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摘要：本文从高压旋喷桩的概念、适用范围入手，全面剖析了其在回填砂地基和特殊地段软土地基处理上的应用。
关键字：高压旋喷桩；特殊地段；地基处理；回填砂地基；软土地基
Abstract: This paper start from the concept of high-pressure jet grouting pile and the scope of application, and put out a comprehensive analysis on the backfill sand foundation and the special section of soft soil foundation treatment.Key words: high pressure jet grouting pile; special section; foundation treatment; backfill sand foundation; soft ground
中图分类号：TU475文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
1.前言
高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。加强对高压旋喷桩在特殊地段的基础处理应用的研究有着非常现实的意义。
2.适用范围
2.1高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。
2.2 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。
2.3 高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用。
2.4高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。
3. 高压旋喷桩在回填砂地基处理上应用
3.1施工工艺质量控制要求
3.1.1在復检现场测量放样的中桩、边桩的放样是确定使用正确的数据和方法，桩位要做出明显标志，在确定桩数、桩距、桩位、处理宽度的正确后，同时在现场的技术人员、自检人员、监理都有一份经签认的施工桩位图副本，才可钻机就位，并开始作业。
3.1.2钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，桩身垂直偏差不超过1.5%，施工应对桩机的定位及垂直度进行认真检查，并填写检查记录表。喷射孔达到标高时，即可喷射注浆，在喷射注浆参数达到规定值后，随即分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆、喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。对需要局部扩大加固范围或提高强度的部位，可采用复喷注浆工艺，即注浆过程中，在不改变施工参数的情况下，对同一土层进行重复喷射，可以增加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径、长度和固化强度。
3.1.3在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降，上升或冒浆异常时应查明原因，并及时采取措施。高压喷射注浆完毕，应迅速拔出喷射管，为防止浆液凝固收缩，影响桩顶高度，必要时，可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。施工中应做好泥浆处理，及时将泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。施工中应严格按照施工参数和材料用量施工，并如实做好各项记录。
3.1.4高压喷射注浆的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或工程经验确定，并在施工中严格加以控制。高压水泥浆或高压水的压力应大于20MPa。当设计深度范围内没有发现相对硬层，或者在设计范围内又无法达到设计深度的桩应如实记录，保证检查记录的完整性、真实性。
3.2高压旋喷桩质量检验：
3.2.1高压旋喷桩质量控制应贯穿于施工的全过程，施工质检人员、现场人员，必须严格控制施工工艺质量。施工中随时检查施工记录和计量记录，并依照施工工艺对每根桩进行质量评价。检查重点主要为水泥用量，水泥浆稠度及比重，桩长、钻头旋转速度、提升速度及注浆流量等。
3.2.3在成桩28天后，钻芯取样做无侧限抗压强度试验，每根桩从上中下取3个试件，桩体无侧限抗压强度不小于设计值。检验频率为每工点总桩数的3%，同时从钻取的芯样中检查旋喷的均匀性，桩长及桩底是否穿过软土层。以下情况，即定为不合格桩：1、桩长达不到设计要求；2、桩体喷浆不均匀、有断喷现象。
3.3高压旋喷桩的检测标准和方法：
喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌，并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。
4.工程实例
