单管旋喷注浆加固地基施工法
单管旋喷注浆加固地基施工法
摘要 本文根据某工程案例，对单管旋喷注浆加固地基施工方法进行了详细的阐述。
关键词 单管旋喷；注浆加固；地基施工
1 工程简介
连霍高速公路东西贯穿河南省，是国家高速公路网主骨架的重要组成部分。兰考至刘江段是连霍高速河南境内的重要组成部分，也是河南省东西向最为繁忙的运输通道。该路段于1994年建成通车，随着交通量的大量增长，改扩建工程势在必行，改扩建工程基本在原路基础上进行加宽改建，路线走向与老路走向相同。该项目全线采用八车道高速公路标准，设计行车速度120km/h，路基宽度42m。由于涉及新老路基需要纵向搭接，老路基经过仅20余年的沉降，路基已经基本趋于稳定，但是新加宽路基新建，必然存在一个沉降的过程和沉降量，如何将新老路基沉降量降至最小，是改扩建高速公路质量控制的关键，此设计单位提出采用目前地基处理较为成熟的单管旋喷注浆技术，并根据工程建设实际情况，将此技术运用在高填方过渡段以及涵洞基底、台背基底、新老路基结合部分地基加固中，本人有幸参与本项目这次地基加固降低沉降的单管旋喷注浆技术处理施工，并成功地实践了这一工法。
2 工法特点
旋喷桩施工设备不复杂。单管旋喷施工设备结构紧凑，体积小，机动性强，能在低矮、狭窄的场地施工作业。
施工技术和工艺具体明确，施工质量可靠；主要材料水泥料源丰富，运输方便，成本低廉。
旋喷固结体具有较高的强度和刚度，在加固地基改善地基结构方面有其独特之处，目前在建筑应用领域非常广阔。
噪音低，污染小，对周围环境的干扰微弱。
3 适用范围
1）地质条件：本工法适用于粒径为0.1mm~5mm、标准贯入度小于20、桩体直径在0.4m~0.8m之间的砂类土地基。
2）工程条件
（1）增大地基强度、提高地基承载力；增大地基刚度、减小地基变形和沉
降量；
（2）易发生振动液化的不良地基；
（3）含水量较大，可能发生翻浆冒泥和冻涨的路基基底。
4 工艺原理
旋喷桩是利用钻机钻孔至预定深度，通过高压泵产生的高压作用于浆液，浆液形成的高压喷射流从特殊的喷嘴中旋转喷出，与周围土体强制性拌合，并在旋转的同时按一定速度提升钻杆而形成的螺旋状圆柱桩体。它是通过高速高压射流切割土体，与土体颗粒相互作用，经过压缩、渗透、固结等一系列过程而形成的一个高度密实的高强柱状结构。
根据地质及旋喷桩桩径大小可选用单管注浆、二重管注浆及三重管注浆等旋喷手段。本工法工艺参数是以单管注浆为例而介绍的。
5 施工工艺与操作要点
5.1 施工准备
1）正式开工前，应合理布置施工现场，编制可行性施工组织设计并上报监理工程师批复；现场保证“三通一平”，并对现场工班及技术人员进行技术和安全作业交底；开挖浆液流槽；进行机械试运转等前期准备工作；
2）施工前，旋喷桩施工区域进行整平压实。施工区域内挖除0.3m~0.5m厚种植土，用碎石土回填压实达设计标高+0.15m，且压实后的地基系数K30不小于70MPa/m2，压实系数K不小于0.86。
5.2 桩孔定位
准确测定线路中心线及施工区域，之后用钢尺布设其余各桩点，每一施工桩位以直径为10mm左右的竹竿或其它杆状物标明桩点位置。桩位的误差≤50mm。
5.3 旋喷桩机就位
旋喷机就位时，钻头中心与桩位标志中心位置偏差在50mm以内，并通过精确量测，确保导向架（或钻杆）的倾斜度≤1.5%。
5.4 成孔
根据两阶段施工施工图桩顶设计标高，将喷嘴置入预定深度后，投入阻水球阀，即可进行喷射施工作业。成孔过程中，严格遵守以下操作要点操作：
1）根据设计单位提供地层地质情况，并结合现场施工实际，灵活掌握并控制钻头的置入速度；
2）准确量测，根据设计单位提供施工图纸，严格控制桩底高程，确保旋喷固结体的有效长度符合设计及规范要求。
5.5 高压旋喷
成孔结束后，按选定的喷射工艺参数由下而上进行喷射作业。为保证喷射作业质量，各机组应遵守如下操作：
1）喷射作业前，保证高压泵性能正常和管路畅通；
2）严格执行水灰比和水泥用量的规定；
3）水泥浆拌制在喷射作业前1小时内进行；
4）钻杆提升前，确保旋喷压力达到选定的参数要求（20MPa）；
5）桩底部喷射提升速度≤20cm/min；为更好地保证效果，在距桩底1/3桩长范围内进行复喷；
6）拆卸钻杆时，预先停止旋喷、提升和注浆，并确保分段提升时的搭接长度不小于100mm；
