中铁二十三局集团第一工程有限公司山东日照276826
摘要：为了总结砂层、碎石土层等复杂地质高压旋喷桩施工参数，在经济、高效的情况下更好的控制旋喷桩止水帷幕的质量，通过试桩的方式，结合试验数据分析，不断优化施工工艺及各项参数，最终起到节约成本，提高质量的效果。
关键词：高压旋喷桩；提升速度；水压；取芯
高压旋喷桩源自于高压喷射注浆工艺，是对改工艺的延伸与应用。高压喷射注浆是使用高压水喷射进行土体切割，并与注浆技术结合到一起，此种工艺通常情况下使用在地基加固处理上。这种施工工艺在1968年由日本化学注浆协会研究形成的，并且早1983年八寻晖夫将此种施工工艺进行了公开讲说。起初只有单管法，单管法是在胆管提升的过程当中，使用水泥浆加压切割土体，使高压水喷射切割土体与注入了水泥浆两种效果完美的结合到一起，以此形成了柱状的加固体。但是单管法切割土体的能力并不大，所以在这种工艺成功实现后，仅仅被应用于地基加固处理和防水帷幕施工，慢慢的成为了一种新型的地基加固处理技术。随着此施工工艺的优势被发掘，随着时代的发展，在上世纪70年代，在高压浆液喷射流的外部增加了环绕压缩空气喷射流，形成复合式高压喷射流，让切割土体的施工工艺能力得到提升，二重管旋喷工法就此诞生，到了80年代日本的注浆协会为提高加固效率，经过研究增加了高压水管，三重管法就此诞生了，在我国经过八九十年代的推广，此种工法在全国范围得到了广泛的使用和更深远的发展，在实践中我们得出此工艺对于沙土、碎石土、粘土以及各种松散土质的加固有非常好的效果。高压旋喷桩通常情况下适用于松软第几的加固，土层改良，减少地基的扰动，或制作止水帷幕，用于地下止水、控水。
青岛地铁四号线李家下庄站，地质复杂且地下水丰富，是青岛地铁四号线趋近于中间的明挖车站，位于崂山区，靠近张村河南岸，距离海岸线仅4公里，地质复杂，上层素填土及粘土，中上部为砂层，砂层厚4～6m，中下部为碎石土，下层为风化岩。由于靠海较近，且紧靠张村河，地下水极其丰富且具有流动性，河水与站内地下水层相连通，情况复杂。本篇论文工法主要通过在李家下庄站对高压旋喷桩的施工，对主要的施工工艺、经验进行总结整理，以便加深对高压旋喷桩施工工艺的理解与记忆。
1工艺流程
施工时首先使用钻机引孔，再使用旋喷机进行土体切割及水泥浆液的喷射，就是先把浆液管下放到旋喷桩底标高处，然后自下而上提升喷浆管，进行土体切割并进行注浆，使土体切割和灌注桩桩体同时进行，一次成桩（目前大多数钻孔机与注浆机为一体，提高了施工效率），其工作步骤为：
1.1钻机定位
首先需进行测量放线，找准所需桩点位置，钻机必须放置于平整坚实的场地，钻杆对准孔位中心，竖直度严格控制在1.5%桩长内。
1.2钻孔下管
钻孔的目的，是将注浆管顺利置入预定位置，在下管过程中，需防止管外泥砂堵塞喷嘴，保证下管钻孔顺利，下管过程中需要同时输送压缩气流，直至注浆喷头下到预定位置（预定加固范围最深点）。
1.3制浆
李家下庄站设计旋喷桩喷射注浆材料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，按照设计要求，使用水泥浆水灰比为1:1。
1.4试管
当注浆管置入土层预定深度后，首先使用清水进行试压，若注浆设备和高压管路完全正常，可以开始制作水泥浆，进行注浆作业。
1.5高压注浆作业
高压射浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转速度、提升速度等参数，应符合操作规程要求。开动高压注浆泵，开始注浆，当注浆压力和电机转速稳定并达到试桩设计参数后，再按试桩设计提升速度开始提升钻杆，边旋转边喷浆边提升。
1.6喷浆结束与拔管
喷浆由下而上至设计高度后，停止喷浆，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除；需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。
1.7注浆设备清洗
当喷浆结束后，需要立即清洗高压泵、输浆管路、注浆管及喷头。
1.8移位
施工结束后，桩机移至下一桩位，重复进行上述步骤的施工。
2关于旋喷桩施工提升速度及水泥掺量的论证
由于李家下庄站所在复杂的地质环境，地质分层种类较多，这就需要我们通过试桩找出简单适用、行之有效的施工数据及方法对现场施工质量进行有效的控制。通过对旋喷施工工艺及对地质的分析，对旋喷桩的提升速度及旋喷水压进行调整对比进行试桩，查看成桩质量。
2.1试桩施工
试桩遵循跳打原则，以便于更好的进行分析。
试桩数据根据规范提供范围参数进行调整，过程如下：
2.1.1第一组试验
