一、前言
旋噴樁地基加固技術(shù)，是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20MP左右的高壓水流從噴嘴中噴射出來(lái)，沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成固結(jié)體，即為旋噴樁。運(yùn)用該技術(shù)加固地基，具有施工方便，工藝簡(jiǎn)單，地基加固見(jiàn)效快，耐久性好，施工工期短等優(yōu)點(diǎn)。
二、工程概況
某鋼筋混凝土蓋板箱涵位處某河西岸，離河道中心約700m。該涵址處基底下臥淤泥質(zhì)粘土軟弱層，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為漿砌片石剛性聯(lián)合基礎(chǔ)。
三、地質(zhì)資料
根據(jù)鉆探資料，涵址處自上而下地質(zhì)情況依次為：粉質(zhì)粘土表層，厚約2m；中密細(xì)砂層，厚約4m；中密粗砂層，厚約3.6m；淤泥質(zhì)粘土層，厚約1.6m；再下為中密粗砂，地基承載力不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，須加固處理。
四、地基加固方案
為滿(mǎn)足承載力要求，設(shè)計(jì)采用旋噴樁進(jìn)行地基加固處理。設(shè)計(jì)旋噴樁有效長(zhǎng)度為11m，樁徑為φ50cm，樁間距140cm，呈正三角形布置，共計(jì)旋噴樁99根，總長(zhǎng)1089m。樁頂鋪設(shè)30cm厚碎石墊層。
五、主要技術(shù)措施
（一）施工總體安排原則：
１、先地基旋噴樁加固，七天后挖基進(jìn)行涵體施工；
２、先試樁，后正式成樁；
（二）施工準(zhǔn)備
１、施工前必須進(jìn)行地面構(gòu)筑物、地下管線(xiàn)（水、電、油、通訊等）的調(diào)查、拆移，確認(rèn)無(wú)障礙物后方可進(jìn)行場(chǎng)地清理工作。
２、施工場(chǎng)地清理、平整。地面構(gòu)筑物、地下管線(xiàn)和影響施工的架空線(xiàn)路拆移完畢后，用推土機(jī)推除地表腐植土、推平，并用壓路機(jī)碾壓密實(shí)。
３、挖設(shè)排漿溝和臨時(shí)泥漿存放池，排漿溝沿涵長(zhǎng)方向挖設(shè)，宜兩排樁共用一排漿溝。同時(shí)必須挖設(shè)臨時(shí)排水溝，疏干地表水，使基面層保持干燥狀態(tài)。
４、根據(jù)設(shè)計(jì)測(cè)設(shè)涵洞中線(xiàn)、涵洞基頂平面及旋噴樁樁位，確定地基處理長(zhǎng)度、寬度并用石灰線(xiàn)醒目標(biāo)注。
５、準(zhǔn)備旋噴樁機(jī)具、設(shè)備及材料。
６、試樁，確定旋噴速度、噴射壓力、提升速度、噴漿量和泥漿水灰比等，確保成樁質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
（三）施工工藝要求
本涵地基加固旋噴樁施工采用單管成樁法施工。
１、施工機(jī)具和材料的選擇
旋噴樁施工機(jī)具：
本涵地基加固旋噴樁采用無(wú)錫30型鉆機(jī)（或具有相當(dāng)施工能力的鉆機(jī)）施工。旋噴注漿機(jī)主要由：旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、旋 噴管、高壓泥漿泵（SCN-H300型）、高壓水泵、泥漿攪拌機(jī)、貯漿罐、注漿管、輸漿管、流量計(jì)等組成。
主要機(jī)具性能要求：
①旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)轉(zhuǎn)速：20r/min；
②旋噴管（單管）：采用外徑φ42mm或φ45mm地質(zhì)鉆桿；
③噴嘴：采用2個(gè)收斂圓錐形噴嘴，噴嘴孔徑φ2～φ3mm；
④高壓泥漿泵：壓力20～40Mpa，流量80～120L/min；
⑤注漿管：采用內(nèi)徑φ19mm高壓膠管，工作壓力31Mpa。
旋噴樁漿液材料：
水泥：采用42.5普通硅酸鹽水泥。使用前必須經(jīng)試驗(yàn)符合質(zhì)量要求，嚴(yán)禁使用過(guò)期、受潮結(jié)塊的水泥。進(jìn)場(chǎng)水泥必須離地存放，并加以遮蓋，防止受潮、雨淋。
水：必須經(jīng)化驗(yàn)符合混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)。
外加劑：在上凍前進(jìn)行旋噴注漿時(shí)，必須在水泥漿液中添加抗凍劑，摻量由試驗(yàn)確定，防止樁體凍脹。
水泥漿液配合比：
水泥漿液水灰比宜為1:1～1.5:1，稠度應(yīng)適宜，防止過(guò)稠堵噴嘴、過(guò)稀影響質(zhì)量，由試驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各層土樣優(yōu)選出最合理漿液配方。為減緩水泥漿液沉淀速度、防止離析及保持良好的可噴性，宜在漿液中加入水泥用量3%的膨潤(rùn)土（陶土）、0.9‰的堿。
