谈高压旋喷桩的施工工艺及质量控制

任明武

（重庆市宏贵建设有限公司，重庆　400000）



谈高压旋喷桩的施工工艺及质量控制

任明武

（重庆市宏贵建设有限公司，重庆400000）

摘要：以某水利工程为例，介绍了高压旋喷桩的施工工艺，并从前期准备、原材料、浆液配比、钻孔、高压旋喷灌浆、特殊情况处理和质量检测等方面，分析了高压旋喷桩的质量控制要点及措施，通过动力触探检测结果表明，高压旋喷桩施工质量满足规范设计要求，施工效果良好。

关键词：高压旋喷桩，灌浆施工，质量控制

0　引言

高压旋喷灌浆在工程地基加固处理中应用非常广泛，同时由于高压旋喷灌浆技术作为一种行之有效的防渗施工方法，其也可作为建筑物深基坑或水工大坝的止水帷幕，此外其在水库除险加固工程中也已被广泛应用。其工程施工质量直接关系到工程的地基稳定和运行安全，因而在高压旋喷灌浆施工过程中必须严格控制其施工质量。现结合某水利工程的实际经验，从以下方面谈谈高压旋喷桩的施工工艺及质量控制。

1　工程概况

某水利工程左岸②，③号挡水坝段基础开挖及钻孔取芯地质资料揭示，该部位地基基础上层为碎砾石土层，含泥量重，地基承载力低，不能满足设计要求，为保证坝基承载力满足设计要求，设计单位在对②，③号挡水坝段进行结构优化的同时，对该部位地基基础采用高压旋喷桩进行加固处理。根据钻孔情况揭示下部为卵砾石覆盖层且地下水丰富，原始河床以砂卵砾（碎）石夹漂石、孤石为主，漂石、孤石含量较高，粒径不等最大可达2. 0。高压旋喷桩为悬挂式设计，旋喷桩设计直径为1. 0 m，桩间距2. 5 m，深度10. 0 m，该工程高压旋喷桩工程量为1 830 m3。

2　高压旋喷桩施工

2.1高压旋喷桩施工前期准备

1）施工机具准备。钻孔采用AtlasA66CB全液压多功能钻机，钻孔用风由VHP700空压机提供，配套COP44冲击器，152偏心及140中心球齿合金钻头。高喷灌浆采用山东牟平机具厂生产的GS500-4台车，配置89并列三连管喷具，喷具间采用高强螺栓连接、胶垫密封。高压水泵为天津通用机械厂生产的3S2-62 MPa清水泵，灌浆泵采用BW200泥浆泵，制浆采用ZJ-400高速制浆机。

2）施工平台准备。为确保喷灌施工平台宽度及施工质量，对已开挖的②，③号挡水坝段基础进行回填，回填骨料采用石渣分层填筑，并碾压密实、铺设平整，充分保证台车及钻机行走平稳安全。

2.2高压旋喷桩施工工艺

高喷钻孔采用偏心跟管超前钻进（ODEX工法）技术，钻进、扩孔、跟管护孔连续完成。冲击器在高风压作用下，带动140 mm中心钻头冲击回转钻进，152 mm偏心钻头在钻机旋转力矩作用下扩孔，140 mm套管在稳杆器作用下跟进护孔；高压旋喷灌浆工艺采用并列三连管法自下而上喷射成桩，每排分两序进行。高压旋喷桩施工工艺流程详见图1。

图1　高压旋喷桩施工工艺流程

2.3灌浆材料

水泥选用P. O42. 5R普通硅酸盐水泥，进入工地后，采取妥善的措施储存，防止受潮和结块。为保证大孤石架空严重、漏失大、动水等强透水地层的喷灌质量还使用了氯化钙速凝剂。凡是进场的材料，必须“三证”（生产许可证、产品合格证、出厂检验报告）齐全，同时必须按规定的取样频率及时取样送检。

