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摘 要：高压旋喷桩作为一项新的地基处理技术已应用于许多工程领域。本文结合工程实例，就高压旋喷桩在软土地基处理中的应用谈一些看法。
关键词：高压旋喷桩 软土地基 处理 应用
【分类号】：TV523
近年来，由于高压旋喷桩加固地基可靠，不会影响建筑物的正常使用功能，能在狭窄和较低矮的现场贴近建筑物施工，且具有施工机具简单、有较好的耐久性、施工简便、噪声小、无污染等特点，已逐渐成为了我国常用的地基处理方法之一。本文结合工程实例，就高压旋喷桩在软土地基处理中的应用谈一些看法。
一、工程概况
某地基处理工程，场地地质资料如下：①素填土；②粘土、粉质粘土；③淤泥；④淤泥质粘土；⑤粉质粘土；⑥中-粉细砂；⑦粉质粘土；⑧全风化基岩；⑨强风化基岩，靠近地表地层其承载力均不能满足设计要求，故结构设计文件要求对其基底下卧的素填土、淤泥、淤泥质粘土进行高压旋喷桩地基加固处理。设计要求处理后的复合地基承载力特征值fspk≥160KPa，變形模量EO≥2.5Mpa。
二、高压旋喷桩复合地基设计
1、地基加固技术要求及处理范围
（1）地基加固技术要求结构设计要求处理后的复合地基承载力特征值为160KPa，变形模量EO≥2.5MPa。
（2）加固处理对象根据结构设计图纸及勘察资料，旋喷桩复合地基加固处理对象为：基底下卧素填土、淤泥、淤泥质粘土等软弱层。
2、旋喷桩加固设计
（1）承载力计算。按规范高压旋喷单桩承载力按以下公式计算：
Ra=πd∑hi·qsi+Ap·qp或Ra=ηfcu·Ap
式中：d为旋喷桩直径，取0.5mhi为旋喷桩周第i层土的厚度，结合地勘报告的工程地质剖面图，按处理土层最差情况考虑qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa）。Ap为旋喷桩的截面面积，为0.1962m2。qP桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa），桩端持力层为硬塑状粉质粘土，qP取值为180kPa。η桩身强度折减系数，可取0.33。fcu旋喷桩身试块抗压强度，取5MPa。
以其中一钻孔为例：经计算，两公式所得Ra值分别为370.16kN及294.3kN，设计时单桩承载力Ra取294.3kN计算。又根据规范公式：
fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk
式中β=0.5fsk=110kPa，计算得面积置换率m=0.098，则单根桩承担处理面积A=两公式计算取小值Ap/m=0.1962/0.098=2.002m2。实取A=2.0m2，实际面积置换率m=0.098。
（2）复合地基承载力特征值fspk验算。地基处理后的变形计算应按现行国家规范《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的有关规定执行，根据工程地质勘察报告并结合施工经验，桩间承载力特征值fsk=110kPa，面积置换率m=0.098，则复合地基承载力特征值fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk=199.2kPa>160kPa，满足设计要求。
（3）压缩模量计算。高压旋喷桩地基处理后的变形计算应按现行的国家规范《建筑地基处理技术规范》JGJ79（2-2002、J220-2002）的有关规定执行，fak=180kPa。桩间土压缩模量按经验取值，根据该场地类似地层加固处理后检测资料，ES可取8Mpa。ξ=fsp.k/fak=199.2/180=1.106则复合地基压缩模量Es=1.106×8=8.853MPa。本工程复合地基的变形模量能大于2.5MPa，满足设计要求。
（4）旋喷桩布置。根据上述计算，实取单根旋喷桩承担处理面积A=2.0m，实际面积置换率m=0.098。旋喷桩按三角形布置，桩中心距1.0m，在基础范围内按均匀布置的原则布置。