漿液宜在旋噴前1小時(shí)內(nèi)配制，使用時(shí)必須濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路和噴嘴。
２、施工順序和工序
①施工順序：
旋噴樁施工順序：橫涵長(zhǎng)方向逐排進(jìn)行，同排樁應(yīng)跳孔成樁(相距宜為4m),相鄰兩樁施工時(shí)間不應(yīng)小于48小時(shí)。
②旋噴樁單管成樁施工工序：
３、旋噴樁單管成樁施工工藝要求
（１）試樁：
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各層土樣，在室內(nèi)按不同的含水量和配合比進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)選出最合理漿液配方后，必須在正式施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行噴射成樁試驗(yàn)，確定旋噴管的轉(zhuǎn)速、提升速度、注漿噴射壓力、注漿量等參數(shù)，以查明噴射固結(jié)體的成樁直徑和樁體強(qiáng)度，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可靠性和安全性。
（２）機(jī)具就位、調(diào)整鉆架：
鉆機(jī)組裝好后，采用導(dǎo)軌法就位。鉆機(jī)基本就位后，調(diào)平安穩(wěn)，將轉(zhuǎn)盤(pán)、鉆桿軸線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)樁位小竹片樁，對(duì)準(zhǔn)誤差控制在2cm以?xún)?nèi)，再調(diào)整鉆架、鉆桿，使鉆桿垂直度控制在1%以?xún)?nèi)。
搭設(shè)設(shè)平臺(tái)，安裝漿液攪拌機(jī)、高壓泥漿泵、輸注漿管路、水電接頭、閘閥、儀表等。輔助設(shè)備安裝應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：①制漿機(jī)應(yīng)略高于貯漿罐上口；②高壓泥漿泵進(jìn)漿口必須加設(shè)濾網(wǎng)，并稍低于貯漿罐出口；③高壓泥漿泵與旋噴管間必須用高壓膠管連接。
安裝完畢后，必須再次檢查高壓設(shè)備、管路系統(tǒng)，確保規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求、連接密封完好。并盡量縮短高壓注漿管的長(zhǎng)度，控制在20m以?xún)?nèi)為宜。
（３）設(shè)備 試運(yùn)轉(zhuǎn)：
旋噴樁設(shè)備安裝完畢后，必須進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保狀態(tài)良好、運(yùn)轉(zhuǎn)正常。設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：
①鉆機(jī)（旋噴管）轉(zhuǎn)速、提升速度符合設(shè)計(jì)規(guī)定值，誤差在10%以?xún)?nèi)；
②設(shè)備工作電壓、電流穩(wěn)定，電壓保持在380V±15V，電流不超過(guò)額定值；
③輸、注漿液管路、水管路暢通，無(wú)滲漏；閘閥使用正常；壓力、流量等儀表顯示正確；
④高壓泥漿泵電機(jī)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，能保持設(shè)定泵壓，泵壓誤差在±2Mpa以?xún)?nèi)；漿液排放量符合設(shè)計(jì)流量；
⑤制、貯漿液設(shè)備的制備漿液能力滿(mǎn)足注漿要求；
⑥設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作人員配合默契。
（４）鉆孔：
單管成孔法采用鉆機(jī)預(yù)鉆導(dǎo)孔。由于本涵址處地層中夾有較厚的中密細(xì)砂層，不宜利用旋噴管直接射水成孔法施工。
鉆孔前，應(yīng)測(cè)量每根鉆桿長(zhǎng)度，并按序用紅油漆編號(hào)，并在最上一根鉆桿壁上用紅油漆標(biāo)出深度控制紅線(xiàn)。鉆進(jìn)深度控制，以地面水平測(cè)量和設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高為依據(jù)，確定鉆桿入土深度。
鉆孔過(guò)程中必須做好導(dǎo)孔成孔記錄，包括地質(zhì)層情況記錄。
導(dǎo)孔成孔后傾斜度應(yīng)小于1.5%。
（５）水泥漿液制備：
水泥漿液制備在下旋噴管前1小時(shí)進(jìn)行，隨配隨用。漿液的水泥、水及摻加劑必須按室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試樁確定的配合比嚴(yán)格計(jì)量，采用制漿機(jī)均勻拌制，足量貯存?zhèn)溆谩?
