浅谈某公路工程旋喷桩施工技术方案

李英豪

河南鹏程路桥建设有限公司，河南 焦作 454000

随着我国公路工程建设事业的逐步推进，新的施工技术也在不断地探索。其中旋喷桩施工技术就是我国近几年来普遍应用于公路工程当中的重要一个。该技术的主要工作原理就是，利用水泥浆或水在高压的作用下，事先由钻机将带有喷嘴的注浆管带到指定的土层位置，这时喷射而出，以达到冲破土层，穿透土体的目的。 水泥浆或水柱根据受压情况的大小不同，其冲击强度有所不同，原则上是压力越大，冲击力越大，其所冲破的土层也就越厚。当速度快，能力大，冲击力强的喷射流的能量超过土体所能够承受的强度时，土体便会随其自然脱落，或随浆液冒出水面。 经过旋喷技术处理后的土层土粒主要可分为两个部分，一部分是随着水或浆液冒出水面，另一部分则在重力、冲击力、离心力的作用下与水或浆液均匀混合的搅拌混合，按照一定的质量比例大小而重新排列。等一定时间后，浆液便会自然凝固，混合的土粒便会在浆液中形成一个固结体。其中，固结体的形状受多种因素的影响，但主要与喷射流的方向有关。根据喷嘴的形态不同可以将喷射分为两种类型，一种为旋转喷射，又称旋喷；一种是定向喷射，又称为定喷。旋喷是指喷嘴在喷射时一边喷射一遍旋转并提升，固结体的形状是圆柱状。旋喷具有这样的技术特点，它使土体在上部结构荷栽直接增加的作用下，不易产生破坏或发生较大的变形，所以该项喷射技术主要应用于地基的加固，以提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质。定喷是指喷嘴在喷射时喷射的方向保持不变，但喷嘴的位置提升，由于该种喷射技术形成的固结体的形状如劈状，所以该项技术主要应用于地基的防渗，稳定边坡，改善地基土的性质等工程。

作为地基加固的两种不同应用技术，它们各有特点各有优劣。在实际的施工实践中，由于旋喷能使被加固土体形成均匀的圆柱体或异形圆柱体，所以该方式应用则相对比较广泛。旋喷法根据施工时的具体技术要领、施工步骤的不同又可以分为以下4种类型：单管法、二重管法、三重管法和多重管法。以下对旋喷桩的施工技术方案做简要探讨。

1 旋喷桩施工的材料要求及所需要的设备

1）在运用该项技术施工时，主要应用到的主要机器设备有：高压泵、浆液搅拌器、钻机等；辅助性的机器设备有：高压管路系统、操作控制系统、材料储备系统等，另外还包括各种管材、阀门、接头安全设施等辅助用具；

2）旋喷施工技术中对材料的要求具体有下：水泥一般用425号水泥，由于该类型水泥无结块，在施工中有效避免了许多不必要的麻烦。 该型号的水泥与普通的水泥不同，水泥在配比的过程当中一般应保持泥浆的水灰比为1:1-5:1。这种配比度恰到好处，稠度大小适中。稠度过大过小都会对工程有一定的影响。当泥浆的稠度过大时，由于流动比较缓慢，容易堵塞喷嘴造成机器的故障，影响工程的进度，增加故障排除时间。当稠度过小时，其冲击力则减小。另外，为消除泥浆离析的问题，一般可在泥浆中加入适量的陶土，约为水泥用量的3%，少许的碱，约为水泥用量的0.9%。浆液应提前少许时间配置，约为喷射前一小时左右，使用时为避免浆液堵塞喷嘴，应使用器具滤去泥浆内的硬块、砂石等。

2 施工的具体流程及应注意的技术要点

2.1 施工流程

受施工技术及机器设备的区别，不同的喷射注浆法有不同的施工流程。如单管注，它同二重管注浆法，三重管及多重管喷射注浆法都有很大的不同。这些主要是根据介入的介质和数量不同而区分的，虽然如此，但它们的施工工艺流程基本是一致的。具体而言，它们都是实行的是自下而上进行喷射作业，将钻杆插入或打入预定土层中进行施工。具体施工工艺流程如下：

1）安装钻机

安装钻机是旋喷注浆施工的第一道施工工序。把钻机安装在事先设计好的钻孔位置上，使钻头对准预定钻孔的中心位置，并进行校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。

2）开动钻机开始钻孔

钻孔的方法有很多种类型，确定钻孔方法一般要根据地质状况、所要加固的深度、所需的及其设备等综合因素考虑。对于单管旋喷的钻孔深度可达30m，在较坚硬的地层采用地质钻机钻孔，用二重管、三重管喷射注浆法施工。

