆和压缩空气，在一般情况下，压缩空气可晚送30s。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射。
(5) 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，以防桩柱中断，同时立即进行检查，排除故障；如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复核。
（6）旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。对于地层中有较大孔隙引起不冒浆，则可在浆液中掺入适量的水玻璃，缩短凝固时间,使浆液在一定范围内快速凝固。需要扩大加固范围或提高强度的工程可采取复喷措施，即先喷一遍清水，再喷一遍或两遍水泥浆。
（7）钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。
（8）在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。
(9)喷到桩高后应迅速拔出浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。相邻两桩施工间隔时间应不小于48h，间距应不小于4～6m。
(9)旋喷深度、直径、垂直度、抗压强度和透水性应符合设计要求。旋喷桩作为止水帷幕时，垂直度控制尤为重要，也是止水帷幕成败的一个关键。若垂直度不能满足设计要求，造成旋喷桩与灌注桩不能有效的搭接，外界的水就会透过帷幕进入基坑内，从而影响止水的效果。因此施工时要严格控制旋喷桩的垂直度在1%范围内。旋喷桩施工完成28天后，通过钻心取样，检查工程的施工质量。
8施工质量保证措施
（1）施工前的检查。在施工前对原材料、机械设备及工艺参数等进行检查，探明地下障碍物，保证钻井效率及喷射质量。
（2）施工过程中重点检查内容：钻杆的垂直度及钻头定位；水泥浆液的配合比；钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；喷射注浆时的压力、注浆速度及注浆量；孔位处的冒浆情况；喷嘴下沉标高。
(3)根据施工图纸对高压旋喷桩放样进行复核,以保证桩位准确。
(4)高压旋喷桩槽开挖要求侧壁施工面整齐，一般挖至自然地坪以下50cm左右，清除地下障碍物必须彻底。
(5)施工过程中，控制提升速度。前台操作与后台供浆密切配合，供浆必须连续，防止断浆和缺浆。
(6)由专人严格按级配配制水泥浆，确保水泥浆性能符合设计要求。
(7)严格按设计要求施工，使桩与桩搭接成壁，保证整体抗渗能力。
(8)当喷浆口达到桩顶高度时，继续喷浆上提0.5m，以保证桩顶质量。
(9)专人记录原始施工资料，施工情况有据可查。
9结语
施工完成后，通过对现场基坑开挖后检验证明，高压旋喷桩止水帷幕与灌注桩相结合的支护结构的挡土挡水效果是比较好的，深基坑开完后土体稳定，无透水涌水现象发生。
参考文献
[1] 王星华.地基处理及加固.长沙：中南大学出版社，2002.
[2]住建部. JGJ79-2012建筑地基处理技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2012.
[3]住建部. JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程.北京：中国建筑工业出版社，2012.
作者简介：
张甫，男，1987年出生，本科学历，助理工程师。
关键词：深基坑；三重管高压旋喷桩；工作原理；施工工艺；质量控制。
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
在城市建筑深基坑工程中，由于受到周围地形和环境的制约，需要采用基坑支护结构以保证基坑四周土体的稳定与地下结构的正常施工及邻近建筑物和构筑物的安全。在地下水位较高时，支护结构又必须同时解决好挡土和止水的问题。旋喷桩自问世以来，得到了广泛的应用并不断的发展完善，由单管发展到双重管、三重管，由垂直旋喷发展到水平旋喷。三重管旋喷桩因其喷射压力高，成桩直径大，施工质量稳定成为复杂地质条件下止水帷幕的首选。
2 工程概况
金墩路规划道路位于汉口火车站东侧，北起红旗渠路，南至发展大道，全长1098.1m。为联系汉口火车站南北广场的重要通道，道路下穿汉口火车站东咽喉，采用2-13.5m分离式箱形框架桥。桥址原为湖塘分布区，地貌上属于长江Ⅰ级冲积阶地区。基坑开挖范围内多为淤泥质粘土和粉质粘土。地下水主要为承压水，埋深1.0m-1.3m。基坑开挖为垂直开挖，深度在10-12m，采用钻孔灌注桩加钢管支撑的围护结构形式，止水帷幕为φ800@600的单排咬合三重管旋喷桩。
3 工作原理
三重管高压旋喷桩就是利用三重管高压旋喷桩机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体，从而达到改良土壤加固地基和止水帷幕的目的。三重管旋喷桩机主要由导流器、三重钻杆和喷头三部分组成，它能同时输送水、气、浆三种介质而互不相串流的特点。
4 旋喷桩施工准备
清理施工现场的地下、地面障碍物，场地平整度基本要求±100mm，对地下障碍物尽量清除，以免影响施工效率，场地平整标高应比设计确定的桩头标高再高出不少于1000mm。依据施工总平面图、设计图纸编制施工方案，确定施工工艺，预先挖设排浆沟，确保施工中废弃的返浆能够排入排浆沟中。
5参数确定
根据设计要求，结合地层情况，通过试验桩成桩效果，分析评定后确定施工工艺参数：空气压力0.7Mpa；高压清水压力25-28Mpa；水泥浆压力3.0Mpa；水灰比0.8；钻杆提升速度10cm/min。
6工艺流程及操作要点
旋喷桩施工工艺流程：测量定位—钻机就位—开启水泵钻进—制备水泥浆液—边旋喷边提升—冲洗机具—钻机移位。
（1）测量定位。由专业测量员承担测量定位工作，使用全站仪和水准仪，钢卷尺定位，桩位用钢筋标出，施工定位时要重新复测桩位，保证桩位误差不大于50mm。