第一组试桩对提升速度进行调整，其他数据如下：气压0.7Mpa、水压37Mpa、水流量80L/min、水泥浆压力0.6Mpa、水泥浆流量70L/min、水灰比1：1，水泥参量25%，旋转速度13r/min。
第1根试桩SZ01：
2018年1月21日，早上10点38分，高压旋喷桩机开始注浆，下午13点02分本桩施工结束，提升速度确定为：粘土及砂层提升速度10cm/min、碎石土层提升速度8cm/min、风化岩层提升速度6cm/min，经过对水泥袋的清点，确定了此桩水泥用量为345Kg/m，超过25%。
第2根试桩SZ02：
2018年1月21日，下午13点20分，高压旋喷桩机开始注浆，15点22分本桩施工结束，提升速度确定为：粘土及砂层提升速度13cm/min、碎石土层提升速度10cm/min、风化岩层提升速度8cm/min，经过对水泥袋的清点，确定了此桩水泥用量为322Kg/m，超过25%。
第3根试桩SZ03：
2018年1月21日，下午15点30分，高压旋喷桩机开始注浆，17点50分本桩施工结束，提升速度确定为：粘土及砂层提升速度15cm/min、碎石土层提升速度12cm/min、风化岩层提升速度10cm/min，经过对水泥袋的清点，确定了此桩水泥用量为298Kg/m，超过25%。
2.1.2第二组试验
第二组试桩对喷射水压进行调整，其他数据如下：气压0.7Mpa、水流量80L/min、水泥浆压力0.6Mpa、水泥浆流量70L/min、水灰比1：1，水泥参量25%，旋转速度13r/min，提升速度粘土及砂层提升速度10cm/min、碎石土层提升速度8cm/min、风化岩层提升速度6cm/min，为确保成桩质量，提升速度采用最保守数据进行。
第4根试桩SZ04
2018年1月22日，上午9点31分，高压旋喷桩机开始注浆，11点52分本桩施工结束，水压确定为：35Mpa经过对水泥袋的清点，确定了此桩水泥用量为332Kg/m，超过25%。
第5根试桩SZ05
2018年1月22日，上午12点11分，高压旋喷桩机开始注浆，14点33分本桩施工结束，水压确定为：38Mpa经过对水泥袋的清点，确定了此桩水泥用量为343Kg/m，超过25%。
图2-1钻孔取芯位置示意图
第6根试桩SZ06
2018年1月22日，上午14点46分，高压旋喷桩机开始注浆，17点12分本桩施工结束，水压确定为：40Mpa经过对水泥袋的清点，确定了此桩水泥用量为341Kg/m，超过25%。
2.2试验结果
试桩结束28天后对试桩进行取芯实验，对数据进行分析，试桩取芯位置如图2-1所示，三个取芯点分别为桩基中心点，桩基咬合中线点，桩外30cm处。
2.2.1承载试验
将所取芯样加工成Φ95圆柱体试块，进行无侧限抗压强度试验，验证加固体的承载试验，SZ01～06水泥土28d无侧限抗压强度如下表2-1所示：
表2-1SZ01～06水泥土28d无侧限抗压强度
根据设计要求28d无侧限抗压强度不小于0.5MP，可以得出结论6组实验数据在中心点及咬合点处，单根桩强度均符合要求。由数据可以得出结论，砂层容易切割，扩孔明显，碎石风化岩层不易切割形成整体。
2.2.2透水性试验
通过测定孔内水位变化测量透水性，钻孔取芯后，无经12h静置，孔内水位无明显变化，SZ01~06均达到止水效果。
2.2.3完整性
通过芯样外观、长度、断面情况，判断成桩质量及密实度合格。
2.3试桩结果
在考虑地质特点的情况下，如砂层水量大，且具有流动性，结合试验结果，在综合考虑的旋喷桩强度、止水效果及施工效率的情况下采用以下数据进行施工：
粘土提升速度15cm/min、砂层提升速度13cm/min、碎石土层提升速度10cm/min、风化岩层提升速度8cm/min，水压38Mpa、气压0.7Mpa、水流量80L/min、水泥浆压力0.6Mpa、水泥浆流量70L/min、水灰比1：1，水泥参量25%，旋转速度13r/min。
3成果应用
通过对旋喷桩试桩，得出一套符合青岛地铁四号线李家下庄站及与其相似地质的施工数据，并在李家下庄站旋喷桩止水帷幕施工中进行应用，在项目保证施工质量的同时，既节省材料又加快了施工效率，为项目施工创造了经济效益。
本次的成果数据，与青岛地铁四号线李家下庄站地质相似的深基坑止水，都可以进行参考，地质条件不同的，也可以参考本次成果的研究数据进行调试，得出符合条件的数据成果。
结论
高压旋喷桩具有施工工艺简单，见效快的特点，可以满足大多数地质对于止水加固的要求，已经是一套成熟的工艺，但针对具体地质具体情况的研究仍然需要我们不断的进行探索研究，才能充分利用其工艺，发挥最大的经济效益。现今我国建筑行业飞速发展，鉴于高压旋喷桩的多种优点，将会应用于更多的施工领域，为工程建设行业加快脚步。
参考文献
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