高压旋喷桩施工地面隆起的原因及预防措施

黎曲珍

摘要：高压旋喷桩在粘土、淤泥质等塑性土层施工过程中，经常会发生类似的地面隆起的不良现象。文章分析了发生地面隆起的原因，并提出了相关预防措施。

关键词：高压旋喷桩； 塑性土层；地面隆起；挤土；返浆；引孔

中图分类号：U216文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）06-0082-02

一、工程概况

广州市国际商品展贸城展贸东南路路基工程（污水井）w2工作井，井壁厚度为600mm和450mm。设计采用人工挖孔逆作法施工，井内尺寸为7500×4500mm，设计井底面到地面深度为7850mm。

因为该工作井靠近展贸城第一期项目A2展馆（净距离位3800mm），地质中含淤泥质软土层和中砂透水层，地下水位为地面下1500mm，设计图纸要求在建筑物的位置设置三排（共84根）单管旋喷桩，进行地基加固和止水，防止因为基坑开挖影响建筑物墙体结构的安全。

旋喷桩施工采取间隔跳打，施工完第一排12根桩，发现地面隆起250mm，造成地下自来水管（DN250mm的铸铁管）破裂，需要对地面隆起进行原因分析后提出预防措施，及其应用价值。

二、地质情况

根据现场地质情况，工作井开挖范围内的土层有流塑至软塑淤泥，属于软土地基，其埋深浅，强度低，固结慢、变形大，抗震性差，在荷载作用下可能产生侧向滑动，或有较大的沉降。基本上以淤泥、粘土、中砂与砂质粘土为主，其岩土的特征如下：

1．素填土：灰黄色，湿，疏松，成分主要为由粘性土及植物根系组成、1900mm厚；

2．淤泥：深灰色，饱和，流塑，局部软塑，土质较纯，断续腐植物、3400mm厚；

3．粉质粘土：红色，可塑，土质不均匀，为混合岩风化残积土，遇水易软化，2500mm厚；底部0.4米含少量粉砂；

4．砂质粘土：褐红黄色，硬塑，为混合岩风化残积土，土质粘性一般，含2～3mm石英砾约<5%，1200mm；

5．中砂：灰黑色；较密；饱和；质较纯，粒径不匀。

三、隆起原因分析

（一）单管旋喷桩施工工艺

1．单管旋喷桩施工工艺流程见下图：

2．高压喷射法加固地基，形成桩作用机理。

（1）高压喷射流切割破坏土体作用：喷射流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏。

（2）混合搅拌作用：钻杆在旋转和提升的过程中，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向（即阻力小的方向）移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。

（3）置换作用：把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。

（4）充填、渗透固结作用：高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。

（5）压密作用：高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。

图 2旋喷桩钻杆形状图

（二）单管旋喷桩施工工艺在软土中的工况

在软土地层可以直接用旋喷钻机带喷嘴钻头、旋喷注浆管钻孔插管，钻进时为防止泥砂堵塞喷嘴用较小的压力边下管边射水。

在钻孔插管过程中，钻进速度比较快，插管过程存在明显的挤土，软土的可塑性，会导致钻杆与土体之间的间隙消失。

（三）单管旋喷桩施工工艺在软土中的工况产生的影响

旋喷桩加固止水是通过20～30MPa的压力水平喷射的水泥浆与地层土体发生混和、置换而成桩体，正常的旋喷桩施工必须有废浆液从孔口溢出。但是在软土层的工况下，浆液不能顺利从钻杆与土体之间的间隙溢出而积存在地层中，随着喷射工作的进行，积存的浆液增加，浆液产生的压强越来越高，形成的压力使土体向地面抬升，造成地面及地下的管线、构筑物等隆起。

综合以上的旋喷桩工艺和在塑性土层中的工况分析，可以清楚地发现：造成地面隆起的主要原因是因为引孔时的挤土作用，在塑性土层中产生回弹，堵塞旋喷桩返浆的通道，造成地下的压强过高，形成向四周扩散的压力，最终造成地面隆起。

四、预防措施

通过地面隆起的原因分析可知，主要原因是废浆不能顺利溢出地面，造成地下压力提高。所以主要的措施就是要保证废浆能够顺利溢出地面。

要求采用地质钻或者旋喷桩钻机用合金钻头配岩芯管先进行引孔，孔径要求比钻杆接手大20mm，并且进行泥浆护壁钻孔，选择DN91的合金钻头和岩芯管进行钻孔。

钻孔完毕要求对钻孔进行返浆清孔，清除孔内的砂和泥块，以免砂和泥块在喷射过程中堵塞通道。

清孔完毕及时进行喷射成桩作业，以免孔壁坍塌。

喷射过程中，要求时刻关注孔口返浆情况，一旦返浆停顿，及时查明原因，处理好后再继续喷射。

五、效果检验

采取以上措施施工前后，对地面标高进行监控，地面再未发现隆起现象，但是需要增加引孔、清孔相应的时间。

六、结语

高压旋喷桩在粘土、淤泥质等塑性土层施工过程中，经常会发生类似的地面隆起的不良现象，在相对比较关键的位置（如道路上、地下管线多或者有构筑物的地方）施工，要特别引起重视，该采取提前引孔措施的地方，不能单纯求快，同时施工过程中一定要密切注意返浆情况。

参考文献

[1]赵凯歌．高压旋喷桩施工技术探讨[J]．中华民居（学术刊），2100，（10）．

[2]后少平．浅谈高压旋喷桩施工工艺及控制过程[J]．科技与生活，2010，（16）．

[3]韩志超．高压旋喷施工技术[J]．交通世界，2009，（13）．

（责任编辑：赵秀娟）