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【摘 要】 高压旋喷桩加固软土地基在国内已广泛应用，它能快速提高地基承载力，降低地基不均匀沉降。本文主要从高压旋喷桩的加固原理、优点、用途、施工工艺及质量检测等方面进行探讨，仅供参考。
【关键词】 旋喷桩;加固原理;软土路基
1、引言
软土地基处理是道路工程建设中常遇到的难题之一，尤其是近年来，随着软基处理技术的迅速发展，各种新工艺、新技术、新方法在软土路基的处理中得到空前运用，一旦处理方法选择不当，或是施工质量不过关，极易使道路路基在后期发生不同程度的沉降，进而引起各种道路质量病害。高压旋喷技术加固软土地基是在化学注浆法的基础上采用高压射流切割技术发展而来的，具有施工机具设备简单、操作方便、材料便宜、效率高、质量易于控制、加固效果好等优点。下面笔者简要介绍高压旋喷桩在软土地基处理中的应用的技术要点。
2、高压旋喷桩的加固原理
高压旋喷注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。部分置换被冲下的土体与浆液混合最后凝结成固结体，与桩间土一起构成复合地基，从而改善土的变形性质，提高地基抗剪强度，从而达到加固地基的目的。由于高压旋喷桩复合地基水泥土的模量较大，具有较小的破坏应变，所以水泥土桩率先过入破坏状态，对软土地基形成保护。具体作用机理可分为以下几点：
（1）切割破坏：喷射流以脉冲形式连续冲击土体，破坏土体结构，使土体出现空穴，土体裂隙扩张。
（2）置换作用：喷射注浆时部分土粒被排出孔外，灌入的浆液就置换填充空下的体积。
（3）混合搅拌：钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷咀移动方向相反的方向（即阻力小的方向）移动位置，与浆液搅拌混合形成新的结构。
（4）充填压密：高压喷射流在切割破碎土层过程中，在破碎部位边缘还有剩余压力，并对土层可产生一定压密作用，使旋喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。
（5）渗透固结：喷射注浆时，浆液可渗入渗透性较好的地层中未破坏土体一定的厚度，使周围土体的强度得到了有效提高。
3、高压旋喷桩优点及用途
高压旋喷桩适用范围广，施工简便，固结体形状可以控制，设备简单、管理方便、无公害，料源充裕并有较好的耐久性，广泛运用于永久性工程。高压喷射注浆主要用途是加固与防渗，在各类工程建设中，因其简单的设备及独特的施工方法，可以解决其他法无法解决的难题。目前普遍应用于：提高地基承载力，减小沉降变形;已有建筑地基补强、基础托换及扶正纠偏;施工中的临时措施（如深基坑侧壁挡土或挡水、防水帷幕等）等各类工程项目中。
4、高压旋喷桩的施工工艺及操作要点
4.1施工工艺流程
4.2施工工艺
4.2.1钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，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。
4.2.2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。
4.2.3钻孔。当采用地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高。
4.2.4插管（单重管法）。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。其过程為：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。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。
4.2.5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。
4.2.6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。
4.2.7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，停止水泥浆的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。
4.2.8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。
4.2.9移位。移动桩机进行下一根桩的施工。