單樁水泥漿液用量按下二式計(jì)算：
①按體積法計(jì)算：
②按噴量法計(jì)算：
式中：Q------旋噴漿液用量（m3）；
D------樁體直徑（m）；
K------填充率，取0.75～0.90；
H------樁長(zhǎng)（m），從地面計(jì)算；
B------損失系數(shù)，可選用0.1～0.3；
V------提升速度（m/min）；
q------單位時(shí)間噴射漿液量（m3/min）。
拌制好的水泥漿液必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格過(guò)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(guò)程中必須連續(xù)不停地?cái)嚢�，防止沉淀�?
（6）下旋噴管：
導(dǎo)孔成孔后，檢查孔位、孔深、垂直度符合設(shè)計(jì)要求后，提出鉆桿，下插旋噴管。
旋噴管下插前，必須檢查各部位連接是否緊密，密封圈是否封閉。并必須采用紅油漆在管壁上明顯標(biāo)示出下插深度控制紅線(xiàn)。
下旋噴管采用邊射水邊下插的方法進(jìn)行，防止噴嘴堵塞，射水下管采用低水壓，水壓力不超過(guò)1Mpa。直至旋噴管下插至離設(shè)計(jì)深度0.5m（以管壁上紅漆線(xiàn)控制），停止射水，利用自重作用上下串動(dòng)沉至設(shè)計(jì)深度。
（7）試噴：
旋噴管下插到設(shè)計(jì)深度后，必須先試噴，確保一切正常后方可正式旋噴成樁。
試噴主要步驟：
①將注漿泵的吸管插 入貯水箱；
②起動(dòng)空壓機(jī)，待動(dòng)轉(zhuǎn)正常后，空載起動(dòng)高壓泥漿泵（注漿泵），使泵壓逐漸升高至規(guī)定值（20Mpa）；
③在設(shè)計(jì)深度原地旋轉(zhuǎn)旋噴管，轉(zhuǎn)速按20r/min控制；同時(shí)開(kāi)動(dòng)注漿泵，向孔內(nèi)注入清水；
④待確認(rèn)旋噴管轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、泵量和泵壓正常，將注漿泵的吸水管移至貯漿罐開(kāi)始正式注漿成孔。
（8）旋噴成樁：
試噴確定注漿系統(tǒng)運(yùn)作正常后，注漿泵開(kāi)始送水泥漿液入旋噴管，待估算水泥漿液的前鋒已流出噴嘴后，即可提升旋噴成樁。
旋噴成樁操作原則：先噴漿后旋轉(zhuǎn)和提升。
旋噴成樁步驟：
①試噴完畢，旋噴管在樁底部原地邊旋轉(zhuǎn)邊噴射水泥漿液1min；
②邊旋轉(zhuǎn)噴管、邊提升、邊噴射漿液成樁。轉(zhuǎn)速按20r/min控制，提升速度按20～25cm/min控制，注漿泵泵壓按20Mpa、流量按80～120L/min控制。
在旋噴成樁過(guò)程中，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求經(jīng)常檢查量測(cè)泵壓、流量、轉(zhuǎn)速、提升速度和實(shí)際的漿液耗用量，并按規(guī)定填寫(xiě)《旋噴注漿記錄表》保存。
在注漿過(guò)程中，出現(xiàn)泵壓驟然上升或下降、大量冒漿等異常情況時(shí)，應(yīng)立即停止提升和注漿，以防斷樁。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴漿量不足影響樁體固結(jié)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)采取重復(fù)噴射進(jìn)行處理，確保成樁質(zhì)量。
在注漿過(guò)程中，會(huì)有一定數(shù)量的土粒，隨著一部分漿液沿注漿管壁冒出地面，冒漿量小于注漿量的20%為正�，F(xiàn)象，超過(guò)20%或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)查明原因，并采取相應(yīng)措施。
③拆卸注漿管：旋噴注漿過(guò)程中需拆卸注漿管時(shí)，應(yīng)先停止提升和旋轉(zhuǎn)，再停止送漿， 停機(jī)。拆卸注漿管采用鉆機(jī)自帶卷?yè)P(yáng)機(jī)人工輔助進(jìn)行，拆管宜快，盡量縮短停泵時(shí)間。繼續(xù)旋噴注漿成樁時(shí)，開(kāi)機(jī)順序同試噴。
