高壓旋噴樁試樁工藝研究

姜學勇

摘要：通過試樁工藝確定旋噴樁每米水泥用量、外加劑用量、鉆孔射水壓力、噴漿壓力、水泥漿用量、水灰比、噴射管提升速度、噴漿旋轉速度等工藝參數，并通過取芯檢測和載荷試驗，判定成樁工藝能否滿足成樁質量要求，優選能滿足設計成樁質量的施工工藝參數。

Abstract： The process parameters， such as cement content， admixture dosage， drilling water injection pressure， shotcreting pressure， cement slurry dosage， water-cement ratio， ejection tube lifting speed， shotcrete rotation speed， etc.， were determined by trial pile process. Through coring inspection and load test， it is determined whether the pile forming process can meet the pile quality requirements， and the construction process parameters that can meet the designed pile quality can be selected.

關鍵詞：高壓旋噴樁；試樁；工藝參數；取芯

Key words： high pressure jet grouting pile；trial pile；process parameters；coring

中圖分類號：U293.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0139-02

1 工程簡介及施工原理

新建鐵路廣佛環線佛山西站至廣州南站段DK14+583.70～DK14+970.00路基屬于軟土地基，根據設計要求采用高壓旋噴樁加固措施。高壓旋噴樁是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆至土層的預定位置后，利用高壓注漿設備使漿液或水、（空氣）成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體結構，同時鉆桿以一定的速度逐漸提升，將漿液和土粒強制攪拌混合，漿液凝固后在土中形成一個圓柱狀固結體（即旋噴樁），以達到加固地基或止水防滲的目的。

高壓旋噴樁施工主要是工藝參數的確定，所以試樁的過程是一個非常重要且必不可少的環節。本次試樁地點選在具有代表性路基地段進行，DK14+610距右側坡腳20m處，采用單管法施工。設計樁長23.4m，樁徑0.5m，樁距1.3m，按正方形布置，安排試樁9根，其中水泥用量140kg/延米（3根）、160kg/延米（3根）、240kg/延米（3根）。單樁承載力161.99kN，無側限抗壓強度（28d）：≥2.5MPa。

2 設計地質情況

3 試驗內容及參數

3.1 試樁目的 一是通過試樁調整旋噴樁施工參數，確定每米水泥用量、外加劑用量、鉆孔射水壓力、噴漿壓力、水泥漿用量、水灰比、噴射管提升速度、噴漿旋轉速度；二是通過取芯檢測和載荷試驗，判定成樁工藝能否滿足成樁質量要求，優選能滿足設計成樁質量的施工工藝參數。

3.2 室內無側限抗壓強度試驗 現場取各地層土樣，分別摻入對應每延米（0.2m3）被加固土體水泥用量140kg、160kg、240kg，按表2中每個配合比分別做2d、7d、14d和28d無側限抗壓強度試驗，以便求出室內無側限抗壓強度與試樁取芯無側限抗壓強度的相關關系。

3.3 試樁配合比和工藝參數如表2

對上述三種工藝參數說明：①提鉆速度為18～20cm/min，相應轉速控制為18～21r/min；②外加劑：采用氯化鈣（CaCl2），摻量為水泥用量的3%，氯化鈣屬于速凝-早強型外加劑，主要適于地下水位較高或要求早期承受較大荷載的工程，可提高樁體早期強度；③泵壓的范圍暫定為18～24MPa，根據地表變形監測進行調節；④采用Φ2-3mm單噴嘴（采用刻度放大鏡觀測）；⑤泵壓、提鉆速度、轉速、噴嘴直徑等施工參數應根據不同的地質條件、實際噴漿量、冒漿等情況進行調整，確保單位進尺水泥用量的設計要求。

4 試驗準備

4.1 室內配比試驗 從試樁地點采取足量的（1）-2-1、（1）-2-2地層土樣分別進行室內配比試驗。

4.2 配備施工性能良好的施工機械

4.3 挖設排漿溝、回漿池、準備漿液攪拌池和臨時泥漿存放池，同時必須挖設臨時排水溝，疏干地表水，使地表保持干燥狀態。漿液池開挖圓形，深度、大小滿足施工要求，池內底部及四周用較厚塑料膜鋪一層，防止漿液外漏。冒出泥漿專人清理并計量記錄。根據試驗的參數計算每桶水泥用量對應的水、外加劑的用量，用紅油漆標注于攪拌桶內側。

4.4 在水泥漿攪拌池處設置雨棚，以免下雨引起水灰比變化。作業現場要設置安全防護、防火、通風措施，防止發生觸電、火災、中毒燒傷等事故。

5 施工工藝及方法

5.1 施工工藝

整平原地面→鉆機就位→鉆桿下沉鉆進→上提噴漿強制攪拌→樁頂復噴→提出鉆桿→鉆機移位。

5.2 設備安裝

鉆機就位后，將轉盤、鉆桿軸線對準樁位，對準誤差控制在2cm以內，再調整樁機底座、鉆機架、鉆桿，使鉆桿垂直度控制在1%以內（利用水平尺觀測），調平安穩。安裝漿液攪拌機、高壓泥漿泵、輸注漿管路、水電接頭、閘閥、儀表等。盡量縮短高壓注漿管的長度，控制在50m以內為宜。

