某深基坑工程高压旋喷桩施工质量控制

徐铁群

徐州市土木建筑工程质量监督站（221009）

某深基坑工程高压旋喷桩施工质量控制

徐铁群

徐州市土木建筑工程质量监督站（221009）

某超大深基坑工程采用高压旋喷桩作截水帷幕，通过精心施工，较好地完成施工任务，该工程的施工质量控制措施可为同类基坑工程提供宝贵意见。

深基坑；止水桩；高压旋喷桩；质量控制

1 工程概况

1.1 工程概况

某基坑工程，深约19.6 m，面积约26 929 m2，基坑周长约634 m。支护类型为钢筋混凝土灌注桩支护桩+止水桩帷幕+扩大头锚杆和岩石锚杆的支护方案，止水桩采用二重管高压旋喷桩。

1.2 设计参数

高压旋喷桩桩径800 mm，间距600 mm，搭接200 mm，水灰比1：1，每延米桩长水泥掺入量为380 kg，水泥采用42.5级复合硅酸盐水泥，注浆压力大于24 MPa，空气压力大于0.7 MPa，旋转速度20 r/ min，提升速度0.15～0.25 m/min,流量100 L/min。

2 施工

2.1 工艺流程

放线定位→钻机就位→低压水钻进→硬黏土高压水成孔→成孔结束至标底待高压浆到达旋喷提升→成桩→冲洗管路→移位→下一根桩。

2.2 放线定位

按图纸尺寸先放出每排桩位中心线,每排1号桩至末号桩向外引出5 m或10 m做好控制桩，然后放出所要施工的桩位，钉上标志，边打边复核，根据控制桩控制复核桩位，确保桩位的正确无误。

2.3 旋喷钻机就位

钻机安置在设计的孔位上，钻头对准孔位中心进行水平较正,钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，垂直偏差控制在1.0%以内。

2.4 钻孔

采用2台XB-20型高压旋喷钻机进行钻孔，钻孔位置偏差控制在5 cm以内，孔深偏差控制在±20 cm以内，应保证两桩之间施工间距，施工时宜进行跳打，以防止串孔。

2.5 配制水泥浆

本工程水泥浆水灰比控制在1.0，水泥用量为380 kg/m，水泥浆液稠度应适宜，防止过稠堵喷嘴、过稀影响质量，由试验根据现场各层土样优选出最合理浆液配方。浆液宜在旋喷前1 h内配制，使用时必须滤去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。

2.6 喷射注浆

成孔后，开启高压泵，待浆液到孔口开始冒浆，由下而上进行喷射注浆，注浆压力控制在30 MPa，提升速度控制在20 cm/min左右,流量100 L/min,提升至标高,注浆管分段提升的搭拉长度不得小于25 cm,提升时如断桩、断浆、堵管应回下20 cm重复搭接。第一次喷射结束后有余浆应下沉至软硬土层交接下1～2 m复喷。浆压提升速度根据灰浆余量在范围内增减。

3 常见质量问题及其质量保证措施

根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析，并提出预防措施及处理方法。

3.1 固结体强度不均匀、缩颈

3.1.1 产生原因

1）没有根据地质条件选择适当的喷射方法与施工机具。

2）穿过较硬的黏性土部位易产生颈缩。

3）旋转速度、拔管速度及注浆量配比不当，造成桩身直径不均匀，浆液多少不均。

4）喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。

5）喷浆设备中间出现故障。

3.1.2 质量保证措施

1）根据地质条件及设计要求，选用适当的喷浆方法和施工机具。

2）根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、拔管速度、喷射压力和喷浆量，喷浆过程应连续均匀。

3）严格喷嘴的加工精度、直径、形状、位置等，以确保喷浆效果。

4）严格控制浆液的水灰比、稠度。

5）放注浆管前，先在地表进行射水试验，然后才能下注浆管施工。配浆时必须用筛过滤。

6）为确保旋喷作业连续施工，工程现场应配备一台备用发电机组，如果施工过程中停电，则启用备用发电机。

7）根据本工程具体情况，土层软硬变化大，钻机下沉时应注意电流压力变化确定硬土层的厚度，在硬土层里应加大水压提升喷射至标高缓解过硬过黏的土层，减小软硬土层变化差别过大带来的高压浆切割效果，降低桩径过大过小差距，然后下沉至桩底待浆。

