论文部分内容阅读
摘 要：随着国家宏观调控政策的加强，目前土地已经成为各个城市发展的瓶颈。利用海涂的土地资源，是目前一种比较现实的思想，但海涂绝大部分是由粉砂组成，地基承载力可能达不到建筑施工所要求的数据。本文介绍一种比较实用，施工相对方便，比较成熟的加固方法——高压旋喷桩地基加固处理。
关键词：建筑工程；地基加固；高压旋喷桩；施工工艺
Abstract: With the strengthening of macro-control policies, the land has become a bottleneck in the development of the city. Use of land resources, is a more realistic idea, but on most is composed of fine sand, may not be up to the construction of the requirements of the foundation bearing capacity data. This paper introduces a practical, convenient construction, strengthening methods more mature -- high pressure jet grouting pile foundation reinforcement.
Key words: building engineering; foundation reinforcement; high pressure jet grouting pile; construction technology
中图分类号：TE42 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
一、高压旋喷桩施工工艺
1.钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平鉆机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
2.制备水泥浆。桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
3.钻孔（三重管法）。当采用地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高（预钻孔孔径为15cm）。
4.插管（单重管法、二重管法）。当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而为一。当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或振动贯入。其过程为：启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。三重管法钻机钻孔后，拔出钻杆，再插入旋喷管。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可用较小压力（0.5～1.0MPa）边下管边射水。
5.提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～40MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。若为二重管法或三重管法施工，在达到设计深度后，接通高压水管、空压管，开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量和风量，分别达到预定数值时开始提升，继续旋喷和提升，直至达到预期的加固高度后停止。
6.桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。
7.若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌：按上述4～6步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵（清水泵、空压机），停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。
8.清洗。向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。
9.移位。移动桩机进行下一根桩的施工。
10.补浆。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。
二、施工检查内容
1.施工前检查
在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：
①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；
②浆液配合比是否合适工程实际土质条件；
③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；
④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。
⑤施工前还应对地下障碍情况统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求。
⑥施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。
2.施工中检查
施工中重点检查内容有：
①钻杆的垂直度及钻头定位；
②水泥浆液配合比及材料称量；
③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；
④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；
⑤孔位处的冒浆状况；
⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；
⑦施工记录是否完备，施工记录应在每提升1m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。
3.施工后检查
施工后主要对加固土体进行检查，包括：
①固结土体的整体性及均匀性；
②固结土体的有效直径；
③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置；
④固结土体的抗渗性。
三、施工中易出现的问题及预防措施
根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法。
1.固结体强度不均匀、缩颈
1.1产生原因
①喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。
②喷浆设备出现故障中断施工。
③拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。
④喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。
⑤穿过较硬的粘性土，产生颈缩。
1.2预防措施及处理方法
①根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。
②喷浆前,先进行压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行.配浆时必须用筛过滤。
③根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。
④对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径办法。
⑤控制浆液的水灰比及稠度。
⑥严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果。
2.压力上不去
2.1产生原因
①安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。
②泵阀损坏，油管破裂漏油。
③安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。
④塞油泵调压过低。
預防措施及处理方法
应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。
3.压力骤然上升
3.1产生原因
①喷嘴堵塞。
②高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。
③泵体或出浆管路有堵塞。
3.2预防措施及处理方法
①应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。
②其他情况堵塞应松开接头进行疏动，待堵塞消失后再进行旋喷。
4.钻孔沉管困难偏斜、冒浆
4.1产生原因
①遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超标。
②注浆量与实际需要量相差较多。
③地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。
4.2预防措施及处理方法
①放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。
②喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%以内。
③利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。
④控制水泥浆液配合比。
⑤针对冒浆的现象则采取在浆液中参加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续旋喷。
⑥针对冒浆量过大的现象则采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度。
5.固结体顶部下凹
5.1产生原因
在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异。
5.2预防措施及处理方法
旋喷长度比设计长0.3～1.0米，或在旋喷桩施工完毕，将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液，或在旋喷注浆完成后，在固体的顶部0.5～1.0m范围内再钻进0.5～1.0m，在原位提杆再注浆复喷一次加强。
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范.JGJ79-2002[S].北京.中国建筑工业出版社.2002.