5.3 設備試運轉

旋噴樁設備安裝完畢后，必須進行試運轉，確保狀態良好、運轉正常。調試設備各項參數并做好相應記錄。

5.4 鉆孔

采用旋噴管直接射水成孔法施工。鉆孔前，測量每根鉆桿長度，并按順序用紅油漆編號，并在最上一根鉆桿壁上用紅油漆標出深度控制紅線。保證滿足設計樁長。

5.5 水泥漿液制備

水泥漿液制備在下旋噴管前1小時進行，隨配隨用，原則上按“一桿一罐漿”。漿液的水泥、水必須按已定配合比嚴格計量。拌制好的水泥漿液必須經過嚴格過濾，除去硬塊、砂石等，以免堵塞管路和噴嘴。制備好的水泥漿液在旋噴過程中必須連續不停地攪拌，防止沉淀。

5.6 旋噴成樁

5.6.1 樁底噴漿

鉆至下部樁底附近噴漿時，逐步增加泵壓至20～24MPa，坐底噴漿15～30s，邊噴射邊旋轉。

5.6.2 邊旋轉噴管、邊提升、邊噴射漿液成樁。轉速、提升速度、注漿泵泵壓按設定參數進行控制。鉆桿旋轉和提升、噴漿必須連續不中斷，拆卸、接長鉆桿或者繼續旋噴時要保證鉆桿處有10～20cm的搭接長度，避免出現斷樁。

5.6.3 樁頭噴漿

樁頂以下1.0m開始慢速提升旋噴，旋噴數秒后再向上慢速提升0.5m，直至樁頂停漿面。

5.6.4 樁頭補漿

注漿完畢，應迅速拔出噴射管。由于漿液析水作用，樁頭一般均有不同程度收縮，使樁頂固結體出現凹穴，必要時可在原孔位采用冒漿回灌或者二次注漿等措施。

5.7 噴射結束、拔管、移機。旋噴管離地表30～50cm時，停止注漿，同時拔出旋噴管。機具移位采用導軌法進行。

5.8 施工過程觀測

在兩排試樁間設置五處觀測樁，進行位移和沉降觀測。

5.9 注意事項

5.9.1 在旋噴成樁過程中，按設計要求經常檢查量測設計泵壓、流量、轉速、提升速度和實際的漿液耗用量，并填寫相關記錄表。

5.9.2 鉆機鉆進時，水壓不能太大，一般控制在3～5MPa（淺層1～2MPa），射水的目的一是防止堵塞噴嘴，二是下鉆時容易進尺。

5.9.3 在注漿過程中，出現泵壓驟然上升或下降、大量冒漿等異常情況時，立即停止提升和注漿，分析原因采取措施處理完成后方繼續施工，再次施工時復噴1米，以防斷樁。當發現噴漿量不足影響樁體固結質量時，應采取重復噴射進行處理，確保成樁質量。

5.9.4 冒漿

冒漿量小于注漿量20%為正?，F象，若超過20%或者完全不冒漿，應查明原因，調整旋噴參數或改噴嘴直徑。冒漿量較大時，應采用例如提鉆后向孔內灌沙、泥球或者添加速凝劑等相應措施。

5.9.5 施工時一般跳樁施打，避免串孔（串漿）

6 試樁檢驗

試樁的質量檢測內容包括樁身完整性、均勻性、樁身強度和單樁或者復合地基承載力等。根據目前試樁的情況，分別采用鉆孔取芯驗證、開挖樁頭，取樣試驗、靜載試驗等方法。

①成樁7天后，可采用淺部開挖樁頭（深度宜超過停漿面下0.5m），目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑。②成樁28天后，選取不同水泥用量的試樁進行單樁承載力試驗。③取芯驗證。每種水泥用量試樁取芯2根，觀察其完整性、均勻性；取芯時間分別為成樁后7天和28天，并在試樁上中下段分別取樣進行無側限抗壓強度試驗。

7 結束語

根據上述質量檢測結果和試樁施工過程中的實際采用的工藝控制參數，分析和總結試驗成果，提出經優化后的施工參數和質量控制要點，確保成樁質量。

參考文獻：

[1]《新建鐵路廣佛環線佛山西站至廣州南站段施工圖DK14+583.70～DK14+970.00》（廣佛環施A（路）-02-03）.

[2]《高速鐵路路基工程施工技術指南》鐵建設[2010]241號.

[3]廣東珠三角城際軌道交通有限公司標準化管理文件.