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摘 要：高压旋喷桩技术在泵站基础加固施工工程中的优点明显，应用前景广泛。文章结合工程实例，对高压旋喷桩在泵站基础施工工艺进行阐述，探讨了在实际工程施工中出现的质量问题，并提出了切实可行的质量控制措施，具有一定参考价值。
关键词：泵站基础；高压旋喷桩；防水帷幕；施工工艺；喷射注浆；质量控制
中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）30－0077－02
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的目的。
1 工程实例
某泵站工程是江门当地一座穿堤建筑物，其两侧主要是带砂粒的粉土和砂土，在下雨时，建筑物周围及上游至下游出现多处渗流、甚至管涌现象，危及防洪大坝和穿堤建筑物的安全。根据工程地质情况，确定采用高压旋喷桩。
2 技术参数选择
该泵站加固工程共施工摆喷桩28根，加固长度56 m，定喷桩施工24根，防渗板墙长度60 m。桩基施工前，在建设方、监理、施工单位的共同探讨下，选择上游砌石翼墙后3.5 m处做试桩，试桩选用的形式为双向定喷注浆法的防渗板桩。硬化剂选用水泥浆，选用的喷射压力为26 MPa，喷射量为63 L/min，提升速度是7 cm/min，机械调试好后开始钻孔、喷射、注浆。由于土质为粉土和砂土，且早已形成了渗流通道，压力和流量过大，施工刚开始10 min，高压流就把原有的渗流道打通，水泥浆从右岸砼处箱涵与砌石翼墙接缝处向外流出，现场立即停止施工，调整技术参数，水泥浆液添加外加剂，经过现场多次修正技术参数，试桩施工才恢复正常，后来，从剖开的板桩看整体效果非常好。
3 施工工艺流程
旋喷桩的施工工艺流程，见图1。简要说明如下：
3.1 测量放线、确定桩位
根据施工图和坐标网，先放出桩的施工轴线，并在轴线拐点设固定桩，在桩轴线的两端设控制桩，然后施工桩轴线上定桩位、编上桩号，测量孔口地面高程。
3.2 钻进成孔
把钻机移至钻孔位置，对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，垫牢钻架，钻机的垂直应满足规范要求，钻孔口直径应大于喷射管外径3～5 cm，以确保喷射时正常返浆，一切准备就绪后，经检测合格后，方可开钻。在钻进造孔过程中，每3 m进尺，测量1次机身和立轴的垂直度，以保证钻孔垂直。如遇到异常情况应及时查明原因，采取措施排除不利因素，对地质变化、颗粒大小、硬度、泥浆稠度等要作详细记录。
3.3 成孔检测
钻孔终孔深度应满足设计要求，并大于开喷深度60 cm，以满足喷嘴前端距离，同时测量钻杆具的长度，孔深若超过20 m时，应进行孔内测斜，并测量孔内斜度。
3.4 高喷作业
经监理验收合格后开喷，喷前应做好如下工作：①测量喷射管的长度，测量喷嘴中心的位置是否同喷射管的方向一致；②开喷前应调试喷射压力达到设计压力，如达不到要求应更换喷嘴、重新调试；③摆喷施工前，应进行地面试喷，并调准喷射方向和摆动角度；④下喷射管时，应边冲入浆液边下管；⑤当采用套管护壁时，下喷射管后应拔出护壁套管。
3.5 拌制浆液
搅拌机的转速和拌和能力应与拌制浆液的类型和灌浆泵的排浆量相适应，并有保持均匀、连续拌制浆液的能力，要保证高压注浆连续供浆的需要。纯水泥浆的搅拌存放时间，自拌制到用完不应超过2.5 h。安淮泵站所用的水泥浆，因加入速凝剂和水玻璃，时间控制在1.5 h之内。
3.6 喷射注浆
喷射注浆自下而上连续作业，当注浆管下至设计深度、喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。按设计要求，注入水、气、浆液，待浆液返出孔口出浆正常时，开始提升。如在喷射注浆过程中，出现压力突破，应及时查明原因进行处理，在拆卸喷管过程中，应下落搭接复喷，搭接长度不小于0.2 m，因故中断超过浆液初凝时间，应进行扫孔，恢复喷射后，复喷的搭接长度不小于1 m。
3.7 冒浆
喷射注浆孔冒浆量的大小，能反映被喷射切割地层的注浆效果，当地层存在较大空隙时，可能不冒浆，要在浆液中掺入适量速凝剂，缩短凝固时间，也可在空隙较大的地段增加注浆量，填满后再继续喷射，当冒浆量过大时，可通过降低喷射压力、流量进行原位注浆或加快喷射的提升速度。
3.8 成桩成墙
高压喷射注浆在安淮泵站加固应用中，摆喷形成扇形状，定喷形成板状。
3.9 充填回灌
每孔的高压喷射注浆完成后，孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止，终喷时，充填灌浆的好与差将直接影响工程质量，必须做到：①将输浆管插入孔内浆面以下2 m，输入的浆液应用注浆时用的浆液充填灌浆；②充填灌浆应反复进行，直至饱满；③如有对注浆凝固体有较高强度要求时，严禁使用冒浆和回浆进行充填回灌。
