高压旋喷桩处理软基的设计应用

许朝华

（中国市政工程西北设计研究院有限公司福州分公司 福建福州 350000）

【摘要】介绍了高压旋喷技术在深圳市德政路龙大高速立交及德政路东延段工程软土地基处理中的应用，阐述了高压旋喷桩施工工艺、技术参数及其特点。

【关键词】高压旋喷桩；地基处理；施工工艺；技术参数

软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土、人工填土或其它高压缩性土构成的地基，其承载能力很低，一般不能直接作为天然地基使用，必须经过有效的加固处理后才能使用。软基处理的目的是为了改善地基土体的力学性质，提高土体承载能力，增加抗滑稳定，减少压缩变形。软土地基处理的常用方法：换填法、强夯法、挤密法、排水固结法、高压喷射注浆法、深层搅拌法。本文主要介绍高压旋喷桩在软土地基处理中的应用。

1、工程概况

德政路龙大高速立交及德政路东延段工程位于深圳市宝安区石岩街道与龙华新区大浪街道交界处，分德政路龙大高速立交及德政路东延段两部分。德政路东延段为城市次干路，规划红线宽度40m，双向四车道。

德政路东延段线位于现状高压走廊区域， 共穿越简坑岭南段3 座山体。现状山凹里分布大量的人工填土，集中在三个路段， 分别是K1+120 ～ K1+172、K1+245 ～ K1+343、K1+675 ～ K1+765，人工填土深度最深处达21m。该路段由于位于高压走廊下，路面距离220KV 高压线最小距离为20m，考虑安全原因，经过多方案比选，采用高压旋喷桩进行处理。

2、高压旋喷桩作用原理与分类

2.1 作用原理

高压旋喷桩是在注浆法的基础上，应用高压喷射技术发展起来的一种新的地基加固方法，它是利用工程钻机钻孔为导孔，将带有特殊喷嘴的喷射管插入设计处理深度后，用高压脉冲泵等高压发生装置，使浆液或水以20 ～ 40MPa 的高压流从喷嘴中喷出，冲击切割土体。当能量大、速度快、呈脉冲状的喷射流的动压超过土体强度时，土粒便从土体上剥落下来。一部分细小的土粒比喷射的浆液置换，随着液流被带到地面上。其余的土粒与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。待到浆液凝固后，便在土中形成一固结体。

2.2 适用范围

高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

2.3 分类

高压旋喷法分旋喷、定喷和摆喷三种类别。根据工程需要和土质条件，可分别采用单管法、双管法和三管法。加固形状可分为柱状、壁桩、条状和块状。

3、软基处理范围地质情况

据钻探揭露，场地范围内地层岩性特性自上而下分别描述如下：

1）人工填土层（Qml）：

人工填土（层序号①）：褐黄、灰黄、褐红等色，稍湿～湿，除现状道路路基填土为稍密状外，其它新老填土一般为松散状，土质成分主要以砂质黏性土和黏性土为主，局部地段夹少量碎块石或建筑垃圾。各处填土的填积时间极不均匀，时间长的在达20 年左右，时间短的则一个月左右，层厚0.50 ～ 22.7m，平均厚度8.38m，层底标高60.60 ～ 97.13m。实测标准贯入试验值N=3 ～ 15 击，平均值N=7 击。

2）第四系冲洪积土层（Qal+pl、层序号②）

② 1 粉质黏土：褐黄、灰黄、灰色，软塑～硬塑，以粉黏粒为主，局部含中粗砂粒，不均匀，一般呈夹层或混合状分布。层厚0.50 ～ 6.70m，平均厚度2.50m，层顶标高60.60 ～ 95.62m。实测标准贯入试验值N=5 ～ 21 击，平均值N=12 击。属Ⅱ级普通土。② 2 砾砂：褐黄、灰色，很湿～饱和，稍密～中密，级配差，次棱状，成分为石英，含多量粉黏粒，不均匀，一般呈混合状。层厚0.60 ～ 5.20m，平均厚度2.12m，层顶标高59.10 ～ 84.15m。实测标准贯入试验值N=9 ～ 22 击，平均值N=14 击。属Ⅰ级松土。

4、高压旋喷桩设计

高压旋喷桩是根据加固后复合地基应达到的承载力标准值、加固前土的天然地基承载力以及土的侧摩阻力等数据进行设计，确定桩长、桩径、桩间距等参数。

4.1 加固范围

软基处理宽度宜在基础外缘加宽1 ～ 2排桩，原则为道路填方坡脚外不小于3m。

4.2 桩长和桩径

本工程高压旋喷桩桩径采用0.55m，桩长应进入持力层不小于1m，设计桩长根据具体设计工点地质情况确定，一般桩长范围6 ～ 22m 之间。

4.3 桩间距

桩间距采用等边三角形布置，桩间距一方面要满足复合地基承载力达到设计要求，另一方面又要避免桩间距过小出现“串桩”，影响正常施工。桩间距通过下式计算：S=式中：S——高压旋喷桩间距D——高压旋喷桩桩径m——面积置换率置换率由下式求得：fspk=m×Ra/Ap+β（1-m）×fsk式中：fspk——复合地基承载力（kPa）fsk——桩间土天然地基承载力（kPa）Ra——单桩竖向承载力m——面积置换率β— 桩间土承载力折减系数， 一般0.75 ～ 0.95，本次设计β=0.75Ap——桩的截面积（m2）旋喷桩单桩承载力有两种计算方法，即由侧摩阻力提供的承载力Ra1 和由桩身强度所提供的承载力Ra2，取其小值作为单桩容许承载力。Ra1=ηfcuApRa2= Π ×D×Li×f+α×Ap×Rk式中：Ra——单桩竖向承载力η——桩身强度折算系数，可取0.33fcu——与桩身水泥土配比相同的室内水泥土试块，在标准养护条件下28d 龄期的无侧限抗压强度。（取5000Kpa）Li——各土层范围桩长（m）f——容许侧摩阻力，根据地质资料报告，人工填土f=8-10kPa，黏土f=30kPaRk——桩端土天然承载力标准值，根据勘察报告Rk=240kPa本项目德政路填土平均高度为3m，要求复合地基承载力不低于120kPa，桩径选用0.55m。依据地质资料，将相应参数代人公式得出：Ra=233.3KNm=0.057S=2.19（m）

5、旋喷桩施工

5.1 本项目高压旋喷桩采用单管法施工，水灰比为1 ：1，单管法高压水泥浆的压力应大于20MPa，水泥采用强度等级为

42.5 级普通硅酸盐水泥。

5.2 高压喷射注浆的施工工序为机具就位、贯入喷射管、喷射注浆、拔管和冲洗等。

5.3 喷射孔与高压注浆泵的距离宜不大

于50m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。

5.4 当喷射注浆管贯入土中，喷射达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，即可分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷洒注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。

5.5 高压喷射注浆完毕，应迅速拔出喷射管。为了防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。

6、结语

本工程高压旋喷桩质量检验选用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，旋喷桩施工28d 后选择有代表性的单桩和区域进行检验，检验结果均满足设计要求。

参考文献

[1] 刘玉卓. 公路工程软基处理[M].北京：人民交通出版社.2004

[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S]

[3]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[S]__