高压喷射注浆法地基加固施工技术

高压喷射注浆法地基加固施工技术

陶桂华 ,鞠桂元 

（ 泰兴一建建设集团有限公司    225400）

[摘要]：西南某地区多为砂卵层地基，根据地基的固结程度划分为松散层、稍密层、中密层、密实层。由于地质作用及山洪的沉积等诸多外力作用，地层的岩性分布较为分散，基坑开挖后验槽时常需对不符合承载力要求的地基进行处理。对需进行局部处理的砂层、松散层地基，选择高压喷射注浆法进行加固有着较为明显的经济性。本文简要介绍方案的设计，着重介绍高压注浆法地基加固的施工技术。

[关键词]：高压喷射加固机理   设计计算  旋喷注浆    褥垫层   旋喷检测

1．工程概况

某项目由数栋高层建筑组成。地下一层，地上25层。设计采用筏板基础，以稍密卵石层作为基础持力层。该项目有2栋楼基础开挖后，部分地基土层表现为砂层及松散卵石层，地勘、设计方认为地耐力达不到设计要求，需进行处理。因采用毛石混凝土换填存在费用过大，振冲桩占用工期长且沉降量大，最后选定高压喷射注浆法进行地基加固。

2、高压喷射注浆地基加固方案设计

2.1加固技术要求

加固处理后所形成的复合地基承载力特征值满足：。

2.2加固方法

根据场工程地质特点及设计要求，采用高压旋喷加固方案。

2.3高压旋喷加固机理

在超高压（20~45MPa）旋转喷射水泥浆作用下，软弱土体被冲切破坏并与水泥浆原位搅拌混合，从而形成复合地基，从而大幅提高地基土的承载力和变形指标。

2.4设计依据

（1）《建筑地基处理技术规范》；

（2）《建筑地基基础设计规范》；

（3）《建筑地基基础施工质量验收规范》；

（4）《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》；

（5）《建筑结构设计图纸》。

2.5地基加固设计计算

根据《建筑地基处理技术规范》，依据下列公式进行复合地基承载力、面积置换率等相关参数的计算。

       （2.5.1）

                         (2.5.2)

              (2.5.3)

                         (2.5.4)

式中：为复合地基承载力特征值；

为处理后桩间土承载力特征值；

为与旋喷桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标养条件下28d 龄期的立方体抗压强度平均值，取10MPa；