2.4高压旋喷桩造孔

1）高喷钻孔采用偏心跟管超前钻进（ODEX工法）技术，钻进、扩孔、跟管护孔连续完成。冲击器在高风压作用下，带动140 mm中心钻头冲击回转钻进，152 mm偏心钻头在钻机旋转力矩作用下扩孔，140 mm套管在稳杆器作用下跟进护孔。2）钻孔完毕后，下入特制PVC塑料薄壁管进行临时护壁，PVC塑料管下设完毕后，由AtlasA66CB全液压多功能钻机自带的卷扬机起拔套管。3）在钻孔过程中，用水平尺测量套管的偏斜情况，并及时纠偏。钻孔完毕，用测斜仪测量所钻孔孔斜，孔斜偏差必须不大于1%。4）钻进过程中详尽记录地层情况，大孤石的分布、埋深、粒径及地层返水情况；并绘制钻孔柱状图，以便于根据工程实际情况科学合理地调整高喷灌浆施工参数。

2.5浆液配比及拌制、使用要求

1）浆液配比。高喷灌浆浆液应满足如下要求：a.有可控的胶凝时间；b.有足够的稳定性；c.气泡少；d.有良好的可泵性；e.结石率高。喷灌浆液主要采用两种浆液：a.纯水泥浆：通过现场试验后确定浆液水灰比为0. 88∶1；b.纯水泥浆加适量速凝剂配制成速凝浆液，这种浆液用于架空、漏失和动水地层，通过现场试验确定氯化钙掺量为水泥重量的5%。2）浆液拌制及使用要求。浆液拌制加料顺序为水→氯化钙→水泥→使用，材料加量要准确，水、氯化钙用固定量具加入。纯水泥浆液搅拌时间不得少于3 min，自制备到用完不超过4 h，超时而尚未使用的浆液必须予以废弃。

2.6高压旋喷桩灌浆施工参数

所有灌浆施工参数应经现场试验确定，经过现场试验最终确定的高压旋喷灌浆施工参数见表1。

表1　高压旋喷灌浆施工参数

2.7高压旋喷桩灌浆施工

1）高喷台车就位及行走。根据喷灌轴线及钻孔位置，按照台车行走轮距宽度沿轴线方向两侧布设16号槽钢作为行走轨道，将台车吊放至轨道上，台车行走由人工或机械控制。2）喷具组装及下设。高喷灌浆采用（89喷具）并列三连管法，喷具由专用高强螺栓连接，连接处用胶垫密封。喷具组装完毕后先进行试喷，水压超过40 MPa，3 min后无异常结束试喷，然后将喷具下入PVC管护壁孔内。3）高压旋喷灌浆。喷具下入至设计深度后，先通浆后通风、水，静喷一段时间待孔口返浆后，启动台车主卷扬调速电机及旋摆机液压马达，由高压水对地层进行充分切割，水泥浆液对地层进行搅拌充填，风压加速浆液的串动以保证浆液充填效果，边旋转边提升自下而上喷射成桩。4）封孔回填。喷灌结束后，对孔口离析沉缩段，采用水泥浆液及天然人工砂进行封孔回填灌浆，确保沉缩段回填饱满密实，无空腔及气泡产生。

2.8特殊情况处理

由于施工地质条件复杂，施工中也遇到了很多特殊情况，施工单位也采取了很多措施，确保了高压旋喷桩的施工质量。具体措施如下：

1）对于漏失大的地层和孔段，下喷具前预先注入膏状浆液进行喷灌前预堵漏。在喷灌过程中，对于不返浆的地层和孔段，为了防止浆液严重漏失，提高预注浆和高喷效果，采用间隔提升的办法，即静灌→静喷→喷灌、提升→静喷→喷灌、提升→……→喷灌、提升→孔口，以保证灌入足够浆液，避免出现浆液脱空区。在架空地层和渗漏通道，采用静灌，加浓浆液、孔口掺砂和速凝剂等措施，直到孔口返浆符合规范要求为止。2）直径在50 cm以上的大漂石易被嵌袱在旋喷桩之间，在施工过程中，当喷射到大漂石下界面50 cm时进行静喷或复喷，以在靠近大漂石处形成更大的桩体直径；在大漂石上界面进行静灌和静喷，以补充足够的浆液。3）喷灌过程中若相临孔串浆，将串浆孔封堵后继续喷灌，喷灌结束后再将串浆孔扫孔至原孔深度，重新喷灌。4）在高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤增、孔口回浆浓度和回浆量异常，甚至不返浆等情况时，必须立即查明原因后及时处理。5）高喷灌浆保持全孔连续一次作业，若因事故中断，重复高喷灌浆作业的搭接长度不小于0. 5 m，并记录中断深度和时间。停喷超过1 h重新开喷时，要将高喷管下放0. 5 m再开始正常提升高喷；停机超过3 h时，对泵和输浆管路进行清洗，同时用清水冲孔或扫孔后，再进行剩余孔段的施工。6）喷管或喷头有故障时要停止提升，立即处理，或提出孔口处理，提出孔口后重新下放时，开喷深度要下放0.5 m。

