高压旋喷桩处理淤泥及矸石回填地基技术运用及分析

高压旋喷桩处理淤泥及矸石回填地基技术运用及分析

摘要高压旋喷桩，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，适于处理软土地基及回填土质，通过使用高压旋喷桩技术处理淤泥质土及大块矸石回填层的运用，对复杂地质条件下的旋喷成桩、桩径控制、桩强度等相关问题进行了分析。

关键词高压旋喷桩；淤泥及矸石层；地基处理；运用及分析

1工程概况

某电厂为合理规划场地及利用土地资源将场内冲击洪沟形成的河槽进行煤矸石回填，为引流上游来水修建排洪渠工程，因南北岸回填土侧压力不同，排洪渠北岸挡墙设计为重力扶壁式钢筋砼挡墙，南岸设计为重力式毛石砌筑挡墙；砼挡墙基础宽为6.8m，其中抗滑键宽1000mm，深800mm；南岸毛石挡墙基础宽为4m；基底坐落在沙砾石持力层上，渠宽7m，渠长310m，共分五个拐点；渠底为400mm厚毛石铺底。

1）排洪渠平面布置及地貌图

排洪渠平面布置及地貌图

2）地层及水文情况。①地质报告分析。由地质报告知该土质多为矸石层及淤泥层、沙砾石层组成，软土淤泥最薄处为850mm，最厚处为2.5m，近邻矸石山处填矸层厚度较大，且在软土层中含有部分矸石。软土层主要为淤泥，淤泥中含有微量有机质，该基槽的的软土层厚度并不是太厚。②经探孔实测该软土层及矸石层内含有一定量的地表水（在B段探坑内部分水深达1.8m），无承压水。

2地基处理方案

该工程原设计为基槽挖至持力层进行基础施工，因水渠紧邻矸石山（特别是B、C段内），若进行大开挖势必影响到矸石山坡脚的稳定，且在基础开挖中因水位下降易造成山体滑移、塌方；另因该基槽软土层呈液化态无法承受上部机械设备作业；在多方单位综合考虑下决定该基础采用高压喷射注浆技术进行地基处理。桩径600mm，桩间距为1000mm，处理后的复合地基承载力达220Kp，桩体抗压强度平均值不小于3MPa。桩顶标高为220.6m—216.8m，按照原河槽的1.2%自然坡度进行设置；桩底锚入沙砾石持力层300mm，在桩顶设置300mm后4:6级配砂石垫层。

3工艺选择

由于基础土质主要为极细颗粒的淤泥及大块松散的矸石层，为有效加固水泥土体凝结，施工采用高压旋喷工艺。

4主要施工工艺

1）主要技术参数选用。喷射压力：淤泥中8~10MPa，矸石层中20~25MPa，沙砾石层30~35MPa。

提升速度：15~18cm/min，旋转转速：18~20r/min，流量：80~100L/min，水灰比：1:1。

2）工艺流程

3）施工控制点。①高压喷射注浆所用水泥PO32.5必须符合质量标准，应严格防潮和缩短存放时间，施工过程中应抽样检查，不得使用过期的和受潮结块的水泥。②高压喷射注浆施工工序应先分排孔进行，每排孔应分序施工，否则易出现漏打现象。③由于本工程处于冲击河槽内，地质变化及持力层的具体标高应每间隔15m布置一先导孔，查看地质情况。④喷射喷嘴距孔底距离易大于60cm，以免沉淀物堵住喷嘴。⑤复喷。喷射过程中拆卸喷射管时，应进行下落搭接复喷，搭接长度不小于0.2m；因故中断后，恢复喷射时，应进行复喷，搭接长度不小于0.5m。⑥由于桩顶标高填土层内，在孔内注浆终喷时应设500mm高虚桩，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满。⑦由于矸石层的孔隙率较大，注浆时应放慢提升速度。

5检测及检查

1）检测方式及结果：采用压重平台反力装置加载对旋喷桩进行检测，桩身承载力满足要求，而且沉降量小；地基变形模量复合要求，复合地基承载力远远大于设计要求值；采用钻孔取芯，芯样固结体的无侧限抗压强度平均值达到4MPa；因此该工程地基处理结果复合设计要求。

2）桩体及水位检查情况：①由于工期较为紧张的原因，在A段基础区域内，我施工单位在注浆11天后开始进行基槽开挖，使用风镐进行虚桩头的破除，对A施工段内桩抽查了10%（87根）进行检查，桩顶直径均复合设计要求，部分桩体直径大于600mm；桩出现位移现象为所抽查数的3%，中心点位移最大为12cm。在A段毛石挡墙基础人工挖取一根短桩，短桩入沙砾石层的部分出现明显的缩径现象，直径为400mm。②B段挖槽后发现注浆串桩现象较多，部分桩体连成一片，桩头的直径大于设计值，矸石回填区部分的桩体外侧观雷同与砼断面构造，矸石间通过水泥浆连接，颗粒缝隙内充填水泥浆；在破除时强度比淤泥固结体桩强度高。③在未进行地基加固前土层内含有大量的孔隙水，但在注浆喷射施工完毕后，基槽开挖过程中未发现原土层及矸石层的孔隙地表水现象。

6总结及分析

高压喷射注浆主要是通过高压喷射流将土体切割搅碎，使其和水泥浆液混合，凝固后形成具有一定强度的水泥土固结体，该工艺对于粉土、砂土、粒径较

小的杂填土及可塑性淤泥处理效果较好，起到地基加固的效果，比堆积法、振冲法施工方便且工期短；尽管本工程采用该工艺加固地基起到非常显著的效果，但是对施工中出现的问题进行如下浅显的探讨：

1）水位下降及消失的原因及产生的结论。本工程的自然坡度为1.2%，水在压力作用下向下游移动；在淤泥质土中的外向侧压力应与成桩半径成正比，因此，两桩之间同样未存在滞留水；形成结论为：喷射注浆过程中土体侧压力对桩间土形成排水固结。

2）大块杂填层串桩问题。煤矸石的硬度相对较大，喷射压力无法将其割开搅拌，喷射浆仅能包裹其表面或顺颗粒缝隙进行充填，随颗粒缝隙进行串浆形成串桩，尽管串桩增大了复合地基抵御变形能力，但是形成经济损失，造成浪费。在杂乱无章的大颗粒回填层加固地基时应采用高强速凝水泥，且喷射压力应采用较小的压力；或采用孔内先灌泥浆，使用低压预喷封堵缝隙，然后再进行内掺粉煤灰的砂浆进行喷浆工作；不管哪种措施在施工前应进行试验。

3）地基处理后基础选型。旋喷桩在沙砾卵石层内喷浆成桩会受到一定的制约，在基础选型时易采用筏板基础。

7结束语

对于软土地基的处理方式有很多种，在选定方案前需认真的了解水文地质情况，根据周边的环境及工程特征选择科学、经济的施工方案。