一、前言
旋喷桩地基加固技术，是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20MP左右的高压水流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成固结体，即为旋喷桩。运用该技术加固地基，具有施工方便，工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等优点。
二、工程概况
某钢筋混凝土盖板箱涵位处某河西岸，离河道中心约700m。该涵址处基底下卧淤泥质粘土软弱层，基础设计为浆砌片石刚性联合基础。
三、地质资料
根据钻探资料，涵址处自上而下地质情况依次为：粉质粘土表层，厚约2m；中密细砂层，厚约4m；中密粗砂层，厚约3.6m；淤泥质粘土层，厚约1.6m；再下为中密粗砂，地基承载力不能满足设计要求，须加固处理。
四、地基加固方案
为满足承载力要求，设计采用旋喷桩进行地基加固处理。设计旋喷桩有效长度为11m，桩径为φ50cm，桩间距140cm，呈正三角形布置，共计旋喷桩99根，总长1089m。桩顶铺设30cm厚碎石垫层。
五、主要技术措施
（一）施工总体安排原则：
１、先地基旋喷桩加固，七天后挖基进行涵体施工；
２、先试桩，后正式成桩；
（二）施工准备
１、施工前必须进行地面构筑物、地下管线（水、电、油、通讯等）的调查、拆移，确认无障碍物后方可进行场地清理工作。
２、施工场地清理、平整。地面构筑物、地下管线和影响施工的架空线路拆移完毕后，用推土机推除地表腐植土、推平，并用压路机碾压密实。
３、挖设排浆沟和临时泥浆存放池，排浆沟沿涵长方向挖设，宜两排桩共用一排浆沟。同时必须挖设临时排水沟，疏干地表水，使基面层保持干燥状态。
４、根据设计测设涵洞中线、涵洞基顶平面及旋喷桩桩位，确定地基处理长度、宽度并用石灰线醒目标注。
５、准备旋喷桩机具、设备及材料。
６、试桩，确定旋喷速度、喷射压力、提升速度、喷浆量和泥浆水灰比等，确保成桩质量符合设计要求。
（三）施工工艺要求
本涵地基加固旋喷桩施工采用单管成桩法施工。
１、施工机具和材料的选择
旋喷桩施工机具：
本涵地基加固旋喷桩采用无锡30型钻机（或具有相当施工能力的钻机）施工。旋喷注浆机主要由：旋转钻机、卷扬机、旋 喷管、高压泥浆泵（SCN-H300型）、高压水泵、泥浆搅拌机、贮浆罐、注浆管、输浆管、流量计等组成。
主要机具性能要求：
①旋转钻机转速：20r/min；
②旋喷管（单管）：采用外径φ42mm或φ45mm地质钻杆；
③喷嘴：采用2个收敛圆锥形喷嘴，喷嘴孔径φ2～φ3mm；
④高压泥浆泵：压力20～40Mpa，流量80～120L/min；
⑤注浆管：采用内径φ19mm高压胶管，工作压力31Mpa。
旋喷桩浆液材料：
水泥：采用42.5普通硅酸盐水泥。使用前必须经试验符合质量要求，严禁使用过期、受潮结块的水泥。进场水泥必须离地存放，并加以遮盖，防止受潮、雨淋。
水：必须经化验符合混凝土拌合用水标准。
外加剂：在上冻前进行旋喷注浆时，必须在水泥浆液中添加抗冻剂，掺量由试验确定，防止桩体冻胀。
水泥浆液配合比：
水泥浆液水灰比宜为1:1～1.5:1，稠度应适宜，防止过稠堵喷嘴、过稀影响质量，由试验根据现场各层土样优选出 合理浆液配方。为减缓水泥浆液沉淀速度、防止离析及保持良好的可喷性，宜在浆液中加入水泥用量3%的膨润土（陶土）、0.9‰的碱。
浆液宜在旋喷前1小时内配制，使用时必须滤去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。
２、施工顺序和工序
①施工顺序：
旋喷桩施工顺序：横涵长方向逐排进行，同排桩应跳孔成桩(相距宜为4m),相邻两桩施工时间不应小于48小时。