停泵后重新旋噴時(shí)，旋噴管必須插入已噴樁體中不小于10cm，也即：注漿管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于10cm。
④當(dāng)旋噴管提升接近樁頂時(shí)，應(yīng)從樁頂以下1m開(kāi)始，應(yīng)減緩提升速度，慢速提升旋噴至樁頂，并停止提升原地旋噴30秒，再向上慢速提升旋噴0.5m，確保樁頂質(zhì)量。
（9）噴射結(jié)束、拔管、器械清洗：
旋噴注漿達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂（再加0.5m）后，注漿泵繼續(xù)送漿液，同時(shí)拔出旋噴管，待水泥漿液從孔口返出后，即可停止送漿，并將注漿泵的吸漿管移至清水箱中，抽吸定量清水將泥漿泵和注漿管路中的水泥漿液頂出，然后停泵。
鉆機(jī)、泥漿攪拌機(jī)、貯漿罐、注漿管和泥漿泵外用清水沖洗干凈備用。
（10）機(jī)具移位、樁頂補(bǔ)灌：
機(jī)具移位采用導(dǎo)軌法進(jìn)行。移位時(shí)，防止損壞已成樁的旋噴樁固結(jié)體。
旋噴注漿結(jié)束后，由于水泥漿液的析水作用，一般均有不同程 度的收縮，使旋噴樁固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，應(yīng)及時(shí)用水灰比為0.6的水泥漿補(bǔ)灌。
樁頂補(bǔ)灌結(jié)束后，樁頂以上的空孔洞采用砂子填平地面保護(hù)，防止意外。
六、旋噴樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)
（一）旋噴樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)
１、對(duì)旋噴樁固結(jié)體的質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容主要有：固結(jié)體的整體性和均勻性；固結(jié)體的有效直徑、垂直度、強(qiáng)度等。
２、旋噴樁質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)在噴射注漿結(jié)束4周后進(jìn)行。
３、檢驗(yàn)方法：
樁徑、垂直度外觀(guān)特征：開(kāi)挖檢查；
固結(jié)體整體性和均勻性：鉆孔取芯或動(dòng)測(cè)法；
強(qiáng)度評(píng)價(jià)：鉆孔取芯或動(dòng)測(cè)法或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；
復(fù)合地基承載力：荷載試驗(yàn)。
（二）旋噴樁施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
旋噴樁注漿固結(jié)體質(zhì)量及地基承載力標(biāo)準(zhǔn)
序號(hào) 項(xiàng)目 允許偏差 檢驗(yàn)方法
1 位置（縱橫向） 50mm 尺量
2 垂直度 1.5% 經(jīng)緯儀或吊線(xiàn)測(cè)鉆桿傾斜度，查施工記錄
3 有效直徑 ±50mm 開(kāi)挖500～1000mm深后尺量
4 深度 不小于設(shè)計(jì)深度 測(cè)量鉆桿長(zhǎng)度，查施工記錄
5 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 ≥3.5Mpa 在樁徑方向1/4處、樁頭至樁長(zhǎng)范圍內(nèi)垂直鉆芯取樣
6 復(fù)合地基承載力fsp,k ≥0.15Mpa
七、結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐證明，利用旋噴樁技術(shù)進(jìn)行地基加固的效果是顯著的，大大提高了地基的承載力。同時(shí)，此法適用于各種復(fù)雜的地質(zhì)條件,具備質(zhì)量好、承載力高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于中、小型結(jié)構(gòu)地基和既有建筑物結(jié)構(gòu)地基加固造價(jià)底，較為經(jīng)濟(jì)合理。 |