三、高压旋喷桩施工技术要点
旋喷注浆施工流程可大致分为：施工准备→试桩、技术参数确定→测量放样，桩机就位→钻孔→水泥浆制备→旋喷、复搅→提管冲洗→移动设备→桩基工后检测。
1、施工准备
钻机进场之前首先进行场地布置，清除施工区域的杂物，平整场地施工段落要平整密实，做好排水工作，确保在较干净的环境中进行施工，其次，准备好施工用电和施工用水；施工用电使用沿线设置的变压器并配备发电机在施工现场，架设电缆接线到施工作业区。
2、试桩、技术参数确定
每个工点施工前必须先打不少于3根的工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数，其中包括最佳的灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度等，还应根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入量。通过试验桩确定本工程高压旋喷桩施工技术参数为：水灰比为1：1；钻进、工作压力20～25Mpa；提升速度≤0.25m/min；桩顶1米范围提升速度≤0.2m/min；转速应控制在20～25r/min，水泥掺入量范围在180～220Kg/m之间。
3、测量放样
测量人员根据施工图纸提供的坐标、平面布置图，在施工段落进行布桩，桩位用小木桩红色头醒目标注，桩间距误差不大于50mm，布桩完成自检合格后报监理工程师验收，验收合格后进行下一步工序。
4、钻机就位
搅拌机具运至现场后进行安装调试，待转速、压力及计量设备正常后就位。钻机就位时先使钻头对准桩位标志中心，然后进行钻杆的双向调平，之后，再次调整对中，最后再精确调平。垂直度误差不超过1%，对中误差小于5cm。
5、钻孔
每台钻机在开钻前，技术人员对钻杆总长度进行尺量，根据桩长、设计桩顶标高、原地面标高计算下钻节数，并在最后一节钻杆上标定出下钻结束位置。钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度，钻孔方法采用单管法旋转钻机。在钻杆下钻时采用小于10Mpa的水泥浆压力，一方面防止堵喷嘴，另一方面对土体进行第一次喷射，使土体成为混合液，减小喷浆时土体的阻力，以利于浆液充分搅拌，钻到设计的深度。成孔后，应校检孔位、孔深及垂直度，是否符合设计要求。
6、灰浆的制作
选用优质42.5#普硅水泥，根据搅拌桶的大小、水灰比、泥浆比重来标定最大水位线，按水灰比1：1添加水泥，并经充分搅拌，测定泥浆比重是否达到试配时比重1.47，如达不到继续添加水泥直至达到试配水泥浆比重为止。搅拌时间少于4分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。
7、旋喷、复搅
将注浆管下到预定深度后，调整回流阀门，使旋喷罐内的压强达到规定值，水泥浆到达喷嘴后，检验喷射方向、摆动角度，旋喷压力、水泥用量参数的变化将直接影响桩的均匀程度和桩径，水灰比参数的变化将会影响桩身的强度，因此必须时刻注意检查浆液初凝时间、水泥浆流量及压力、提升速度、旋摆角度、喷射方法等参数是否符合设计要求，并随时作好记录，如遇故障应及时排除。
8、提管冲洗
喷射作业完成后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排除，防止残存水泥浆将管路堵塞。
9、移动设备
移动钻机至下一孔位，为确保桩与桩之间能很好咬合，宜采用打一跳一法，且间隔时间应大于36小时。
10、褥垫层施工
地基旋喷施工完成后，整平场地，进行表面处理（包括清理桩头等），在表面铺设一层200mm厚的级配良好的砂卵石，碾压密实，压实后的褥垫层厚度与虚铺厚度比不得大于0.90。
四、结束语
实践表明，采用高压旋喷桩技术进行软土地基加固的效果是显著的，它具有加固体强度高、加固质量均匀、施工操作简便、占地高度小等特点，可用于处理加固淤泥质土、粉土、粘土等软土地基，适用于场地狭窄、不宜进驻大型机械设备等场合，可有效地减少地基总沉降量和不均匀沉降，地基处理效果明显。