[2]牛虹.高压旋喷法的施工特性及设备[J].工业建筑.2002.
关键词：建筑工程；地基加固；高压旋喷桩；施工工艺
Abstract: With the strengthening of macro-control policies, the land has become a bottleneck in the development of the city. Use of land resources, is a more realistic idea, but on most is composed of fine sand, may not be up to the construction of the requirements of the foundation bearing capacity data. This paper introduces a practical, convenient construction, strengthening methods more mature -- high pressure jet grouting pile foundation reinforcement.
Key words: building engineering; foundation reinforcement; high pressure jet grouting pile; construction technology
中图分类号：TE42 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
一、高压旋喷桩施工工艺
1.钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平鉆机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
2.制备水泥浆。桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
3.钻孔（三重管法）。当采用地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高（预钻孔孔径为15cm）。
4.插管（单重管法、二重管法）。当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而为一。当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或振动贯入。其过程为：启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。三重管法钻机钻孔后，拔出钻杆，再插入旋喷管。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可用较小压力（0.5～1.0MPa）边下管边射水。
5.提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～40MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。若为二重管法或三重管法施工，在达到设计深度后，接通高压水管、空压管，开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量和风量，分别达到预定数值时开始提升，继续旋喷和提升，直至达到预期的加固高度后停止。
6.桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。
7.若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌：按上述4～6步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵（清水泵、空压机），停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。
8.清洗。向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。
9.移位。移动桩机进行下一根桩的施工。
10.补浆。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。
二、施工检查内容
1.施工前检查
在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：
①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；
②浆液配合比是否合适工程实际土质条件；
③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；
④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。
⑤施工前还应对地下障碍情况统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求。
⑥施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。
2.施工中检查
施工中重点检查内容有：
①钻杆的垂直度及钻头定位；
②水泥浆液配合比及材料称量；
③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；
④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；
⑤孔位处的冒浆状况；
⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；
⑦施工记录是否完备，施工记录应在每提升1m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。
3.施工后检查
施工后主要对加固土体进行检查，包括：
①固结土体的整体性及均匀性；
②固结土体的有效直径；
③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置；
④固结土体的抗渗性。
三、施工中易出现的问题及预防措施
根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法。
1.固结体强度不均匀、缩颈
1.1产生原因
①喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。
②喷浆设备出现故障中断施工。
③拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。
④喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。
⑤穿过较硬的粘性土，产生颈缩。
1.2预防措施及处理方法
①根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。
②喷浆前,先进行压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行.配浆时必须用筛过滤。
③根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。
④对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径办法。
⑤控制浆液的水灰比及稠度。
⑥严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果。
2.压力上不去
2.1产生原因
①安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。
②泵阀损坏，油管破裂漏油。
③安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。
④塞油泵调压过低。
預防措施及处理方法
应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。
3.压力骤然上升
3.1产生原因
①喷嘴堵塞。
②高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。
③泵体或出浆管路有堵塞。
3.2预防措施及处理方法
①应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。
②其他情况堵塞应松开接头进行疏动，待堵塞消失后再进行旋喷。
4.钻孔沉管困难偏斜、冒浆
4.1产生原因
①遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超标。
②注浆量与实际需要量相差较多。
③地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。
4.2预防措施及处理方法
①放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。
②喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%以内。
③利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。
④控制水泥浆液配合比。
⑤针对冒浆的现象则采取在浆液中参加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续旋喷。
⑥针对冒浆量过大的现象则采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度。
5.固结体顶部下凹
5.1产生原因
在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异。
5.2预防措施及处理方法
旋喷长度比设计长0.3～1.0米，或在旋喷桩施工完毕，将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液，或在旋喷注浆完成后，在固体的顶部0.5～1.0m范围内再钻进0.5～1.0m，在原位提杆再注浆复喷一次加强。
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范.JGJ79-2002[S].北京.中国建筑工业出版社.2002.
[2]牛虹.高压旋喷法的施工特性及设备[J].工业建筑.2002.