7）随时观察喷射过程的冒浆情况。当冒浆量小于注浆量的20%时为正常，否则，必须停止喷射作业，查明原因并采取措施，确保施工质量始终处于受控状态。
5.6 桩顶回灌
旋喷桩桩顶在水泥浆的凝固过程中，因析水收缩而形成中心凹陷一般10cm~20cm左右。为确保桩长及施工质量，各桩成桩后，均应在相邻桩的喷射中用冒浆进行补灌。
注浆液配制工艺：
1）注浆材料及配合比：采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；水灰比1：1；
2）浆液配制：根据配合比，首先将水泥加入搅拌池，再将水泥倒入，然后开动搅拌机搅拌15min左右，再将浆液过滤后，即可注浆使用。
5.7 注意事项
1）每个工点施工前，均应进行试桩，至少两根，以掌握该工点地层地质变化规律，获取施工参数，正确指导施工；
2）为保证施工质量符合设计要求，在整个作业过程中，应注意如下事项：
（1）每个工点施工前，根据设计单位提供资料，绘制准确的桩点平面布置图，随施工进度及时进行标识，杜绝发生漏桩、漏喷现象；
（2）现场准确、完整、及时地填写施工记录，实现施工过程的可追溯性；
（3）水泥使用前，需仔细检查水泥出厂合格证书，同时工地试验室还应需对水泥进行取样作质量鉴定，使之具备出厂时的良好性能，不过期，不受潮结块；搅拌水泥浆所用的水应符合《混凝土拌合用水标准》。
6 施工设备
7 劳动组织及安全措施
7.1 劳动组织
施工时，每工点最经济人员配备为五人，其中机械操作人员2名，普工2名，技术人员1名。设备操作人员应能够熟练操用机械，明确工艺参数及控制手段；普工负责拆卸钻杆、冲洗机具管道、倒运水泥等辅助性工作；技术人员主要负责施工过程中工艺参数等技术的监控及施工记录填制以及处理施工中突发事件。
7.2 安全措施
作业过程中，当旋喷作业至地面时，应及时停止喷射，避免喷射流伤及人员。
成孔过程中必须边射水边钻进。
机组人员严格按相应操作规程进行作业。
施工结束后，为避免堵塞和损坏设备，对机具和孔口及时进行清洗，以保持机具的良好性能。
8 质量要求
对旋喷桩固结体的质量检验主要有：固结体的整体性和均匀性；固结体的有效直径；固结体的强度等项。
根据中华人民共和国交通部发布《公路路基施工技术规范》（JTJ033-95）、
中华人民共和国交通部发布《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）、以及建设部发布《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定并结合设计单位和投资方方要求，旋喷桩质量完整性检验方法有开挖、钻孔取芯、静载试验等；检验点的数量满足：每工点不低于施工注浆孔数的2%且不少于2根；检验时间应在喷射注浆结束1周后进行。
质量标准：固结体连续均匀，桩体直径不小于设计；钻孔取芯试验，其无侧限抗压强度不小于1.2MPa；静载试验时，其复合地基承载力不小于150kPa。
9 工程实例
2011年4月~5月，连霍高速公路改扩建兰刘段第16合同段K542+000-K544+370在高填方路段以及沿线两座中桥桥、涵洞通道台背与路基过渡段基底内成功地实践了本工法。旋喷桩桩长8.0m，桩径0.5m，桩间距1.3m，正方形布局；在施工将近100个工点、近4km长的地基基底中完成旋喷桩25 000根，计20万延米。
施工中采用42.5号普通硅酸盐水泥，水灰比1：1，主要注浆参数为：
喷射压力20MPa，旋转速度20rpm~25rpm，提升速度0.25m/min。喷嘴直径
2.9mm。
根据检验标准，各项技术指标符合要求，检测各项指标一次通过验收。
通过我们的沉降监控显示，通过处理的地基基底在完成填土或结构物施工后半年，沉降观测资料显示：松软无加固地基（填高8m）沉降为1.5cm左右，而结构物过渡段旋喷桩地基沉降为0cm~0.5cm，地基变形远远低于无加固地基沉降量，实现了设计意图。
参考文献
[1]钟志钧.高压旋喷桩的单管分喷施工法[J].西部探矿工程，1994(4).
[2]刘秋文.高压旋喷注浆法在特殊地基处理中的应用[J].水运工程，1999(5).
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