3.10 清洗结束
每个孔的高压喷射注浆完成后，应及时清洗灌浆泵及输浆管路，防止清洗不及时、不彻底浆液在输浆管路中沉淀结块，堵塞管路和喷嘴，影响下一根桩的施工。
4 施工中常出现的质量问题及控制措施
4.1 固结体强度不均匀、缩颈
4.1.1 产生原因
主要原因有：①喷浆设备出现故障中断施工；②喷射的浆液与土体的切割搅拌不均匀，喷射压力不稳定；③拔管速度不均匀，注浆量不稳定；④穿过较硬的土体而产生缩颈。
4.1.2 控制措施
主要措施是：①喷浆前，先检测设备是否稳定，并进行压力试验，一切准备就绪后，再及时进行喷射，保持其连续性，配制的浆液应过筛过滤；②控制喷嘴的提升速度、喷射压力和喷射量；③对易出现缩颈的部位及底部不易被检查的地方进行定位复喷，延长喷射时间，以扩大桩颈；④控制浆液的水灰比及稠度；⑤严格喷嘴的加工精度、位置、形状、直径，保持喷浆效果。
4.2 压力过低
4.2.1 产生原因
主要原因有：①安全阀和管路安装接头处密封不严而有泄漏现象；②安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气；③塞油泵调压过低。
4.2.2 控制措施
应停机检查，消除故障，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。
4.3 压力骤然上升
4.3.1 产生原因
主要原因有：①喷嘴堵塞；②高压管路清洗不干净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路；③泵体或出浆管路有堵塞。
4.3.2 控制措施
主要措施是：①应停机检查，首先卸压；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喷射。
4.4 钻孔沉管偏斜、冒浆
4.4.1 产生原因
主要原因有：①遇有地下埋设物，地面不平，钻杆倾斜度超标；②注浆量与实际需要相差较多；③冒浆量过大是因为有效喷射范围与注浆量不适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。
4.4.2 控制措施
主要措施是：①遇有地下埋设物应清除；②喷射注浆前应先平整场地，钻杆垂直倾斜度应控制在2%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掺加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固。
4.5 固结体顶部下凹
4.5.1 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。
4.5.2 控制措施
旋喷长度比设计长0.3～1.0 m，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。
5 结束语
总之，高压旋喷桩具有施工效率高、成本低、在工程加固过程中无振动和无噪声等优势。但是高压旋喷桩施工技术性较强，对于不同的地质情况一定要进行合理的参数设置，并且加强各项工作的管理，提高施工队伍的素质，严格保证施工的质量。
参考文献
1 蒋友清.旋喷桩在湘江防洪墙基础处理中的应用［J］.防渗技术，2001（1）
Analysis of High Pressure Jet Pump Station Foundation
Reinforcement in the Pile Construction Process
Liu Jiqiang
Abstract: The high pressure jet grouting technology in the pump station foundation pile reinforcement construction projects in the obvious advantages, application prospect. In combination with engineering examples of the high－pressure jet grouting pile foundation construction in the pumping process described, in the actual construction of the quality problems occur, and propose a practical quality control measures, with a certain reference value.
