三重管高压旋喷注浆技术研究

【摘要】文章阐述了三重管高压旋喷灌浆技术的工作原理，结合工程实际情况，阐述了三重高压旋喷桩施工工艺，选定工艺参数，及注意事项，经工程实践检验，高压泵、喷浆机施工中未发生过机械故障，性能良好，泥浆钻进，对砂卵石的护壁是可行的，每个先导孔都能顺利下入喷管，各项技术指标达到了预期的效果，且设备简单、操作方便、成本低、施工速度快。

【关键词】三重管；高压旋喷注浆；加固

三重管高压旋喷注浆工艺具有施工简便、灵活机动、施工深度大、机具轻便、震动小、对坝基的扰动小、施工速度快等特点，对各种岩土层具有较强适应性及其墙体具有较好的防渗加固性能和经济合理的造价等优势，被广泛应用于高层建筑深基坑支护。

高压旋喷桩利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速（15～30cm/min）徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度（0.5～8.0MPa）的圆柱固结体（即旋喷桩），从而使地基得到加固。

1旋喷桩的特点

可提高地基的抗剪强度；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8～10 倍的大直径固结体；可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体；施工噪声低，振动小；可用于任何软弱土层，可控制加固范围；设备较简单、轻便，机械化程度高；料源广阔，施工简便、粉土、砂、湿陷性黄土、人工填土及碎石土等的地基加固；既有建筑和新建筑的地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水，基坑底部加固防止管涌与隆起，坝的加固与防水帷幕等工程。

2施工方法

2.1旋喷法工艺流程

三重管法旋喷法工艺流程为：（1）先用振动打桩机将带有活动桩靴的套管打入土中，然后将套管拔出一段，拔出地面高度大于拟旋喷的高度，然后拆除上段套管；（2）安放钻机和慢速卷扬机，用以旋转和提升旋喷管；（3）将旋喷管通过钻机盘插入孔内；（4）接通高压管、水泥浆管、空压管，开动高压泵、空压机和旋转钻机进行旋喷。用仪表控制压力、流量、风量。当分别达到预定数值时开始提升；（5）继续旋喷和提升直至预定的旋喷高度为止；（6）拔出旋喷管和套管。

2.2钻孔

粘土层及浆砌片石层采用硬质合金钻进，钢筋混凝土底板采用金刚石钻进。回填砂卵石层是本次高喷注浆的对象，钻进该层时用泥浆护壁硬质合金钻进，进尺较慢。改用潜孔锤钻进又容易造成钻孔垮塌。经分析，硬质合金钻进速度慢原因是遇到了大卵石，为此采取了针对性措施：遇到大卵石时采用潜孔锤钻进通过后，及时改换泥浆护壁硬质合金钻进，顺利地完成砂卵石层的钻孔工作。起钻后对钻孔回灌泥浆。在施工中，先施工奇数先导孔，待连续喷完"个奇数孔后再施工偶数先导孔，以免在喷射过程中造成先导孔垮塌。

2.3旋喷技术参数

桩喷浆量Q（J/根）可按下式计算：

式中 H--旋喷长度（m）；

v--旋喷管提升速度（m/min）；

q--泵的排浆量（L/min）；

β--浆液损失系数，一般取0.1～0.2。

旋喷过程中，冒浆量应控制在10%～25%之间。对需要扩大加固范围或提高强度的工程，可采取复喷措施，即先喷一遍清水，再喷一遍或两遍水泥浆。

2.4旋喷注浆

注浆工艺流程为：下喷管→制浆送浆、送水、送风→旋喷、提升→成墙→停水、停浆、停风→起喷管→补浆→冲洗设备。

3施工要点

1、旋喷施工应间隔2～3孔跳孔施工。

2、施工过程中应对附近防汛墙、地面、地下管线的标高进行监测，当标高的变化值大于±10mm 时，应暂停施工，根据实际情况调整压力参数后，再行施工。

3、开始时，先送高压水，再送水泥浆和压缩空气，在一般情况下，压缩空气可晚送30s。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射。

4、喷射时，先应达到预定的喷射压力，喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩柱中断，同时立即进行检查，排除故障；如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复核。

5、旋喷过程中，冒浆量应控制在10%～25%之间。对需要扩大加固范围或提高强度的工程可采取复喷措施，即先喷一遍清水，再喷一遍或两遍水泥浆。

6、喷到桩高后应迅速拔出浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。相邻两桩施工间隔时间应不小于48h，间距应不小于4～6m。

7、旋喷深度、直径、抗压强度和透水性应符合设计要求。 8、质量检验：旋喷桩施工完成28天后，通过钻心取样，检查工程的施工质量。

4注意事项

1、钻机就位后，应进行水平和垂直校正，钻杆应与桩位一致， 偏差应10mm以内，以保证桩垂直度正确。

2、在旋喷过期作废程中往往有一定数量的土粒随着一部分浆液沿注浆管壁冒出地面，如冒浆量小于注浆量20%，可视为正常现象，超过者划出现不冒浆时，应查明原因，采取相应的措施。通常冒浆量过大是有效喷射范围与注浆量不适应所致，可采取提高喷射压力，适当缩小喷嘴孔径，加快提升和旋喷速度等措施，来减少冒浆量；不冒浆大多是地层中有较大空隙所致，可采取在浆液中掺加适量的速凝剂，缩智固结时间或增大注浆量，填满空隙，再继续正常旋喷。

3、在插管旋喷过程中，要防止喷嘴被泥砂堵截塞，水、气、浆、压力和流量必须符合设计值，一旦堵塞，要拔管清洗干净，再重新插管和旋喷。插管时应采取边射水边压力控制在1Mpa，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。

4、钻杆的旋转和提升应连续进行，，不得中断；下拆卸钻杆伸入下节有100mm 以上的搭设长度，以免桩体脱节。钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋喷，以防断桩，并应立即检修排除故障；为提高桩的承截力，在桩底部1m 范围内应适当增加旋喷时间。作为端承桩应深入持力层2m 为宜。

5、相邻桩施工间距宜大于4m，相邻两桩间距较小。

6、当采用三重管法旋喷，开始时，先送高压水，再送水泥浆和压缩空气，在一般情况下，压缩空气可晚送30s。在桩底部边喷射1min 后，再进行边旋转、边提升、边喷射。

7、喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后，再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查，排除故障；如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复核。

8、遇地层中有较大空隙而引起未冒浆，可灌注粘土浆或加细砂、中砂，待填满空隙，再继续正常喷射。冒浆量应控制在20%左右，冒浆过大，通常与有效喷射范围和灌浆量不相适应有关，可通过以下措施来解决：提高喷射压力；适当缩小喷嘴直径；适当加快提升速度。

5施工质量保证措施

①根据施工图纸对高压旋喷桩放样进行复核，以保证桩位准确。

②高压旋喷桩槽开挖要求侧壁施工面整齐，一般挖至自然地坪以下50cm左右，清除地下障碍物必须彻底。

③施工过程中，控制提升速度。前台操作与后台供浆密切配合，供浆必须连续，防止断浆和缺浆。

④由专人严格按级配配制水泥浆，确保水泥浆性能符合设计要嫠。

⑤严格按设计要求施工，使桩与桩搭接成壁，保证整体抗渗能力。

⑥当喷浆口达到桩顶高度时，继续喷浆上提0.5m，以保证桩顶质量。

⑦专人记录原始施工资料，施工情况有据可查。

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