陆埠镇位于余姚南部，四明山北麓，姚江南岸，本项目是陆埠镇古乍线至十五岙公路与杭甬高速相交（全长2.417公里）。需从杭甬高速3-16米桥的边跨底下穿越。工程中应对高速公路桥梁桥台及锥坡进行加固处理，防止锥坡滑动影响高速公路的安全，由于施工条件(净高不足)限制，只能采用高压旋喷桩对桥台进行加固。采用基坑软件frws2008(上海同济启明星科技发展有限公司开发)对该加固方案按一类基坑进行计算。
4.1地质分层
第一层土：厚度(m)：7.13，重度(kN/m3)：18.70，内聚力(kPa)：20.40，内摩擦角(°) ：15.00，比重：2.74，天然孔隙比：1.04
第二层土：厚度(m)：4.70，重度(kN/m3)：16.68，内聚力(kPa)：16.70，内摩擦角(°) ：9.20，比重：2.74，天然孔隙比：1.33
第三层土：厚度(m)：4.00，重度(kN/m3)：19.05，内聚力(kPa)：18.60，内摩擦角(°) ：15.00，比重：2.73，天然孔隙比：0.94
第四层土：厚度(m)：3.00，重度(kN/m3)：20.00，内聚力(kPa)：15.60，内摩擦角(°) ：29.40，比重：2.69，天然孔隙比：0.85
根据上述土层结构，本次加固墙体采用直径60cm高压旋喷桩挡墙(三排，宽1.4m，自身搭接20cm 桩基有效长度8m)
4.2计算过程及结论
4.2.1工程中内力变形采用《建筑基坑围护技术规程》JGJ120-99方法进行计算：
水平位移1.3～19mm，弯矩范围：-84.4～2.3KN.m，剪力范围：-25.4～46.7KN
4.2.2墙体宽度验算
在地面以下4～4.2m处最接近设计墙体宽度，留有10%的富余宽度，其余深度范围富余宽度均超过10%。
4.2.3整体稳定采用《建筑基坑围护技术规程》JGJ120-99方法计算，计算结果稳定系数为1.87>一类基坑稳定系数1.3。
4.2.4抗倾覆稳定采用《建筑基坑围护技术规程》JGJ120-99方法计算，计算结果抗倾覆稳定安全系数为:2.82>要求安全系数为:1.32。
4.2.5抗滑移稳定采用《上海市基坑工程设计规程》DBJ08-61-97方法计算，计算结果抗倾覆稳定安全系数为:3.17>要求安全系数为:1.44。
4.2.6抗渗流稳定计算采用《建筑基坑围护技术规程》JGJ120-99方法计算，计算结果抗渗流稳定安全系数为:3.20>要求安全系数为:1.32
结论：经上述浅析、计算：该加固方案能满足此项工程要求。
5.旋喷桩施工工艺及要点
5.1旋喷施工程序
5.1.1钻孔就位。旋喷注浆施工前先要将钻机安置在设计孔位上，并作水平校正，使钻头对准孔位中心，并确保钻孔达到设计要求的垂直度（倾斜度不得超过1.5%）。
5.1.2钻孔。为将旋喷注浆喷嘴插入预定的地层中，还应进行钻孔施工，根据具体的地质情况、加固深度、机具设备等条件来选择钻孔施工方法。
5.1.3插管。钻孔完毕后，将旋喷注浆管插入地层预定的深度。在插管过程中，可边射水、边插管，以防止泥砂堵塞喷口，但水压一般不超过1Mpa，因为水压过高易引起孔壁坍塌。
5.1.4旋喷作业。喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，注浆量和压力应满足设计的要求，各通道和喷嘴内不得有杂物，管路系统的密封圈必须良好。当旋喷管插入预定深度之后，迅速搅拌浆液，当旋喷开始时，即旋转提升旋喷管。旋喷时还应安排专人随时检查注浆流量、压力、风量、旋转提升速度等与设计要求是否相符，同时做好记录，绘制作业过程曲线。
5.1.5冲洗。旋喷提升到设计标高时，即可结束旋喷。旋喷完毕后还应将注浆管等机具设备冲洗干净，可把浆液换成水，在地面上喷射，全部冲出泥浆泵、注浆管软管内的浆液，因为管机内残存水泥浆后容易硬化造成堵塞。
5.1.6移动机具。将钻机等机具设备移到新孔位上，继续钻孔和旋喷施工。
5.2旋喷工艺
5.2.1旋喷深层长桩固结体。由于软土地基的地层土质情况随深度变化较大，所以在旋喷深层长桩固结体时，若仅采用单一的固定旋喷参数，就可能形成上部较粗下部较细的直径不匀的固结体，对其承载效果影响较大。因此对旋喷深层长桩，应按地质剖面图及地下水等资料，针对不同地层土质及不同深度，选用合适的旋喷参数，以获得均匀密实的长固结体。
5.2.2重复喷射。当工程要求较大的直径或发现浆液喷量不足影响固结质量时，可进行重复喷射。
5.2.3冒浆的处理。在旋喷过程中，通常会发现一定数量的土粒随着一部分浆液冒出地面，当冒浆量超过注浆量20%时，应查明原因并采取措施。对于存在较多空隙的土质，可在浆液中掺加适量的速凝剂，加快浆液的固结速度；还可在空隙地段提高喷射压力，增大注浆量。
5.2.4消除固结体顶部凹穴。当旋喷采用水泥浆液时，在其凝固过程中，由于浆液析水作用，往往会出现不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，这不利于地基的加固或防渗堵水效果，所以应采取措施予以消除。当旋喷完毕后，开挖出固结体顶部，可直接从旋喷孔中再次注入浆液，也可对凹穴灌注混疑土，直至填满凹穴为止。
6.结束语
高压旋喷桩是一种比较实用的地基处理方法，它和水泥土搅拌法互有优缺点，在适用范围上也有互补性，是多层与高层建筑及特殊地段的复合地基的主流。毋庸置疑，熟练掌握各种地基处理方法，对结构设计人员及施工人员是非常必要的。
参考文献：
【1】中国期刊网《从软土地基处理浅谈高压喷射注漿法的设计与施工》
【2】武新波《浅谈高压旋喷桩施工工艺》
【3】《建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）》