参考文献：
[1]程云朋.高压旋喷桩在地基加固中的应用探讨[J].山西建筑，2007（27）
关键词：高压旋喷桩 软土地基 处理 应用
【分类号】：TV523
近年来，由于高压旋喷桩加固地基可靠，不会影响建筑物的正常使用功能，能在狭窄和较低矮的现场贴近建筑物施工，且具有施工机具简单、有较好的耐久性、施工简便、噪声小、无污染等特点，已逐渐成为了我国常用的地基处理方法之一。本文结合工程实例，就高压旋喷桩在软土地基处理中的应用谈一些看法。
一、工程概况
某地基处理工程，场地地质资料如下：①素填土；②粘土、粉质粘土；③淤泥；④淤泥质粘土；⑤粉质粘土；⑥中-粉细砂；⑦粉质粘土；⑧全风化基岩；⑨强风化基岩，靠近地表地层其承载力均不能满足设计要求，故结构设计文件要求对其基底下卧的素填土、淤泥、淤泥质粘土进行高压旋喷桩地基加固处理。设计要求处理后的复合地基承载力特征值fspk≥160KPa，變形模量EO≥2.5Mpa。
二、高压旋喷桩复合地基设计
1、地基加固技术要求及处理范围
（1）地基加固技术要求结构设计要求处理后的复合地基承载力特征值为160KPa，变形模量EO≥2.5MPa。
（2）加固处理对象根据结构设计图纸及勘察资料，旋喷桩复合地基加固处理对象为：基底下卧素填土、淤泥、淤泥质粘土等软弱层。
2、旋喷桩加固设计
（1）承载力计算。按规范高压旋喷单桩承载力按以下公式计算：
Ra=πd∑hi·qsi+Ap·qp或Ra=ηfcu·Ap
式中：d为旋喷桩直径，取0.5mhi为旋喷桩周第i层土的厚度，结合地勘报告的工程地质剖面图，按处理土层最差情况考虑qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa）。Ap为旋喷桩的截面面积，为0.1962m2。qP桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa），桩端持力层为硬塑状粉质粘土，qP取值为180kPa。η桩身强度折减系数，可取0.33。fcu旋喷桩身试块抗压强度，取5MPa。
以其中一钻孔为例：经计算，两公式所得Ra值分别为370.16kN及294.3kN，设计时单桩承载力Ra取294.3kN计算。又根据规范公式：
fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk
式中β=0.5fsk=110kPa，计算得面积置换率m=0.098，则单根桩承担处理面积A=两公式计算取小值Ap/m=0.1962/0.098=2.002m2。实取A=2.0m2，实际面积置换率m=0.098。
（2）复合地基承载力特征值fspk验算。地基处理后的变形计算应按现行国家规范《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的有关规定执行，根据工程地质勘察报告并结合施工经验，桩间承载力特征值fsk=110kPa，面积置换率m=0.098，则复合地基承载力特征值fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk=199.2kPa>160kPa，满足设计要求。
（3）压缩模量计算。高压旋喷桩地基处理后的变形计算应按现行的国家规范《建筑地基处理技术规范》JGJ79（2-2002、J220-2002）的有关规定执行，fak=180kPa。桩间土压缩模量按经验取值，根据该场地类似地层加固处理后检测资料，ES可取8Mpa。ξ=fsp.k/fak=199.2/180=1.106则复合地基压缩模量Es=1.106×8=8.853MPa。本工程复合地基的变形模量能大于2.5MPa，满足设计要求。
（4）旋喷桩布置。根据上述计算，实取单根旋喷桩承担处理面积A=2.0m，实际面积置换率m=0.098。旋喷桩按三角形布置，桩中心距1.0m，在基础范围内按均匀布置的原则布置。
三、高压旋喷桩施工技术要点
旋喷注浆施工流程可大致分为：施工准备→试桩、技术参数确定→测量放样，桩机就位→钻孔→水泥浆制备→旋喷、复搅→提管冲洗→移动设备→桩基工后检测。
