高压旋喷处理灌注桩桩端沉渣

张志军 常宏

摘要：探讨高压旋喷处理灌注桩桩端沉渣的工艺机理，结合工程实例，讨论存在的问题。

关键词：高压旋喷 灌注桩 沉渣

无论是钻孔灌注桩，还是冲孔灌注桩，如果其桩端沉渣超出了设计允许范围，就必须进行处理，然后方能投入正常使用。处理灌注桩桩端沉渣，比较常用的方法有：①高压旋喷法；②压力注浆法，③风力清孔后注水泥浆法等。采用不同的处理方法，处理效果往往不一样。实践证明，采用高压旋喷工艺处理灌注桩桩端沉渣较为理想。

一、高压旋喷处理灌注桩桩端沉渣的设计与施工

1.工艺机理

对于灌注桩，由于在成孔过程中加入大量泥浆进行护壁及清渣，且泥浆的浓度较高，在灌注砼后其残留的沉渣与泥浆往往结为一体，类似于角砾质土。经钻孔取芯，见沉渣与泥胶结紧密，芯呈柱状，常呈可塑一硬塑状。因此采用高压旋喷法处理灌注桩桩端沉渣，能获得理想的效果，对较大直径的桩，其处理效果也十分明显。况且，用旋喷处理后．水泥浆液与沉渣胶结混合为一体，其固结物的强度也很高，能达到设计要求。

在处理桩端沉渣时，先利用高压清水旋喷射流将沉渣进行切割、分离，经较长时间的连续冲切，高压水影响范围扩大，使泥与沉渣分离开来。通过孔口返水，将颗粒较小的沉渣与泥一同带出孔外，而颗粒较粗的则留在桩底。然后利用水泥浆液旋喷射流，将留在桩底的那部分沉渣混合胶结起来，在桩端形成一个旋喷桩柱体，充填于原沉渣的位置，类似于接桩一样，高强度的旋喷桩固结体将桩端与基岩连接起来，以此来提高灌注桩的桩端承载力，减少其沉降量。

2.设计与施工

（1）设计方法

结合作者多年来处理沉渣的经验，作如下设计：

①根据灌注桩桩径大小均匀地在桩身上布置钻孔，以每个钻孔承担的处理直径为0.8—1.0m为佳；

②钻孔孔径为110mm；

③先采用清水作为高压旋喷的介质，利用高压水流所产生的冲击力将沉渣切割、冲散，旋喷压力为25—35MPa；

④然后利用水泥浆作为高压旋喷的介质将被水流冲散分离后的沉渣混合胶结起来，压力为30—35MPa；

⑤水泥浆的水灰比为0.4—0.5；

⑥制浆材料：525#普通硅酸盐水泥。

（2）施工工艺

①成孔：用工程钻机或地质钻机在桩身上钻孔，保证钻孔的垂直度，以免钻孔偏离出桩身外达不到设计要求而报废；

②高压旋喷清孔：采用高压旋喷的专用设备，利用高压水流的冲击力进行清孔，每次清孔时，见孔口返出的水不再浑浊方可停止清孔。一般情况下，需2—3h即可完成一次清孔工作；

③高压旋喷制桩：利用高压旋喷机将水泥浆液喷人灌注桩桩底原沉渣位置，将被高压水流冲散分离后的沉渣混合胶结起来形成旋喷桩柱体，旋喷制桩完成后再进行封孔。

清孔时，如一次清孔效果较差，可重复步骤②多次，达到理想的清孔效果为止。

（3）工艺要求

①钻机成孔时，一定要保证孔的垂直度；

②高压旋喷清孔时，水压力一定要大，水压越大，效果越好。清孔时间要充足；

③每根桩上，要等到所有的钻孔清洗完毕，方可旋喷制桩；

④制成的水泥浆若>2h仍未使用的应废弃，以保证水泥浆的质量。

二、工程实例

1.概述

内蒙古包头某大桥桩基，设计采用用Φ2.20m冲孔灌注桩。桩基完成后，经质检单位抽芯验桩，发现其中一根桩的桩端存在有0.4—0.6m不等厚的沉渣，须进行沉渣处理，方能满足桩基承载力及沉降要求。经多种方案的分析、对比，决定采用高压旋喷工艺进行处理。

2.方案设计与施工

①在桩身上布置5个钻孔，钻孔位置见图1。K5号孔位于桩中心，K1—K4号孔位于桩的四个方位上，距桩边0.35m，均匀布置；

②钻孔深度以穿过桩底沉渣进入底层基岩1.0m为止；

③高压旋喷水压力为30MPa， 钻孔孔位布置示意圈单次清孔时间2h；

④水泥浆液旋喷压力为35MPa，要求采用复喷工艺；

⑤采用525#普通硅酸盐水泥作为制浆材料，水泥浆液的水灰比为0.4—0.5；

施工时按设计编号依次进行钻孔，完成全部钻孔工作后，才开始进行清孔。清孔时先清K5号孔，然后从K1、K3、K2、K4按顺序进行清孔。这样反复清孔，每个孔历经3—5回次才完成全部清孔工作。待全部钻孔清孔完毕后，方可按设计要求进行水泥浆旋喷制桩。

这根桩的整个处理工作共历时21天才完成。

3.处理效果评述

处理完后，经质检单位在桩身上随机布置2个抽芯钻孔，对桩端沉渣处理效果进行检验，从抽芯情况看，原沉渣部位已全部被高强度的纯水泥浆与沉渣混合胶结体所置换充填。旋喷桩固结体与桩端砼及桩底基岩均胶结紧密，并取样进行抗压试验，强度等级均符合设计要求。因此，可以说明，采用高压旋喷工艺处理灌注桩桩端沉渣是可行的，且效果十分显著。

三、结束语

由于高压旋喷应用于处理灌注桩桩端沉渣尚处于经验积累阶段，所以在工程中应用时还是应注意现场监测，灵活施工，才能获得良好的效果。笔者在总结前人经验的基础上，得出以下认识：

①高压旋喷处理灌注桩桩端沉渣，因其清孔程度及置换体强度均较高，其处理效果显著。

②因桩端沉渣常与泥胶结成可塑一硬塑状，且在沉渣中存在有较大颗粒的沉渣。因此，在清孔时，要有足够的水压，才能达到设定的清孔范围。水泥浆旋喷时的压力是越大越好。

③清孔时，应清洗完所有钻孔后方能开始水泥浆液的旋喷，并应进行2个回次以上的清孔，才能保证清孔彻底，获得好的处理效果。

总的来说，高压旋喷处理灌注桩桩端沉渣，在方案可行的条件下，选择合理的设计与施工参数可取得良好的技术与经济效益。