为面积置换率；

为单桩承载力折减系数，取0.5；

为桩的平均截面积(m2),桩径取0.5m，截面积为0.196m2；

为桩间土承载力折减系数，取0.5。

为桩长范围内所划分的土层数；

、为桩第i层土的侧阻力、桩端天然地基承载力特征值（KPa）根据地勘报告取值。

第i层土的厚度，为桩身强度折减系数，可取0.33；d为桩的平均直径，取0.5m。

根据场地工程地质条件及设计要求，基底置于稍密卵石层上，其下地层为松散卵石、中砂、稍密及密实卵石层，根据工程地质剖面图，各钻孔需要处理厚度见下表（以3#楼为例）

3#楼加固处理厚度统计表              表2.5.1

需要说明的是，上述桩基处理设计需委托有资质的单位进行计算，并获得图审通过，才能作为施工依据。（相关详细计算从略）

2.6桩位布置

根据基础形式，按正方形布置，桩间距为，3#楼s=1.18m， 取1.10m。

2.7桩长及桩数

根据场地工程地质条件和地基加固技术要求，处理深度应进入稍密卵石层不少于0.5m，3#楼共布置桩数约为553根，单根桩长为1.6~4.6m。

2.8复合地基的压缩模量

复合地基压缩模量等于天然地基压缩模量的倍，并按下式进行计算：

=2.8125，复合地基的压缩模量,满足设计要求。

2.9褥垫层

A、厚度：20~30cm

B、材料：级配砂石或碎石（最大粒径一般≤3cm）或用中砂、粗砂。

C、褥垫层需经压实，夯填度不得大于0.9。

3．关键技术及控制措施

3.1关键技术

（1）确保水泥浆液的压力大于20MPa，提升速度为0.15~0.25m/min，旋转速度可取18~22r/min。

（2）水泥采用32.5R以上普通硅酸盐水泥，水灰比取1.0。

(3)桩位按图进行施测，施工偏差不应大于50mm。

（4）如施工中需分次卸管，则卸管后喷射的搭接长度不得小于100mm。

3.2关键技术控制措施

（1）如在施工中当地质条件发生变化时，或不能满足施工技术要求时，应采取相应措施，确保施工质量。

（2）技术质量人员应严格按材料检验规范要求做好原材料的检验工作，严格执行配比。

（3）桩位测定后，严格执行技术复核制度，经复核无误进行下道工序的施工。

（4）施工负责人应随时抽查工程质量，落实质量预控措施，确保施工满足技术要求。

4．高压喷射注浆的施工

4.1施工顺序

桩位放线→成孔钻机就位→成孔→下旋喷管→旋喷注浆→桩体养护→检测

4.2施工安排

根据工程量及工期要求，测量放线、钻机成孔、旋喷注浆等工序滚动流水作业，尽可能做到统筹兼顾，各工序紧密衔接，从而有效地加快工程进度。

4.3施工方法

4.3.1引孔

可采用SH30-2A型钻机跟管引孔，引孔深度进入稍密卵石层0.5m。成孔后放入PVC管，作为旋喷管放入通道。也可在引孔完成后，直接放入高压旋喷管进行高压旋喷。

4.3.2旋喷注浆

当旋喷管放至孔底后，先空转旋喷管直至孔口返浆，再提升旋喷管自下而上旋喷施工。

注浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥制备的水泥浆，浆液水灰比1:1。喷射注浆的压力大于20MPa，喷射旋转速度18~22r/min，喷嘴提升速度15~25cm/min。旋喷注浆至基础底标高上约0.3m，必要时采用复喷工艺。每米注浆量预计为100Kg。

旋喷注浆过程中，冒浆量小于注浆量的20~25％为正常现象，超过此值时，可通过提高喷射压力或更新喷嘴（或小一级孔径的喷嘴），以及加快旋转和提升速度，以减少冒浆量。

引孔及旋喷注浆施工见附图1

图1       引孔及旋喷施工现场照片

4.3.3回灌补浆

旋喷作业完成后，应将不断冒地面的浆液回灌到桩孔内的浆液面不再下沉为止。

高压旋喷后的成桩照片如图2。

图2       高压喷射注浆后的成桩现场照片

4.3.4施工机具、设备

根据工程实际工作量、场地条件及工期要求，可配备下列机具、设备。

                   施工机具设备一览表             表4.3.

4.3.5劳动力配备

根据施工要求，结合本工程工作量，配备20名工人即可满足要求。

4.3.6工期

在保证质量的前提下，每天每台旋喷机完成15个点，完成该工作量的有效工期为20天。

5、旋喷加固的检测

5.1 检测时间

检测在施工完成后15天后进行，检测工期约为6天。

5.2 检测单位

该项检测需委托有资质的专业单位进行。

5.3主要检测内容及点位的布置

5.3.1主要检测复合地基承载力、单桩承载力、压缩模量等，其检测内容需符合现行规范的要求。

5.3.2检测点位要求

A、一般选择有代表性的桩位；

B、施工中出现异常情况的部位；

C、地基情况复杂，可能对高压喷射注浆质量产生影响的部位。

荷载试验如图3。

图3     高压旋喷桩加荷试验现场照片

结束语：该项目高压喷射注浆法地基处理后，经过相关单位的检测，复合地基的承载力、压缩模量等技术参数均符合设计要求。该工程已竣工并投入使用多年，主体结构沉降量、沉降差、沉降速率等指标符合规范要求，使用功能稳定。在砂卵石地基地耐力偏低或需局部处理时，工期允许时，采用该方法进行加固是较优的方案之一。

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