②旋喷桩单管成桩施工工序：
３、旋喷桩单管成桩施工工艺要求
（１）试桩：
根据现场各层土样，在室内按不同的含水量和配合比进行试验，优选出 合理浆液配方后，必须在正式施工现场进行喷射成桩试验，确定旋喷管的转速、提升速度、注浆喷射压力、注浆量等参数，以查明喷射固结体的成桩直径和桩体强度，验证设计的可靠性和安全性。
（２）机具 位、调整钻架：
钻机组装好后，采用导轨法 位。钻机基本 位后，调平安稳，将转盘、钻杆轴线对准桩位小竹片桩，对准误差控制在2cm以内，再调整钻架、钻杆，使钻杆垂直度控制在1%以内。
搭设设平台，安装浆液搅拌机、高压泥浆泵、输注浆管路、水电接头、闸阀、仪表等。辅助设备安装应满足下列要求：①制浆机应略高于贮浆罐上口；②高压泥浆泵进浆口必须加设滤网，并稍低于贮浆罐出口；③高压泥浆泵与旋喷管间必须用高压胶管连接。
安装完毕后，必须再次检查高压设备、管路系统，确保规格符合设计要求、连接密封完好。并尽量缩短高压注浆管的长度，控制在20m以内为宜。
（３）设备 试运转：
旋喷桩设备安装完毕后，必须进行试运转，确保状态良好、运转正常。设备试运转应满足下列要求：
①钻机（旋喷管）转速、提升速度符合设计规定值，误差在10%以内；
②设备工作电压、电流稳定，电压保持在380V±15V，电流不超过额定值；
③输、注浆液管路、水管路畅通，无渗漏；闸阀使用正常；压力、流量等仪表显示正确；
④高压泥浆泵电机达到设定转速，能保持设定泵压，泵压误差在±2Mpa以内；浆液排放量符合设计流量；
⑤制、贮浆液设备的制备浆液能力满足注浆要求；
⑥设备运转平稳，操作人员配合默契。
（４）钻孔：
单管成孔法采用钻机预钻导孔。由于本涵址处地层中夹有较厚的中密细砂层，不宜利用旋喷管直接射水成孔法施工。
钻孔前，应测量每根钻杆长度，并按序用红油漆编号，并在 上一根钻杆壁上用红油漆标出深度控制红线。钻进深度控制，以地面水平测量和设计桩底标高为依据，确定钻杆入土深度。
钻孔过程中必须做好导孔成孔记录，包括地质层情况记录。
导孔成孔后倾斜度应小于1.5%。
（５）水泥浆液制备：
水泥浆液制备在下旋喷管前1小时进行，随配随用。浆液的水泥、水及掺加剂必须按室内试验和现场试桩确定的配合比严格计量，采用制浆机均匀拌制，足量贮存备用。
单桩水泥浆液用量按下二式计算：
①按体积法计算：
②按喷量法计算：
式中：Q------旋喷浆液用量（m3）；
D------桩体直径（m）；
K------填充率，取0.75～0.90；
H------桩长（m），从地面计算；
B------损失系数，可选用0.1～0.3；
V------提升速度（m/min）；
q------单位时间喷射浆液量（m3/min）。
拌制好的水泥浆液必须经过严格过滤，除去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。制备好的水泥浆液在旋喷过程中必须连续不停地搅拌，防止沉淀。
（6）下旋喷管：
导孔成孔后，检查孔位、孔深、垂直度符合设计要求后，提出钻杆，下插旋喷管。
旋喷管下插前，必须检查各部位连接是否紧密，密封圈是否封闭。并必须采用红油漆在管壁上明显标示出下插深度控制红线。
下旋喷管采用边射水边下插的方法进行，防止喷嘴堵塞，射水下管采用低水压，水压力不超过1Mpa。直至旋喷管下插至离设计深度0.5m（以管壁上红漆线控制），停止射水，利用自重作用上下串动沉至设计深度。
（7）试喷：
旋喷管下插到设计深度后，必须先试喷，确保一切正常后方可正式旋喷成桩。
试喷主要步骤：
①将注浆泵的吸管插 入贮水箱；
②起动空压机，待动转正常后，空载起动高压泥浆泵（注浆泵），使泵压逐渐升高至规定值（20Mpa）；
