地基工程 旋喷桩复合地基施工

地基工程旋喷桩复合地基施工

1.加固原理及适用范围

旋喷桩复合地基是利用钻机成孔，再把带有喷嘴的注浆管进至土体预定深度后，用高压

设备以20〜40MPa高压把混合浆液或水从喷嘴中以很高的速度喷射出来，土颗粒在喷射流

的作用下（冲击力、离心力、重力），与浆液搅拌混合，待浆液凝固后，便在土中形成一个

固结体，与原地基土构成新的地基。

根据使用机具设备的不同，分为单管法、二重管法和三重管法。

旋喷桩法分类表1

分类单管法二重管法三重管法

喷射方法浆液喷射浆液、空气喷射水、空气喷射、浆液注入

硬化剂水泥浆水泥浆水泥浆

15.0~20.0

常用压力（MPa）15.0〜20.0高压20.0~40.0

低压0.5~3.0

60~7060~70

喷射量(L/min)高压60s70

低压80~150

500~700

压缩空气（kPa）不使用500〜700

16~205~165-16

旋转速度（rpm）

300~600800~2000

桩径(mm)600-1500

15~257~20

提升速度(cm/min)5s20

旋喷桩适用于处理砂土、粉土、黏性土(包括淤泥和淤泥质土)、黄土、素填土和杂填

土等地基。但对于砾石直运过大砾石含量高以及含有大量纤维质的腐殖土，喷射质量较差。

强度较高的黏性土中喷射直径受到限制.

