三重管高压旋喷注浆技术在水利工程加固中的应用

【摘要】文章阐述了三重管高压旋喷灌浆技术的工作原理，分析了旋喷桩施工工艺，施工质量保证措施及注意事项，三重管高压旋喷灌浆技术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

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]。

旋喷桩的特点是：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。

1施工方法

1.1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。

1.2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。

1.3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。

①旋喷注浆时要注意设备启动顺序，应先空载启动空压机，待运转正常后再空载启动高压泵，同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值，风、水畅通后，才开动注浆泵，待泵量泵压正常后开始注浆，待水泥浆流出喷头后，提升注浆管，自下而上喷射注浆。

②深层旋喷时，应先喷浆后旋转和提升，在桩端有坐喷时间，以保证桩端质量。喷射注浆中需拆除注浆管时，应停止提升和回转，同时停止送浆，逐渐减少风量和水量，最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时喷射注浆的孔段与前段搭接，防止固结体脱节。

③旋喷时要做好压力、流量和冒浆等各项参数的测量工作，并按要求逐项记录。如冒浆量大于注浆量20%或完全不冒浆时，应查明原因和采取相应措施后，再继续旋喷。

④在旋喷过程中，注意喷嘴局部或全部被堵，否则要拔管清洗后重新进行旋喷。

⑤补浆。喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。

2施工质量保证措施

1.控制三重管高压旋喷导孔施工深度，注意观察导孔施工过程中的泛浆情况，保证钻孔孔底深于设计要求高压旋喷桩底0.3m。

2.对喷浆浆液配比严格控制，每根桩对浆液进行抽查检测工作，根据作业情况相应固定浆液拌制操作程序，减少操作失误。

3.严格控制水泥质量和用量，加强水泥的防潮工作。

4.每次作业前检查喷嘴，作业时检查钻杆旋转速度，提升速度及高压浆泵喷浆压力、流量，保证施工参数符合设计要求。

5.喷射注浆时，需拆卸注浆管时，应先立即停止提升和回转，同时停止送浆，然后逐渐减少风量，最后停机。拆卸完毕，继续喷射时，开机顺序也要遵守前述顺序，同时开始喷射注浆的孔段，要与前段搭接至少0.3m，以防固结体脱节，造成断桩。

6.详细真实地进行施工记录。

7.为防止桩顶缩桩影响质量，应将高压旋喷施工时控制的顶部标高相应抬高，并在施工结束后及时用水泥浆回灌高压喷射孔口。

8.在高压喷射注浆过程中冒浆量小于注浆量20%者为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施。

3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。

4结论

高速水喷流打击力有限并被限制在土壤破碎范围内，浆液不易窜人土层很远的地方，可以确保设计桩的直径和形状；可以使用不同注浆材料和施工方法，使桩体达到不同的强度或抗渗性的目的；一般采用水泥浆液，不会造成环境和地下水的污染，无公害问题；能根据工程设计需要调节喷射压力和注浆量，改变喷嘴移动方向和速度，从而得到不同形状的旋喷桩（即圆盘状、圆柱状、大底状、糖葫芦状、大帽状和墙壁状等），井可在导孔中任何一段范围内施工，可以在全孔长度上、也可以在孔底或中央部位高压旋喷，可以喷成垂直、水平、倾斜等不同方向的圆柱体；施工简单、操作容易、噪声小、振动小、冒出的浆液，可以回收利用且质量容易控制。

参考文献

[1]陈奋，李铁辉.三重管高压旋喷注浆法在基坑围护工程中的应用[J].西部探矿工程.2005，17（5）

[2]周代荣.高压旋喷和摆喷注浆技术在堤基防渗加固处理中的应用[J].广东水利水电.2008（4）

[3] 宋玉洁，胡国超.桩底高压旋喷注浆加固施工实践[J].探矿工程.2008，35（9）

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