高压旋喷桩加固边坡施工参数试验研究

庞晓鑫，鲁 昀

(华邦建投集团股份有限公司，广东 湛江 524005)

1 工程概况

1.1 高压旋喷桩布置

图1 高压旋喷桩加固设计平面布置图(单位：mm)

图2 高压旋喷桩加固设计断面图

1.2 地质情况

先导孔揭露的地层岩性如下。

试验1区：①填土(含块石)，深0～3.1m；⑦-1粉质黏土，深3.1～5m；⑧含泥砂卵砾石，深5～7m；⑦-2粉质黏土，深7～8.4m；⑦含泥砂卵砾石，深8.4～10.5m；⑥淤泥质粉质黏土，深10.5～12.6m；含砾砂质粉质黏土，深12.6～16.81m。

试验2区：①填土，深0～13.8m；⑥淤泥质粉质黏土，深13.8～17.0m；全风化花岗岩，深17～21.3m，强风化花岗岩深21.3～21.8m，弱风化花岗岩深21.8m以下。

1.3 技术要求

高压旋喷桩采用双管法工艺，按孔距1.2m，排距1.2m进行布置，桩径要求≥0.8m，桩底进入强风化1m，取芯完整率达80%以上，桩体强度要求详见表1。

表1 加固旋喷桩桩体抗剪强度表

2 高喷工艺试验方案

2.1 工艺试验目的

1)通过现场试验确定满足设计桩径的施工参数(喷嘴直径、提升速度、旋转速度、喷射压力、喷射流量、复喷遍数等)，试验完毕后开挖检查，获得灌浆影响半径、桩形等[1]。

2)生产性试验可根据不同的地质条件在同一个试验区采用不同的参数进行试验。

3)结合地勘成果重点选择在有软弱土层如填土、淤泥质粉质黏土、淤泥质砂分布且厚度较大并需要加固的地段上进行试验，检测是否满足设计要求，达到基坑开挖条件。

Bin 389：有“小葛兰许”之称，是南澳跨产区赤霞珠和西拉混酿，用酿造Bin707和葛兰许用过的橡木桶来陈酿。

2.2 高喷试验区及参数设计

本次试验分别在上下游选择较有代表性的区域选择两个试验区。试验布孔图如图3～4所示，试验区参数设计如表2所示。

图3 试验1区布孔平面图

图4 试验2区布孔平面图

表2 高压旋喷桩试验拟采用的技术参数

2.3 检测方法、目的及数量

本工程高压旋喷桩检测方法、检测目的和数量详见表3。

表3 高压旋喷桩试验桩检测内容和数量统计表

3 工艺试验结果与分析

3.1 施工工效分析

各参数施工工效见表4。

表4 各参数施工工效统计表

由表4可知，由于参数3提升速度最慢，所以工效最低，而参数4施工工效最高。

3.2 提升速度与灌浆量的试验结果与分析

提升速度越慢，灌浆量越大，水泥用量越大，由于填土层的灌浆量大于其他土层，表明土质越疏松，灌浆量也越大。

3.3 各参数灌浆量试验结果与分析

参数3灌浆量最高，即水泥用量最大，试验1区中参数3的平均灌浆量达1 377kg/m，而参数4的水泥用量最少。

3.4 钻芯取样检测结果与分析

1)取芯率检测结果与分析。经实地对24根高压旋喷桩桩头的开挖检验，从外观上检验高压旋喷桩的桩径、桩形、桩身质量，实测高压旋喷桩的桩径≥800mm，桩型完整。各个参数的桩体取芯率皆达到80%以上，表明桩身质量连续性较好，综合评价高压旋喷桩的桩径、桩形、桩身质量满足设计要求。

2)抗压强度检测结果与分析。两个试验区4个参数的桩体在各土层抗压强度都达到3.2MPa以上，最高可达5.4MPa，均达到了作为水泥土桩应有的强度要求，满足设计对桩身强度的要求。

3)粘聚力及内摩擦角检测结果与分析。在不同施工参数1～4的工况条件下60天龄期时，桩体的抗压强度指标和三轴抗剪强度同一地层间差异不大。从单个抗剪指标上角度分析，所有加固土层在不同施工参数条件下的粘聚力指标Cuu均能满足设计要求，且远超设计指标；内摩擦角指标φuu除参数3与参数1有个别数据未达到设计指标外，其余参数的内摩擦角指标φuu均能达到设计要求。

4 灌浆试验存在问题及改进措施

1)在喷浆过程中，当自下而上喷射接近地表时，喷射孔周边出现大量的冒浆、冒气现象，而喷射孔内无回浆。这种现象可能会造成串孔现象，影响高喷桩的施工，试验过程中未及时采取必要的措施。

2)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。

3)依据本次试验发现在填土层中存在有回填块石的地层，由于该地层孔隙过大造成浆液回落。

4)当存在较硬的黏土地层时开挖出的桩径未达到设计要求的82cm，即存在缩径现象。

针对上述存在的问题，可采取以下改进措施。

1)对于喷射过程中在接近地表地段出现的喷射孔周边冒浆、冒气现象，原因是地表段填土相对疏松造成，为避免出现串孔，应在孔序分两序施工的同时排序亦分两序进行，以增大钻孔间的间距，避免串孔现象的发生，必要时可分三序进行[2]。

2)旋喷长度比设计长32cm，或在旋喷桩施工完毕将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液。

3)对存在回填块石地层的喷射孔在完成喷射后应将临近喷射孔作业过程中的回浆引到前面刚完成的高喷桩孔上对回填块石的地层进行补浆，必要时可填补新鲜的浆液，以避免由于该地层孔隙过大，造成浆液回落出现断桩[3]。

4)根据先导孔地质情况分析，对于较硬地层可采取定位旋转喷射(不提升)或复喷的扩大桩径办法。

5 结 论

1)4个试验参数中，其中参数3的工效最低，水泥用量最大，不推荐使用，而参数4的工效最高，水泥用量最少且各项检测指标皆满足设计要求，推荐使用参数4进行后期大规模施工。

2)单轴及三轴试验检测结果表明并非提升速度越慢灌浆量越大，则桩体抗压及抗剪强度越高，主要根据不同地层所需的水泥置换率而改变，否则将造成浪费或桩体质量不合格，所以选择典型地段进行生产性试验至关重要。

3)喷浆过程中灌浆量与提升速度密切相关，成反比例关系，在较软弱(如淤泥质粉质黏土)的地层中，应适当降低提升速度，加大灌浆量即水泥置换率或采取复喷的方式以保证成桩质量。

4)喷浆过程中应密切注意孔口返浆情况，可适当调整灌浆压力和流量，确保返浆正常，保证注浆质量。

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