【4】苏建华《高压旋喷桩的施工质量监理控制》
关键字：高压旋喷桩；特殊地段；地基处理；回填砂地基；软土地基
Abstract: This paper start from the concept of high-pressure jet grouting pile and the scope of application, and put out a comprehensive analysis on the backfill sand foundation and the special section of soft soil foundation treatment.Key words: high pressure jet grouting pile; special section; foundation treatment; backfill sand foundation; soft ground
中图分类号：TU475文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
1.前言
高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。加强对高压旋喷桩在特殊地段的基础处理应用的研究有着非常现实的意义。
2.适用范围
2.1高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。
2.2 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。
2.3 高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用。
2.4高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。
3. 高压旋喷桩在回填砂地基处理上应用
3.1施工工艺质量控制要求
3.1.1在復检现场测量放样的中桩、边桩的放样是确定使用正确的数据和方法，桩位要做出明显标志，在确定桩数、桩距、桩位、处理宽度的正确后，同时在现场的技术人员、自检人员、监理都有一份经签认的施工桩位图副本，才可钻机就位，并开始作业。
3.1.2钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，桩身垂直偏差不超过1.5%，施工应对桩机的定位及垂直度进行认真检查，并填写检查记录表。喷射孔达到标高时，即可喷射注浆，在喷射注浆参数达到规定值后，随即分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆、喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。对需要局部扩大加固范围或提高强度的部位，可采用复喷注浆工艺，即注浆过程中，在不改变施工参数的情况下，对同一土层进行重复喷射，可以增加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径、长度和固化强度。
3.1.3在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降，上升或冒浆异常时应查明原因，并及时采取措施。高压喷射注浆完毕，应迅速拔出喷射管，为防止浆液凝固收缩，影响桩顶高度，必要时，可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。施工中应做好泥浆处理，及时将泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。施工中应严格按照施工参数和材料用量施工，并如实做好各项记录。
3.1.4高压喷射注浆的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或工程经验确定，并在施工中严格加以控制。高压水泥浆或高压水的压力应大于20MPa。当设计深度范围内没有发现相对硬层，或者在设计范围内又无法达到设计深度的桩应如实记录，保证检查记录的完整性、真实性。
3.2高压旋喷桩质量检验：
3.2.1高压旋喷桩质量控制应贯穿于施工的全过程，施工质检人员、现场人员，必须严格控制施工工艺质量。施工中随时检查施工记录和计量记录，并依照施工工艺对每根桩进行质量评价。检查重点主要为水泥用量，水泥浆稠度及比重，桩长、钻头旋转速度、提升速度及注浆流量等。
3.2.3在成桩28天后，钻芯取样做无侧限抗压强度试验，每根桩从上中下取3个试件，桩体无侧限抗压强度不小于设计值。检验频率为每工点总桩数的3%，同时从钻取的芯样中检查旋喷的均匀性，桩长及桩底是否穿过软土层。以下情况，即定为不合格桩：1、桩长达不到设计要求；2、桩体喷浆不均匀、有断喷现象。
3.3高压旋喷桩的检测标准和方法：
喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌，并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。
4.工程实例
