建筑物地基加固处理高压喷射注浆法施工技术 岩土培训讲义 筑龙岩土...
赵玉
[摘 要]在工程建设中，经常需要对一些特殊的地基进行处理，随着社会的不断发展，针对特殊地基的处理方法越来越多越来越丰富。本文特别针对高压旋喷注浆法在特殊地基处理中的应用展开探讨。
[关键词]特殊地基 处理方法高压旋喷注浆法
中图分类号：TU47.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0134-01
一、高压喷射注浆法概述
高压喷射注浆法是在注浆法的基础上，应用高压喷射技术而发展起来的一项新的地基加固方法。此法于1970年始于日本，它是利用工程钻机钻孔作为导孔，将带有特殊喷嘴的喷射管插入设计处理深度后，用高压脉冲泵等高压发生装置，使浆液或水以20～40MPa的高压流从喷嘴中喷出，冲击切割土体。当能量大、速度快、呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体上剥落下来。一部分细小的土粒被喷射的浆液所置换，随着液流被带到土面上（俗称冒浆）。其余的土粒与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。待浆液凝固后，便在土中形成一固结体，固结体的形状与喷射流移动方向有关。
高压旋喷注浆法适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎时，应根据现场试验结果确定其适用与否。
1.旋喷桩加固技术的优点：
由于将水泥土与原地基软土就地搅拌混合，因而可最大限度利用原土；
对周围原有建筑的影响较小；
可按照不同的地基土的性质及工程设计要求，合理选择，设计比较灵活；
施工设备简单，管理方便，施工时无振动，无污染，可在密集的建筑群中进行施工，而且料源广阔，价格低廉；
土体加固后重度变化不大，粘性土固结体比原状土轻约10%，但砂类土固结体可能比原状土重10%左右，基本上轻于或接近原状土的容量，较小的产生附加沉降；
透气透水性差，固结体内虽有一定的孔隙，但这些孔隙并不贯通，为封密型，而且固结体有一层较致密的硬壳，其渗透系数相当高，具有一定的防渗功能；
固结强度高，单桩承载力较高；
与钢筋混凝土桩基比，节省了大量的钢材，降低了造价；
根据上部结构的需要，可灵活采取垂直喷射或倾斜喷射或水平喷射，使之形成柱状、壁状、块状等加固形式。
2.高压旋喷桩成桩机理
由于高压喷射流是高能高速集中和连续地作用于土体上，压应力和冲蚀等多种因素总是同时密集在压应力区域内发生效应，因此，喷射流具有冲击切割破坏土体并使浆液与土搅拌混合的功能。单管喷射注浆使用浆液作为喷射流；一重管喷射注浆也以浆液作为喷射流，但在其外周裹着一圈空气流形成复合喷射流；三重管喷射法注浆，以水气为复合喷射流并注浆填空；多重管喷射注浆的高压水射流把土冲空以浆液填充。以上几种注浆法所使用的浆液都随时间增长而逐渐凝固硬化。
3.旋喷注浆法的可靠性
高压喷射注浆用高达20～40MPa的压力，其冲击破坏土体的能量十分巨大，对粘性土和砂土都能冲切破坏。凡是高压水射流能冲动土粒的土，都能进行高压喷射注浆加固，只要按照正确的顺序施工，使用优质水泥等注浆材料和采用恰当喷射技术参数以及合理的设计，即可获得优良的加固地基和防渗帏幕墙。
旋喷复合地基由多个不相连的旋喷桩组成。旋喷时其主体为有一定直径和体形的旋喷桩，还有一部分连在旋喷桩外面的支体，支体是因土的裂缝造成，其数量、粗细（厚薄）和长短与土的裂隙状况及喷射技术参数有关。也就是说，旋喷复合地基不但有旋喷桩，在桩之间的土中还有若干支体固结体，它们在一定程度上改善了桩间土的物理力学性能，从而加大了复合地基的承载力，减小了地基的沉降量。
二、水泥深层搅拌桩与旋喷桩的区别以下几点：
原理不同
1、水泥搅拌桩
深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。
在施工方法上，按其使用加固材料的状态，可分为浆液搅拌法（湿法，即本细则深层水泥浆搅拌法）和粉体搅拌法（干法）两种施工类型。
2、高压旋喷桩
高压旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管，钻入土层的预定位置，然后将浆液已高压流的形式从喷里射出，冲击破坏土体，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液搅拌混合，喷浆管不断以360°回转提升，随着浆液的凝固，组成具有一定的强度和抗渗能力的作用。
在施工方法上，可分別采用单管法、双重管法、三重管法；在喷射形式上又可分为旋喷、定喷和摆喷三种。
机具不同
1、水泥搅拌桩
PH-5系列深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆泵、灰浆搅拌机等制备水泥浆设备）。
2、高压旋喷桩
旋喷桩机，高压柱塞泵，空压机，浆液搅拌机，灌浆泵，排污泵等设备。？三、工艺不同
1、水泥搅拌桩
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
2、高压旋喷桩
桩位放样→钻机就位→引孔（扩孔）到设计标高→封堵垂向喷嘴→搅浆→由下向上旋喷作业到设计顶→冲洗→移位。？四、适用土层和用途不同
1、水泥搅拌桩
水泥搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层。加固深度一般大于5.0m。
根据场地工程地质条件和上部结构荷载要求及水泥土桩的受力状态，深层搅拌桩形成的水泥土加固体，可作为基坑工程围护挡墙、防渗帷幕；竖向承载的复合地基；大体积水泥稳定土等。深层搅拌加固体的形状可分为柱状、壁状、格栅状和块状等。
2、高压旋喷桩
高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、素填土、粉土、砂土、碎石土等土层，而当土层中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较多的有机质以及地下水流速过大时，则需慎重使用或根据现场试验结果来确定其适用性，加固深度一般大于5.0m。
三、高压旋喷注浆法在地基处理中的应用
1.工程概述
某停车场工程地质资料及基础埋置深度，地基持力层为②层黄土状土，第一下卧层为③层中砂。②层黄土状土土质不均，③层中砂分布不稳定、不连续、厚度较小，厚度差较大。按照相关要求，拟建建筑物地基属不均匀地基，应进行地基加固处理。
2.方案的选择
为了改善地基均匀性，并有效提高地基承载力且由于施工期较短，加上施工场地狭小，为了实现正常的交通运输，并考虑到对周围环境的影响，采用单管高压旋喷注浆法对地基进行处理和加固。
3.旋喷桩设计
1）确定桩径
按照有关规定，旋喷桩最小直径应为05.米，结合本工程具体要求，旋喷桩直径按05.米来计算。
2）确定桩长
综合考虑本工程的承载力特点、工程地质情况、旋喷桩施工的实际情况以及有关规定等，桩长L=6.0米，桩端进入持力层⑤层古土壤1.0米，是最佳选择。
3）旋喷桩质量检验
a）对冒浆试样的采集运用标准试模，每种其数量主要为6组地层，每组3件，供室内28d标准无侧限抗压强度的试验。
b）采用标准贯入度进行试验
c）进行载荷试验：随机选择一处做成桩后龄期28d的现场单桩和复合地基进行载荷试验，如果单桩承载力超过180KN，复合地基强度大于180KPa即满足设计要求。
现此项目地下部分已施工完毕，实践证明，利用旋喷桩对地基的处理是成功的，并取得了不错的效果，取得了较好的经济效益，节省了工程造价。