3）插管

插管是旋喷桩施工中一项重要的工艺流程，将注浆管插入预定的地层之中。在插管的过程当中应多加注意，水压应保持在一定的强度，约为1MPa，这样可有效避免喷浆将孔壁射塌。

4）喷射过程

喷灌插入到预定的深度后即可开始作业，工作的顺序是自上而下。在施工的过程中应时刻保持警惕，注意观察注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等，使其与预定的参数保持一致，并做好记录登记。

2.2 技术要点

1）钻机安放：钻机安放与预定的钻孔应保持垂直。钻头与钻孔的中心的位置误差不得超过50mm；

2）喷浆前检查：旋喷前要检查管路系统及高压设备，让它们的压力和流量表满足设计要求。并在下管时检查注浆管是否通畅，接头是否完好；

3）在喷射注浆时应注意，喷灌插入预定的深度自上而下的开始喷浆作业，检查浆液初凝时间，注浆流量等技术参数，控制旋转的速度、并及时提速。在进行深层旋喷时，喷射的具体顺序是先喷浆后旋转和提升，这样可有效防止注浆管扭断；

4）在施工的过程中，注重加强后场供浆与前台密切配合，后场停止供应时，保持信息的对称性这是应及时通知前台，以防止断桩和缺浆。在进行二次供浆时，搅拌机需下次停浆点0.5m以下，待恢复供浆时在提升；

5）水泥的具体要求，首先水泥的选用符合规格，水泥浆与水灰比 按规定进行配比，并不得随便更改。其次要保证水泥质量，水泥在投入使用前一定要过筛，其细度应在标准筛上的筛余量小于15%，严禁使用受潮，过期的水泥；

6）保持喷射注浆孔与高压泵的距离，使它们之间的距离适当，不能过长亦不能过短，以防止高压软管过长，造成实际喷射压力降低；

7）保持喷浆的速度，当桩顶接近标高，这时应把采用慢速的方式，控制在10cm/s以内，以保证桩头的施工质量；

9）做好后续工作，在喷浆结束后，为防止液面下流，此时应及时对喷射孔内进行静压充填，直至浆液面不再下流为止；

10）施工中对出现冒浆问题的应对和处理。出现冒浆现象主要原因是注浆量超过需浆量，针对这种问题，具体可以采用如下措施应对：适当缩小喷嘴直径；提高喷射压力；加快提高和转速等。

3 施工质量的控制和质量检测

1）质量控制措施，施工质量控制措施有很多种类型，具体可以通过以下几点努力：

（1）为确保工程质量在预定的范围之内，可以采取事先试验的方式，首先通过此方式增加工程施工的熟练度最大限度的降低误差。在施工前可先打一组试桩，一般为三桩，这样可以有效的确定各施工项的参数。具体有旋转速度、钻进速度、提升速度等。其次可以确定机械需配备的人员；

（2）开机前的检查，具体检查的事项包括：孔距、复核孔位，检查钻机是否水平、轴垂直度等。在钻孔的过程中应着重避免钻机的剧烈振动，以防止跳动及钻杆摆动等问题的出现；

（3）保持喷浆的饱满，这项问题可通过控制旋喷的压力和提升及旋转速度等来实现；

（4）钻头在钻进的过程中，施工技术人员应保持时刻谨慎，定时检查孔深及孔斜率，以确保以上技术指标达到设计要求，并随时做好预警准备；

（5）加强施工监督检查，做好检查施工记录，对照施工工艺对每根桩进行质量考核。对不合格的桩，根据实际情况进行处理。

2）质量检测方法

在高压旋喷注浆结束四周后，要及时进行质量检验进行。检查对象要选择地质条件比较复杂的地区或在喷射的过程中有异常现象的固结体，比例为注浆孔数的5%，至少对每个加固工程检查一个。

（1）室内灰比实验；

（2）开挖检查 全面检查喷射固结体的质量；

（3）钻孔检查；渗透试验；标准贯入度试验。

4 结论

综上，旋喷桩施工工艺在我国的应用逐步完善，但还不够成熟，施工实践中存在的一些问题还需进一步探讨。基于作者能力的限制文中的不足之处望行业多多指正，在今后的工作与学习当中亦会加强学习，争取为我国在旋喷桩施工技术方面做出更大的贡献。

[1]戴志鹏.高压旋喷桩在成都某铁路厂房工程中的应用[J].四川建筑，2007(3).

[2]胡斌.旋喷桩在桥梁工程地基处理中的应用[J].交通科技，2004(1).