陆埠镇位于余姚南部，四明山北麓，姚江南岸，本项目是陆埠镇古乍线至十五岙公路与杭甬高速相交（全长2.417公里）。需从杭甬高速3-16米桥的边跨底下穿越。工程中应对高速公路桥梁桥台及锥坡进行加固处理，防止锥坡滑动影响高速公路的安全，由于施工条件(净高不足)限制，只能采用高压旋喷桩对桥台进行加固。采用基坑软件frws2008(上海同济启明星科技发展有限公司开发)对该加固方案按一类基坑进行计算。
4.1地质分层
第一层土：厚度(m)：7.13，重度(kN/m3)：18.70，内聚力(kPa)：20.40，内摩擦角(°) ：15.00，比重：2.74，天然孔隙比：1.04
第二层土：厚度(m)：4.70，重度(kN/m3)：16.68，内聚力(kPa)：16.70，内摩擦角(°) ：9.20，比重：2.74，天然孔隙比：1.33
第三层土：厚度(m)：4.00，重度(kN/m3)：19.05，内聚力(kPa)：18.60，内摩擦角(°) ：15.00，比重：2.73，天然孔隙比：0.94
第四层土：厚度(m)：3.00，重度(kN/m3)：20.00，内聚力(kPa)：15.60，内摩擦角(°) ：29.40，比重：2.69，天然孔隙比：0.85
根据上述土层结构，本次加固墙体采用直径60cm高压旋喷桩挡墙(三排，宽1.4m，自身搭接20cm 桩基有效长度8m)
4.2计算过程及结论
4.2.1工程中内力变形采用《建筑基坑围护技术规程》JGJ120-99方法进行计算：
水平位移1.3～19mm，弯矩范围：-84.4～2.3KN.m，剪力范围：-25.4～46.7KN
4.2.2墙体宽度验算
在地面以下4～4.2m处最接近设计墙体宽度，留有10%的富余宽度，其余深度范围富余宽度均超过10%。
4.2.3整体稳定采用《建筑基坑围护技术规程》JGJ120-99方法计算，计算结果稳定系数为1.87>一类基坑稳定系数1.3。
4.2.4抗倾覆稳定采用《建筑基坑围护技术规程》JGJ120-99方法计算，计算结果抗倾覆稳定安全系数为:2.82>要求安全系数为:1.32。
4.2.5抗滑移稳定采用《上海市基坑工程设计规程》DBJ08-61-97方法计算，计算结果抗倾覆稳定安全系数为:3.17>要求安全系数为:1.44。
4.2.6抗渗流稳定计算采用《建筑基坑围护技术规程》JGJ120-99方法计算，计算结果抗渗流稳定安全系数为:3.20>要求安全系数为:1.32
结论：经上述浅析、计算：该加固方案能满足此项工程要求。
5.旋喷桩施工工艺及要点
5.1旋喷施工程序
5.1.1钻孔就位。旋喷注浆施工前先要将钻机安置在设计孔位上，并作水平校正，使钻头对准孔位中心，并确保钻孔达到设计要求的垂直度（倾斜度不得超过1.5%）。
5.1.2钻孔。为将旋喷注浆喷嘴插入预定的地层中，还应进行钻孔施工，根据具体的地质情况、加固深度、机具设备等条件来选择钻孔施工方法。
5.1.3插管。钻孔完毕后，将旋喷注浆管插入地层预定的深度。在插管过程中，可边射水、边插管，以防止泥砂堵塞喷口，但水压一般不超过1Mpa，因为水压过高易引起孔壁坍塌。
5.1.4旋喷作业。喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，注浆量和压力应满足设计的要求，各通道和喷嘴内不得有杂物，管路系统的密封圈必须良好。当旋喷管插入预定深度之后，迅速搅拌浆液，当旋喷开始时，即旋转提升旋喷管。旋喷时还应安排专人随时检查注浆流量、压力、风量、旋转提升速度等与设计要求是否相符，同时做好记录，绘制作业过程曲线。
5.1.5冲洗。旋喷提升到设计标高时，即可结束旋喷。旋喷完毕后还应将注浆管等机具设备冲洗干净，可把浆液换成水，在地面上喷射，全部冲出泥浆泵、注浆管软管内的浆液，因为管机内残存水泥浆后容易硬化造成堵塞。
5.1.6移动机具。将钻机等机具设备移到新孔位上，继续钻孔和旋喷施工。
5.2旋喷工艺
5.2.1旋喷深层长桩固结体。由于软土地基的地层土质情况随深度变化较大，所以在旋喷深层长桩固结体时，若仅采用单一的固定旋喷参数，就可能形成上部较粗下部较细的直径不匀的固结体，对其承载效果影响较大。因此对旋喷深层长桩，应按地质剖面图及地下水等资料，针对不同地层土质及不同深度，选用合适的旋喷参数，以获得均匀密实的长固结体。
5.2.2重复喷射。当工程要求较大的直径或发现浆液喷量不足影响固结质量时，可进行重复喷射。
5.2.3冒浆的处理。在旋喷过程中，通常会发现一定数量的土粒随着一部分浆液冒出地面，当冒浆量超过注浆量20%时，应查明原因并采取措施。对于存在较多空隙的土质，可在浆液中掺加适量的速凝剂，加快浆液的固结速度；还可在空隙地段提高喷射压力，增大注浆量。
5.2.4消除固结体顶部凹穴。当旋喷采用水泥浆液时，在其凝固过程中，由于浆液析水作用，往往会出现不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，这不利于地基的加固或防渗堵水效果，所以应采取措施予以消除。当旋喷完毕后，开挖出固结体顶部，可直接从旋喷孔中再次注入浆液，也可对凹穴灌注混疑土，直至填满凹穴为止。
6.结束语
高压旋喷桩是一种比较实用的地基处理方法，它和水泥土搅拌法互有优缺点，在适用范围上也有互补性，是多层与高层建筑及特殊地段的复合地基的主流。毋庸置疑，熟练掌握各种地基处理方法，对结构设计人员及施工人员是非常必要的。
参考文献：
【1】中国期刊网《从软土地基处理浅谈高压喷射注漿法的设计与施工》
【2】武新波《浅谈高压旋喷桩施工工艺》
【3】《建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）》
【4】苏建华《高压旋喷桩的施工质量监理控制》