4.2.10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。
4.3操作要点
旋喷注浆具有操作简便的特点，如有充分的工前准备，便可让复杂的工作简单化，也不会因施工人员的个人水平的差异而影响到旋喷质量。经本人的施工经验总结，在实际操作时应注意以下要点：
4.3.1禁止使用受潮过期的水泥，施工前应通过试验确定水泥用量及配合比，水泥浆严格按照配合比配制，水泥中不得有结块或杂物。为防止水泥离析，搅拌机应不断搅动。
4.3.2为加大固结体尺寸，或在深层硬土中防止固结体尺寸减小，可采用复喷工艺，也可通过提高喷射压力或降低回转与提升速度等措施来实现;
4.3.3垂直施工时，钻孔的倾斜度不宜超过1.5%。
4.3.4深层旋喷时，应先喷浆、后旋转和提升，这样可防止扭断注浆管。
4.3.5在拆卸或安装注浆管时动作要快，防止喷嘴被堵。旋喷时，要做好压力、流量和冒浆量的测量和记录工作，若浆液的压力和流量与设计值不符，须拔管清洗再重新进行插管和旋喷。
4.3.6一根桩配一次浆，水泥按量使用，严格执行单桩浆量和设计水灰比，并经常抽查单桩水泥用量。为搅拌均匀，水泥浆至少搅拌3分钟，浆液经筛网过滤，清除杂质后方能使用。
5、旋喷桩复合地基的质量检测
5.1开挖检查
旋喷完毕，待凝固具有一定强度后，即可开挖。这种检查方法，因为开挖工作量很大，一般仅限于浅层。由于固结体完全暴露出来，因此能较全面检查旋喷固结体的质量，也是检查固结体垂直度和固结体形态的良好方法。
5.2钻孔检查
钻孔检查主要是通过钻取固结体的岩芯观察判断其固结整体性和固结体的长度，并将所取岩芯做成标准试件进行室内试验，以求得其强度特性。
5.3室内试验
设计过程中，先进行现场调查并取土样，以标准稠度求理论旋喷固结体的配合比，并制作标准试件在室内进行相关的力学物理性的试验。
5.4荷载试验
通过对喷射固结体直接加载荷，找出变形和荷重的关系，判断和预测其承载力和沉降量。但在对旋喷固体进行载荷试验之前，需对加载部位进行加强处理，以防加载时导致固结体破坏。
5.5无损检测
其他非破坏性试验方法。包括同位素法、电阻率法、弹性波法等等。
6、结束语
总之，软土地基的处理方法很多，如强夯法、换填法、水泥搅拌桩法等等，但旋喷桩法是其中较为经济、且处理效果较好的一种，是值得推广应用的地基加固技术。在进行旋喷桩施工时，一定要做好各方面的准备工作，合理组织施工，确保施工顺畅，加强质量管理，严格按照施工规范和设计要点进行旋喷施工，事后加强成桩的质量检测，确保软土地基的强度达到施工要求。
【关键词】 旋喷桩;加固原理;软土路基
1、引言
软土地基处理是道路工程建设中常遇到的难题之一，尤其是近年来，随着软基处理技术的迅速发展，各种新工艺、新技术、新方法在软土路基的处理中得到空前运用，一旦处理方法选择不当，或是施工质量不过关，极易使道路路基在后期发生不同程度的沉降，进而引起各种道路质量病害。高压旋喷技术加固软土地基是在化学注浆法的基础上采用高压射流切割技术发展而来的，具有施工机具设备简单、操作方便、材料便宜、效率高、质量易于控制、加固效果好等优点。下面笔者简要介绍高压旋喷桩在软土地基处理中的应用的技术要点。
2、高压旋喷桩的加固原理
高压旋喷注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。部分置换被冲下的土体与浆液混合最后凝结成固结体，与桩间土一起构成复合地基，从而改善土的变形性质，提高地基抗剪强度，从而达到加固地基的目的。由于高压旋喷桩复合地基水泥土的模量较大，具有较小的破坏应变，所以水泥土桩率先过入破坏状态，对软土地基形成保护。具体作用机理可分为以下几点：
（1）切割破坏：喷射流以脉冲形式连续冲击土体，破坏土体结构，使土体出现空穴，土体裂隙扩张。
（2）置换作用：喷射注浆时部分土粒被排出孔外，灌入的浆液就置换填充空下的体积。
（3）混合搅拌：钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷咀移动方向相反的方向（即阻力小的方向）移动位置，与浆液搅拌混合形成新的结构。
（4）充填压密：高压喷射流在切割破碎土层过程中，在破碎部位边缘还有剩余压力，并对土层可产生一定压密作用，使旋喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。
（5）渗透固结：喷射注浆时，浆液可渗入渗透性较好的地层中未破坏土体一定的厚度，使周围土体的强度得到了有效提高。
3、高压旋喷桩优点及用途