Key words: pumping station basis; high pressure jet piles; water curtain; construction technology; jet grouting; quality control
关键词：泵站基础；高压旋喷桩；防水帷幕；施工工艺；喷射注浆；质量控制
中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）30－0077－02
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的目的。
1 工程实例
某泵站工程是江门当地一座穿堤建筑物，其两侧主要是带砂粒的粉土和砂土，在下雨时，建筑物周围及上游至下游出现多处渗流、甚至管涌现象，危及防洪大坝和穿堤建筑物的安全。根据工程地质情况，确定采用高压旋喷桩。
2 技术参数选择
该泵站加固工程共施工摆喷桩28根，加固长度56 m，定喷桩施工24根，防渗板墙长度60 m。桩基施工前，在建设方、监理、施工单位的共同探讨下，选择上游砌石翼墙后3.5 m处做试桩，试桩选用的形式为双向定喷注浆法的防渗板桩。硬化剂选用水泥浆，选用的喷射压力为26 MPa，喷射量为63 L/min，提升速度是7 cm/min，机械调试好后开始钻孔、喷射、注浆。由于土质为粉土和砂土，且早已形成了渗流通道，压力和流量过大，施工刚开始10 min，高压流就把原有的渗流道打通，水泥浆从右岸砼处箱涵与砌石翼墙接缝处向外流出，现场立即停止施工，调整技术参数，水泥浆液添加外加剂，经过现场多次修正技术参数，试桩施工才恢复正常，后来，从剖开的板桩看整体效果非常好。
3 施工工艺流程
旋喷桩的施工工艺流程，见图1。简要说明如下：
3.1 测量放线、确定桩位
根据施工图和坐标网，先放出桩的施工轴线，并在轴线拐点设固定桩，在桩轴线的两端设控制桩，然后施工桩轴线上定桩位、编上桩号，测量孔口地面高程。
3.2 钻进成孔
把钻机移至钻孔位置，对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，垫牢钻架，钻机的垂直应满足规范要求，钻孔口直径应大于喷射管外径3～5 cm，以确保喷射时正常返浆，一切准备就绪后，经检测合格后，方可开钻。在钻进造孔过程中，每3 m进尺，测量1次机身和立轴的垂直度，以保证钻孔垂直。如遇到异常情况应及时查明原因，采取措施排除不利因素，对地质变化、颗粒大小、硬度、泥浆稠度等要作详细记录。
3.3 成孔检测
钻孔终孔深度应满足设计要求，并大于开喷深度60 cm，以满足喷嘴前端距离，同时测量钻杆具的长度，孔深若超过20 m时，应进行孔内测斜，并测量孔内斜度。
3.4 高喷作业
经监理验收合格后开喷，喷前应做好如下工作：①测量喷射管的长度，测量喷嘴中心的位置是否同喷射管的方向一致；②开喷前应调试喷射压力达到设计压力，如达不到要求应更换喷嘴、重新调试；③摆喷施工前，应进行地面试喷，并调准喷射方向和摆动角度；④下喷射管时，应边冲入浆液边下管；⑤当采用套管护壁时，下喷射管后应拔出护壁套管。
3.5 拌制浆液
搅拌机的转速和拌和能力应与拌制浆液的类型和灌浆泵的排浆量相适应，并有保持均匀、连续拌制浆液的能力，要保证高压注浆连续供浆的需要。纯水泥浆的搅拌存放时间，自拌制到用完不应超过2.5 h。安淮泵站所用的水泥浆，因加入速凝剂和水玻璃，时间控制在1.5 h之内。
3.6 喷射注浆
喷射注浆自下而上连续作业，当注浆管下至设计深度、喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。按设计要求，注入水、气、浆液，待浆液返出孔口出浆正常时，开始提升。如在喷射注浆过程中，出现压力突破，应及时查明原因进行处理，在拆卸喷管过程中，应下落搭接复喷，搭接长度不小于0.2 m，因故中断超过浆液初凝时间，应进行扫孔，恢复喷射后，复喷的搭接长度不小于1 m。
3.7 冒浆
喷射注浆孔冒浆量的大小，能反映被喷射切割地层的注浆效果，当地层存在较大空隙时，可能不冒浆，要在浆液中掺入适量速凝剂，缩短凝固时间，也可在空隙较大的地段增加注浆量，填满后再继续喷射，当冒浆量过大时，可通过降低喷射压力、流量进行原位注浆或加快喷射的提升速度。
3.8 成桩成墙
高压喷射注浆在安淮泵站加固应用中，摆喷形成扇形状，定喷形成板状。
3.9 充填回灌
每孔的高压喷射注浆完成后，孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止，终喷时，充填灌浆的好与差将直接影响工程质量，必须做到：①将输浆管插入孔内浆面以下2 m，输入的浆液应用注浆时用的浆液充填灌浆；②充填灌浆应反复进行，直至饱满；③如有对注浆凝固体有较高强度要求时，严禁使用冒浆和回浆进行充填回灌。
3.10 清洗结束