3.2 桩顶面下凹

3.2.1 产生原因

在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素而变化。

3.2.2 质量保证措施

为防止因浆液凝固后体积收缩,桩顶面下降，保证桩顶标高满足设计要求，可采取以下办法：

1）旋喷桩施工完毕，及时用水灰比为0.6的水泥浆补灌。

2）旋喷长度比设计长0.3～1.0 m。

3）在旋喷注浆完成后，在固体的顶部0.5～1.0 m范围内再钻进0.5～1.0 m,在原位提杆再注浆复喷一次加强。

3.3 钻孔沉管困难偏斜

3.3.1 产生原因

1）地面不平不实，钻杆倾斜度超标。

2）有地下埋设物。

3.3.2 质量保证措施

1）施工前应先平整场地，开钻前，检查桩机平稳性，做到固定端正，桩架垂直，并采用测量仪器等手段进行检测，保证桩机的水平度、桩架的垂直度，在确保无误后方可继续施工。

2）桩位点应提前钎探，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。当实际孔位和钻孔内的地下障碍物、洞穴等与工程地质报告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。

3.4 钻孔沉管冒浆异常

3.4.1 产生原因

冒浆是指在喷浆过程中往往有一定数量的土粒，随部分浆液沿着注浆管壁冒出地面，冒浆量小于注浆量的20%为正常,超过20%或完全不冒浆时,应查明原因，采取措施。

冒浆量过大的主要原因是有效喷射范围与注浆量不相适应，不冒浆的主要原因是土层中有较大空隙。相邻桩施工时间间隔短易串浆。

3.4.2 质量保证措施

冒浆量过大采取的措施：

1）提高喷射压力。

2）适当缩小喷口孔径。

3）加快提升和旋喷转速，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。

不冒浆可采取的措施：

1）在浆液中掺加外加剂，缩短凝结时间。

2）在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再正常喷浆。

为防止旋喷桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短,造成相邻高喷孔施工时串浆，可采取分批跳孔施作。钻孔桩施工时按每间隔两孔施作，相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48 h。

若喷浆过程中出现压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障，复喷接桩时应加深0.4 m，重复喷射接桩，防止出现断桩。

因地下孔隙等原因造成返浆不正常、漏浆时,应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后再提升。

3.5 压力上不去

3.5.1 产生原因

1）安全阀和管路接头处密封圈不严，有泄漏现象。

2）泵阀损坏，油管破裂漏油。

3）安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气，或密封圈泄漏。

4）塞油泵调压过低。

3.5.2 处理方法

应停机检查，经检查后压力自然上升，并用清水进行调压试验，以达到要求的压力为止。

3.6 压力骤然上升

3.6.1 产生原因

1）喷嘴堵塞。

2）高压管路清洗不净，浆液沉淀，或其他杂物堵塞管路。

3）泵体或出浆管路有堵塞。

3.6.2 处理方法

应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。其他情况堵塞应松开接头进行疏通，待堵塞消失后再进行旋喷。配浆时必须用筛过滤。

4 施工质量检查

4.1 施工前检查

在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：

1）原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果。

2）浆液配合比是否适合工程实际土质条件。

3）机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等进行试机运行，确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻。

4）检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。

5）施工前还应对地下障碍情况统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求。

6）施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。

4.2 施工中检查

施工中重点检查内容有：

1）钻杆的垂直度及钻头定位。

2）水泥浆液配合比及材料称量。

3）钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等。

4）喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量。

5）孔位处的冒浆状况。

6）喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度。

7）施工记录是否完备。施工记录应在每提升1 m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。

4.3 施工后检查

施工后主要对固结土体进行检查，包括：

1）固结土体的整体性及均匀性。

2）固结土体的有效直径。

3）固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置。

4）固结土体的抗渗性。

采用开挖检查、取芯、标准贯入试验等方法进行检查检验。检查应布置以下部位：

1）地质条件复杂，对高压喷射注浆质量产生影响的部位。

2）施工中出现异常的部位。

3）有代表性的部位。

在高压喷射注浆结束后1周，在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度及其抗渗能力。检验点的数量为施工注浆孔数的1%。

5 结语

该超大深基坑工程高压旋喷桩截水帷幕，严格落实以上各项技术措施及管理要求,施工质量良好，达到了预期目标。该工程的施工质量控制措施可为同类基坑工程提供宝贵意见。

[1]JGJ 79-2012,建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2012.

[2]JGJ 120-2012,建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社,2012.