3　高压旋喷桩施工质量控制

3.1钻孔质量控制

对所有钻孔的孔位偏差（≤10 cm）、孔斜偏差（≤1%）、孔内沉积物厚度（≤20 cm）严格控制。开孔前用水平尺和吊锤对钻具的垂直度进行校核，符合要求后进行钻进；在钻进过程中用重锤、水平尺校正钻孔的垂直度；钻孔结束后，做好钻孔检测及验收，并根据钻孔情况绘制简易钻孔柱状图及说明供高喷使用。

3.2高压旋喷桩灌浆施工质量控制

1）在高喷作业现场配置质检员，质检员对喷具组装及试运转认可后才能将喷具下入孔内，每个孔都应根据钻孔柱状图及说明确定相应的工艺参数和措施，并严格执行。2）高喷过程中对喷具下设深度，水压、水量，空压机气压、气量，水泥浆浆量、浆压、进浆和返浆比重，提升速度，旋转速度，喷射方向等都应严格控制。3）为了直观检查高压喷射系统的完好性以及是否能够满足使用要求，正式施工前首先应进行试喷；试喷满足要求后，经监理工程师验收后，即可拌制水泥浆液，开始供浆、供水、供风进行静喷，待各项压力参数和流量参数达到设计要求，且孔口返出浆液时，即可按既定的提升速度进行喷射灌浆。4）装、卸喷射管时，采取措施密封、加快装卸动作以防止喷嘴堵塞；作业中因接、卸、换喷具而停顿后，喷具应下落至原停喷高度0. 3 m处，以使桩体能上下连接。5）高喷灌浆结束后，利用孔口回浆或水泥浆液对已完成的孔及时回灌，直至浆液不再下降为止；在粘土层或淤泥层高喷时不允许将冒浆回灌。6）定期测试水泥浆液密度，当施工中浆液密度超出设定指标时，停止提升，并调整至正常范围后，再继续喷注。7）施工过程中经常检查灌浆泵压力、浆液流量、空压机的风压和风量，钻机转速、提升速度及耗浆量。

4　高压旋喷桩质量控制效果

高压旋喷桩施工完成后，施工单位进行了动力触探检测，共布置动力触探点6个，自检质量全部满足设计要求；另外，施工单位自检完成后成都勘测设计研究院对高压旋喷桩施工质量又进行了复检，检测结果表明高压旋喷桩施工质量完全满足规范和设计要求。

5　结语

本工程基础加固处理如采用将软弱地层挖除，然后重新浇筑混凝土的常规办法将使工程施工工期延长和工程投资大大增加，而采用高压旋喷桩进行地基加固处理，既保证了工程施工进度又节约了工程投资。随着国民经济的迅速发展，工程建设也越来越多，而高压旋喷桩的应用也将越来越广，对其施工工艺技术、质量要求也将越来越高。在施工过程中只要加强各工序的施工质量控制，尤其是加强原材料、造孔、高压旋喷灌浆等工序的质量控制，一定能保证高压旋喷桩的施工质量得到有效控制。

参考文献：

［1］DL/T 5200—2004，水电水利工程高压喷射灌浆技术规范［S］.

The construction technology and quality control of high pressure jet grouting pile

Ren Mingwu
（Chongqing Honggui Construction Limited Company，Chongqing 400000，China）

Abstract：Taking a water conservancy engineering as an example，this paper introduced the construction technology of high pressure jet grouting pile，and from the preparation，raw materials，slurry ratio，drilling，high-pressure rotary spray irrigation pulp，special case process and quality inspection and other aspects，analyzed the quality control key points and measures of high pressure jet grouting pile，through the dynamic feeler inspection testing results showed that high pressure jet grouting pile construction quality to meet the design requirements specification，had good construction effect.

Key words：high pressure jet grouting pile，grouting construction，quality control

中图分类号：TU472. 36

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）09-0071-03

收稿日期：2016-01-14

作者简介：任明武（1983-），男，工程师，国家注册一级建造师