③在设计深度原地旋转旋喷管，转速按20r/min控制；同时开动注浆泵，向孔内注入清水；
④待确认旋喷管转动平稳、泵量和泵压正常，将注浆泵的吸水管移至贮浆罐开始正式注浆成孔。
（8）旋喷成桩：
试喷确定注浆系统运作正常后，注浆泵开始送水泥浆液入旋喷管，待估算水泥浆液的前锋已流出喷嘴后，即可提升旋喷成桩。
旋喷成桩操作原则：先喷浆后旋转和提升。
旋喷成桩步骤：
①试喷完毕，旋喷管在桩底部原地边旋转边喷射水泥浆液1min；
②边旋转喷管、边提升、边喷射浆液成桩。转速按20r/min控制，提升速度按20～25cm/min控制，注浆泵泵压按20Mpa、流量按80～120L/min控制。
在旋喷成桩过程中，应按设计要求经常检查量测泵压、流量、转速、提升速度和实际的浆液耗用量，并按规定填写《旋喷注浆记录表》保存。
在注浆过程中，出现泵压骤然上升或下降、大量冒浆等异常情况时，应立即停止提升和注浆，以防断桩。
当发现喷浆量不足影响桩体固结质量时，应采取重复喷射进行处理，确保成桩质量。
在注浆过程中，会有一定数量的土粒，随着一部分浆液沿注浆管壁冒出地面，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，并采取相应措施。
③拆卸注浆管：旋喷注浆过程中需拆卸注浆管时，应先停止提升和旋转，再停止送浆，末尾停机。拆卸注浆管采用钻机自带卷扬机人工辅助进行，拆管宜快，尽量缩短停泵时间。继续旋喷注浆成桩时，开机顺序同试喷。
停泵后重新旋喷时，旋喷管必须插入已喷桩体中不小于10cm，也即：注浆管分段提升的搭接长度不得小于10cm。
④当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1m开始，应减缓提升速度，慢速提升旋喷至桩顶，并停止提升原地旋喷30秒，再向上慢速提升旋喷0.5m，确保桩顶质量。
（9）喷射结束、拔管、器械清洗：
旋喷注浆达到设计桩顶（再加0.5m）后，注浆泵继续送浆液，同时拔出旋喷管，待水泥浆液从孔口返出后，即可停止送浆，并将注浆泵的吸浆管移至清水箱中，抽吸定量清水将泥浆泵和注浆管路中的水泥浆液顶出，然后停泵。
钻机、泥浆搅拌机、贮浆罐、注浆管和泥浆泵外用清水冲洗干净备用。
（10）机具移位、桩顶补灌：
机具移位采用导轨法进行。移位时，防止损坏已成桩的旋喷桩固结体。
旋喷注浆结束后，由于水泥浆液的析水作用，一般均有不同程 度的收缩，使旋喷桩固结体顶部出现凹穴，应及时用水灰比为0.6的水泥浆补灌。
桩顶补灌结束后，桩顶以上的空孔洞采用砂子填平地面保护，防止意外。
六、旋喷桩施工质量检验和标准
（一）旋喷桩施工质量检验
１、对旋喷桩固结体的质量检验内容主要有：固结体的整体性和均匀性；固结体的有效直径、垂直度、强度等。
２、旋喷桩质量检验应在喷射注浆结束4周后进行。
３、检验方法：
桩径、垂直度外观特征：开挖检查；
固结体整体性和均匀性：钻孔取芯或动测法；
强度评价：钻孔取芯或动测法或标准贯入试验；
复合地基承载力：荷载试验。
（二）旋喷桩施工质量标准
旋喷桩注浆固结体质量及地基承载力标准
序号 项目 允许偏差 检验方法
1 位置（纵横向） 50mm 尺量
2 垂直度 1.5% 经纬仪或吊线测钻杆倾斜度，查施工记录
3 有效直径 ±50mm 开挖500～1000mm深后尺量
4 深度 不小于设计深度 测量钻杆长度，查施工记录
5 无侧限抗压强度 ≥3.5Mpa 在桩径方向1/4处、桩头至桩长范围内垂直钻芯取样
6 复合地基承载力fsp,k ≥0.15Mpa
七、结语
实践证明，利用旋喷桩技术进行地基加固的效果是显著的，大大提高了地基的承载力。同时，此法适用于各种复杂的地质条件,具备质量好、承载力高等优点，对于中、小型结构地基和既有建筑物结构地基加固造价底，较为经济合理。