1、施工准备
钻机进场之前首先进行场地布置，清除施工区域的杂物，平整场地施工段落要平整密实，做好排水工作，确保在较干净的环境中进行施工，其次，准备好施工用电和施工用水；施工用电使用沿线设置的变压器并配备发电机在施工现场，架设电缆接线到施工作业区。
2、试桩、技术参数确定
每个工点施工前必须先打不少于3根的工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数，其中包括最佳的灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度等，还应根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入量。通过试验桩确定本工程高压旋喷桩施工技术参数为：水灰比为1：1；钻进、工作压力20～25Mpa；提升速度≤0.25m/min；桩顶1米范围提升速度≤0.2m/min；转速应控制在20～25r/min，水泥掺入量范围在180～220Kg/m之间。
3、测量放样
测量人员根据施工图纸提供的坐标、平面布置图，在施工段落进行布桩，桩位用小木桩红色头醒目标注，桩间距误差不大于50mm，布桩完成自检合格后报监理工程师验收，验收合格后进行下一步工序。
4、钻机就位
搅拌机具运至现场后进行安装调试，待转速、压力及计量设备正常后就位。钻机就位时先使钻头对准桩位标志中心，然后进行钻杆的双向调平，之后，再次调整对中，最后再精确调平。垂直度误差不超过1%，对中误差小于5cm。
5、钻孔
每台钻机在开钻前，技术人员对钻杆总长度进行尺量，根据桩长、设计桩顶标高、原地面标高计算下钻节数，并在最后一节钻杆上标定出下钻结束位置。钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度，钻孔方法采用单管法旋转钻机。在钻杆下钻时采用小于10Mpa的水泥浆压力，一方面防止堵喷嘴，另一方面对土体进行第一次喷射，使土体成为混合液，减小喷浆时土体的阻力，以利于浆液充分搅拌，钻到设计的深度。成孔后，应校检孔位、孔深及垂直度，是否符合设计要求。
6、灰浆的制作
选用优质42.5#普硅水泥，根据搅拌桶的大小、水灰比、泥浆比重来标定最大水位线，按水灰比1：1添加水泥，并经充分搅拌，测定泥浆比重是否达到试配时比重1.47，如达不到继续添加水泥直至达到试配水泥浆比重为止。搅拌时间少于4分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。
7、旋喷、复搅
将注浆管下到预定深度后，调整回流阀门，使旋喷罐内的压强达到规定值，水泥浆到达喷嘴后，检验喷射方向、摆动角度，旋喷压力、水泥用量参数的变化将直接影响桩的均匀程度和桩径，水灰比参数的变化将会影响桩身的强度，因此必须时刻注意检查浆液初凝时间、水泥浆流量及压力、提升速度、旋摆角度、喷射方法等参数是否符合设计要求，并随时作好记录，如遇故障应及时排除。
8、提管冲洗
喷射作业完成后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排除，防止残存水泥浆将管路堵塞。
9、移动设备
移动钻机至下一孔位，为确保桩与桩之间能很好咬合，宜采用打一跳一法，且间隔时间应大于36小时。
10、褥垫层施工
地基旋喷施工完成后，整平场地，进行表面处理（包括清理桩头等），在表面铺设一层200mm厚的级配良好的砂卵石，碾压密实，压实后的褥垫层厚度与虚铺厚度比不得大于0.90。
四、结束语
实践表明，采用高压旋喷桩技术进行软土地基加固的效果是显著的，它具有加固体强度高、加固质量均匀、施工操作简便、占地高度小等特点，可用于处理加固淤泥质土、粉土、粘土等软土地基，适用于场地狭窄、不宜进驻大型机械设备等场合，可有效地减少地基总沉降量和不均匀沉降，地基处理效果明显。
参考文献：
[1]程云朋.高压旋喷桩在地基加固中的应用探讨[J].山西建筑，2007（27）