（2）钻机就位及钻进。钻机就位机座应平整、稳固，立轴与孔位对正,确保成孔质量、成孔深度。检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求，注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，注浆接头密封完好
钻机就位后，在空压机、清水泵、泥浆泵低压状态下，将喷头送至设计标高，在成孔过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，边射水边插管。
（3）旋喷注浆。旋喷注浆时要注意设备启动顺序，应先空载启动空压机，待运转正常后再空载启动高压泵，同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值，风、水畅通后，才开动注浆泵，待泵量泵压正常后开始注浆，待水泥浆流出喷头后，提升注浆管，自下而上喷射注浆。
深层旋喷时，应先喷浆后旋转和提升，在桩端有坐喷时间，以保证桩端质量。喷射注浆中需拆除注浆管时，应停止提升和回转，同时停止送浆，逐渐减少风量和水量，最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时喷射注浆的孔段与前段搭接，防止固结体脱节。
旋喷时要做好压力、流量和冒浆等各项参数的测量工作，并按要求逐项记录。如冒浆量大于注浆量20%或完全不冒浆时，应查明原因和采取相应措施后，再继续旋喷。
在旋喷过程中，注意喷嘴局部或全部被堵，否则要拔管清洗后重新进行旋喷。
喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。
（4）清洗机具、移位
旋噴提升到设计标高后，及时用高压水将注浆管等机具冲洗干净，管内和机内不得残留水泥浆，冲洗干净后，将钻机移到新的桩位上，施工下一根桩。
7施工作业要点
(1) 旋喷施工应间隔2～3桩跳孔施工。
(2) 施工过程中应对附近地面、地下管线的标高进行监测，当标高的变化值大于±10mm 时，应暂停施工，根据实际情况调整压力参数后，再行施工。
(3)制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。
(4)开始时，先送高压水，再送水泥浆和压缩空气，在一般情况下，压缩空气可晚送30s。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射。
(5) 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，以防桩柱中断，同时立即进行检查，排除故障；如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复核。
（6）旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。对于地层中有较大孔隙引起不冒浆，则可在浆液中掺入适量的水玻璃，缩短凝固时间,使浆液在一定范围内快速凝固。需要扩大加固范围或提高强度的工程可采取复喷措施，即先喷一遍清水，再喷一遍或两遍水泥浆。
（7）钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。
（8）在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。
(9)喷到桩高后应迅速拔出浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。相邻两桩施工间隔时间应不小于48h，间距应不小于4～6m。
(9)旋喷深度、直径、垂直度、抗压强度和透水性应符合设计要求。旋喷桩作为止水帷幕时，垂直度控制尤为重要，也是止水帷幕成败的一个关键。若垂直度不能满足设计要求，造成旋喷桩与灌注桩不能有效的搭接，外界的水就会透过帷幕进入基坑内，从而影响止水的效果。因此施工时要严格控制旋喷桩的垂直度在1%范围内。旋喷桩施工完成28天后，通过钻心取样，检查工程的施工质量。
8施工质量保证措施
（1）施工前的检查。在施工前对原材料、机械设备及工艺参数等进行检查，探明地下障碍物，保证钻井效率及喷射质量。
（2）施工过程中重点检查内容：钻杆的垂直度及钻头定位；水泥浆液的配合比；钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；喷射注浆时的压力、注浆速度及注浆量；孔位处的冒浆情况；喷嘴下沉标高。
(3)根据施工图纸对高压旋喷桩放样进行复核,以保证桩位准确。
(4)高压旋喷桩槽开挖要求侧壁施工面整齐，一般挖至自然地坪以下50cm左右，清除地下障碍物必须彻底。
(5)施工过程中，控制提升速度。前台操作与后台供浆密切配合，供浆必须连续，防止断浆和缺浆。
(6)由专人严格按级配配制水泥浆，确保水泥浆性能符合设计要求。
(7)严格按设计要求施工，使桩与桩搭接成壁，保证整体抗渗能力。
(8)当喷浆口达到桩顶高度时，继续喷浆上提0.5m，以保证桩顶质量。
(9)专人记录原始施工资料，施工情况有据可查。
9结语
施工完成后，通过对现场基坑开挖后检验证明，高压旋喷桩止水帷幕与灌注桩相结合的支护结构的挡土挡水效果是比较好的，深基坑开完后土体稳定，无透水涌水现象发生。
参考文献
[1] 王星华.地基处理及加固.长沙：中南大学出版社，2002.
[2]住建部. JGJ79-2012建筑地基处理技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2012.
[3]住建部. JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程.北京：中国建筑工业出版社，2012.
作者简介：
张甫，男，1987年出生，本科学历，助理工程师。