高压旋喷桩适用范围广，施工简便，固结体形状可以控制，设备简单、管理方便、无公害，料源充裕并有较好的耐久性，广泛运用于永久性工程。高压喷射注浆主要用途是加固与防渗，在各类工程建设中，因其简单的设备及独特的施工方法，可以解决其他法无法解决的难题。目前普遍应用于：提高地基承载力，减小沉降变形;已有建筑地基补强、基础托换及扶正纠偏;施工中的临时措施（如深基坑侧壁挡土或挡水、防水帷幕等）等各类工程项目中。
4、高压旋喷桩的施工工艺及操作要点
4.1施工工艺流程
4.2施工工艺
4.2.1钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，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。
4.2.2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。
4.2.3钻孔。当采用地质钻机钻孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高。
4.2.4插管（单重管法）。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。其过程為：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。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。
4.2.5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。
4.2.6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。
4.2.7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，停止水泥浆的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。
4.2.8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。
4.2.9移位。移动桩机进行下一根桩的施工。
4.2.10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。
4.3操作要点
旋喷注浆具有操作简便的特点，如有充分的工前准备，便可让复杂的工作简单化，也不会因施工人员的个人水平的差异而影响到旋喷质量。经本人的施工经验总结，在实际操作时应注意以下要点：
4.3.1禁止使用受潮过期的水泥，施工前应通过试验确定水泥用量及配合比，水泥浆严格按照配合比配制，水泥中不得有结块或杂物。为防止水泥离析，搅拌机应不断搅动。
4.3.2为加大固结体尺寸，或在深层硬土中防止固结体尺寸减小，可采用复喷工艺，也可通过提高喷射压力或降低回转与提升速度等措施来实现;
4.3.3垂直施工时，钻孔的倾斜度不宜超过1.5%。
4.3.4深层旋喷时，应先喷浆、后旋转和提升，这样可防止扭断注浆管。
4.3.5在拆卸或安装注浆管时动作要快，防止喷嘴被堵。旋喷时，要做好压力、流量和冒浆量的测量和记录工作，若浆液的压力和流量与设计值不符，须拔管清洗再重新进行插管和旋喷。
4.3.6一根桩配一次浆，水泥按量使用，严格执行单桩浆量和设计水灰比，并经常抽查单桩水泥用量。为搅拌均匀，水泥浆至少搅拌3分钟，浆液经筛网过滤，清除杂质后方能使用。
5、旋喷桩复合地基的质量检测
5.1开挖检查
旋喷完毕，待凝固具有一定强度后，即可开挖。这种检查方法，因为开挖工作量很大，一般仅限于浅层。由于固结体完全暴露出来，因此能较全面检查旋喷固结体的质量，也是检查固结体垂直度和固结体形态的良好方法。
5.2钻孔检查
钻孔检查主要是通过钻取固结体的岩芯观察判断其固结整体性和固结体的长度，并将所取岩芯做成标准试件进行室内试验，以求得其强度特性。
5.3室内试验
设计过程中，先进行现场调查并取土样，以标准稠度求理论旋喷固结体的配合比，并制作标准试件在室内进行相关的力学物理性的试验。
5.4荷载试验
通过对喷射固结体直接加载荷，找出变形和荷重的关系，判断和预测其承载力和沉降量。但在对旋喷固体进行载荷试验之前，需对加载部位进行加强处理，以防加载时导致固结体破坏。
5.5无损检测
其他非破坏性试验方法。包括同位素法、电阻率法、弹性波法等等。
6、结束语
总之，软土地基的处理方法很多，如强夯法、换填法、水泥搅拌桩法等等，但旋喷桩法是其中较为经济、且处理效果较好的一种，是值得推广应用的地基加固技术。在进行旋喷桩施工时，一定要做好各方面的准备工作，合理组织施工，确保施工顺畅，加强质量管理，严格按照施工规范和设计要点进行旋喷施工，事后加强成桩的质量检测，确保软土地基的强度达到施工要求。