每个孔的高压喷射注浆完成后，应及时清洗灌浆泵及输浆管路，防止清洗不及时、不彻底浆液在输浆管路中沉淀结块，堵塞管路和喷嘴，影响下一根桩的施工。
4 施工中常出现的质量问题及控制措施
4.1 固结体强度不均匀、缩颈
4.1.1 产生原因
主要原因有：①喷浆设备出现故障中断施工；②喷射的浆液与土体的切割搅拌不均匀，喷射压力不稳定；③拔管速度不均匀，注浆量不稳定；④穿过较硬的土体而产生缩颈。
4.1.2 控制措施
主要措施是：①喷浆前，先检测设备是否稳定，并进行压力试验，一切准备就绪后，再及时进行喷射，保持其连续性，配制的浆液应过筛过滤；②控制喷嘴的提升速度、喷射压力和喷射量；③对易出现缩颈的部位及底部不易被检查的地方进行定位复喷，延长喷射时间，以扩大桩颈；④控制浆液的水灰比及稠度；⑤严格喷嘴的加工精度、位置、形状、直径，保持喷浆效果。
4.2 压力过低
4.2.1 产生原因
主要原因有：①安全阀和管路安装接头处密封不严而有泄漏现象；②安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气；③塞油泵调压过低。
4.2.2 控制措施
应停机检查，消除故障，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。
4.3 压力骤然上升
4.3.1 产生原因
主要原因有：①喷嘴堵塞；②高压管路清洗不干净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路；③泵体或出浆管路有堵塞。
4.3.2 控制措施
主要措施是：①应停机检查，首先卸压；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喷射。
4.4 钻孔沉管偏斜、冒浆
4.4.1 产生原因
主要原因有：①遇有地下埋设物，地面不平，钻杆倾斜度超标；②注浆量与实际需要相差较多；③冒浆量过大是因为有效喷射范围与注浆量不适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。
4.4.2 控制措施
主要措施是：①遇有地下埋设物应清除；②喷射注浆前应先平整场地，钻杆垂直倾斜度应控制在2%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掺加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固。
4.5 固结体顶部下凹
4.5.1 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。
4.5.2 控制措施
旋喷长度比设计长0.3～1.0 m，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。
5 结束语
总之，高压旋喷桩具有施工效率高、成本低、在工程加固过程中无振动和无噪声等优势。但是高压旋喷桩施工技术性较强，对于不同的地质情况一定要进行合理的参数设置，并且加强各项工作的管理，提高施工队伍的素质，严格保证施工的质量。
参考文献
1 蒋友清.旋喷桩在湘江防洪墙基础处理中的应用［J］.防渗技术，2001（1）
Analysis of High Pressure Jet Pump Station Foundation
Reinforcement in the Pile Construction Process
Liu Jiqiang
Abstract: The high pressure jet grouting technology in the pump station foundation pile reinforcement construction projects in the obvious advantages, application prospect. In combination with engineering examples of the high－pressure jet grouting pile foundation construction in the pumping process described, in the actual construction of the quality problems occur, and propose a practical quality control measures, with a certain reference value.
Key words: pumping station basis; high pressure jet piles; water curtain; construction technology; jet grouting; quality control