对于地下水流速过大、无填充物的岩溶地段、永久冻土和对水泥有严重腐蚀的地基，均

不宜采用旋喷桩地基。

当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质时，以及地下水流速过

大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。

旋喷桩法既可用于新建建筑物地基加固，也可用于既有建筑物地基加固。

旋喷桩法不仅仅用于提高地基承载力还可用于整治局部地基下沉、防止基坑底部隆起、

防止小型塌方滑坡、防止地基冻胀、防止砂土液化、减少设备基础振动、止水帷幕等，应用

范围很广。

2.谢十

旋喷桩复合地基的设计应符合下列规定：

(1)旋喷桩法分旋喷、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、壁状、条状和块状。

(2)对既有建筑物在制定旋喷桩方案时应搜集有关的历史和现状资料、邻近建筑物

和地下埋设物等资料。

(3)旋喷桩方案确定后，应结合工程情况进行现场试验、试验性施工或根据工程经

验确定施工参数及工艺。

(4)旋喷桩形成的加固体强度和范围，应通过现场试验确定。当无现场试验资料时，亦

可参照相似土质条件的工程经验。

(5)竖向承载旋喷桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定。

(6)单桩竖向承载力特征值可通过现场单桩载荷试验确定。

(7)当旋喷桩处理范围以下存在软弱下卧层时，应按现行国家标准《建筑地基基础

设计规范》GB50007的有关规定进行下卧层承载力验算。

(8)竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200

〜300mm，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm。

(9)竖向承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点确定。独立基础下的桩

数一般不应少于4根。

(10)桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形值应按现行国家标准《建筑地基基础

设计规范》GB50007有关规定计算，其中,复合土层的压缩模量可根据地区经验确定。

(11)旋喷板法用于深基坑、地铁等工程形成连续体时相邻桩搭接不宜小于300mm,

并应符合设计要求和国家现行的有关规范的规定。

3施工

(1)施工设备

旋喷桩法主要机具设备包括：高压泵、钻机、浆液搅拌器等；辅助设备包括操纵控制系

统、高压管路系统、材料诸存系统以及各种管材、阀门、接头安全设施等。

旋喷桩法施工常用主要机具设备规格、技术性能要求见表2。

旋喷桩法施工常用主要机具设备参考表表2

设备名称规格性能用途

单管法高压泥浆SNC-H300型黄河牌压浆车旋喷注浆

泵ACF-700型压浆车，柱塞式、带压力流量仪表

钻机无锡30型钻机旋喷用

XJ100型振动钻机

旋喷管单管、直径42mm地质钻杆，旋喷管直径3.2s4.0mm注浆成桩

工作压力内径

高压胶管31MPaK9MPa,19mm高压水泥架

用

三重管身压泵3W-TB,高压柱塞泵，带压力流量仪表高压水助喷

法SNC-H300型黄河牌压浆车

ACF-700型压浆车

泥浆泵BW250/50型,压力3s5MPa,排量150-旋喷注浆

250L/min

200/40型,压力4MPa,排量120s200L/min

ACF-700型压浆车

续表

设备名称规格性能用途

三重空压机压力0.55~0.70MPa,排量6-9m3/min旋喷用气

管法

钻机无锡30型钻机旋喷用、成孔用

XJ100型振动钻机

旋喷管三重管，泥浆压力2MPa,水压20MPa,气水、气、浆成桩

压0.5MPa

高压胶管工作压力31MPa.9MPa,内径19mm高压水泥浆用

其他搅拌管，各种压力、流量仪表等控制压力流量用

注：1.钻机的转速和提升速度，根据需要应附设调速装置，或增设慢速卷扬机；

2.二重管法选用高压泥浆泵、空压机和高压胶管等可参照上列规格选用；

3.三重管法尚需配备搅拌罐（一次搅拌量3.5m3），旋转及提升装置、吊车、集泥箱、

指挥信号装置等；

4.其他尚需配各种压力、流量仪表等。

三重管系以三根互不相通的管子，按直径大小在同一轴线上重合套在一起，用于向土体

内分别压入水、气、浆液。内管由泥浆泵压送2MPa左右的浆液;中管由高压泵压送20MPa

左右的高压水；外管由空压机压送0.5MPa以上的压缩空气。空气喷嘴套在高压水喷嘴外,

在同一圆心上。三重管由回转器、连接管和喷头三部分组成。回转器指三重管的上段，内安

有支承轴承，当钻机转盘带动三重管旋转时，回转器外部不转内部转；连接管是指三重管的

中段，为连接水、气、浆液的通道，旋转是由钻机转盘直接带动连接管使整根三重管旋转，根

据旋喷深度可将多节连接管接长；喷头是指三重管的下段，其上装有喷嘴（图1），是旋喷

时向土层中喷射水、气、浆液的装置，也随连接管一起转动。喷嘴制造材料为硬质合金管，

Dox2mm左右。

I一头部；口一主杆；印一钻杆；IV一喷头；

1一快速接头；2一锯齿形接头；3—高压密封装置；4一鸡心形零件;5一凸接头;

6—凹接头;7一圆柱面加形圈；8一转他;9—半圆环；10—螺栓塞；11一喷嘴

浆液搅拌可采用污水泵自循环式的搅拌罐或水力混合器。

辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存、运输系统以及各种管件、阀门、

接头、压力流量仪表、安全设施等。

（2）施工程序及注意事项

1）施工程序

①旋喷桩法施工工艺流程。

（a）钻机就位钻孔；（b）钻孔至设计标高；

（c）旋喷开始；（d）边旋喷边提升；（e）放喷结束成桩

1一旋喷管；2一钻孔机械；3—高压胶管；4一超高压脉冲泵

(a)振动沉桩机就位，放桩靴，立套管，安振动锤；(b)套管沉人设计深度;

(c)拔起一段套管，卸上段套管，使下段露出地面(使h大于要求的旋喷长度)；

(d)套管中插入三重管，边旋、边喷、边提升；(e)自动提升旋喷管；

(f)拔出旋喷管与套管，下部形成圆柱喷射桩加固体

1一振动锤；2--钢套管；3一桩靴;4一三重管；5一浆液胶管；

6—高压水胶管；7—压缩空气胶管;8一旋喷桩加固体

②施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位。要求钻机安放保持水平，钻杆

保持垂直，其倾斜度不得大于L5%。

③旋喷桩施工程序为：机具就位一贯入注浆管一试喷射一喷射注浆一拔管及冲洗等。

④单管法和二重管法可用注浆管射水成孔至设计深度后，再一边提升一边进行喷射注浆。三

重管法施工须预先用钻机或振动打桩机钻成直径150〜200mm的孔,然后将三重注浆管插

入孔内，按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，由下而上进行喷射注浆，注浆管分段提升的搭接

长度不得小于200mm。

2)施工中的注意事项

①旋喷桩的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或根据工程经验确定，并在施

工中严格加以控制。单管法及双管法的高压水泥浆和三管法高压水的压力宜大于30MPa,

流量大于30L/min,气流压力宜取0.7MPa,提升速度可取0.1~0.2m/mino

②对于无特殊要求的工程宜采用强度等级为P.042.5级及以上的普通硅酸盐水泥根

据需要可加入适量的外加剂及掺合料。外加剂和掺合料的用量，应通过试验确定。水泥浆液

的水灰比应按工程要求确定，可取0.8-1.2,常用0.9。

③喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50mo钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于

50mm。垂直度偏差不大于1%.实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌

水、漏水及岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。

④当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到

规定值后，随即按旋喷的工艺要求，提升喷射管,由下而上旋转喷射注浆。喷射管分段提升

的搭接长度不得小于100rm。

⑤在插入旋喷管前先检查高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，插入后先作

高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。如因塌孔插入困难时，可用低压(0.1~2MPa)水

冲孔喷下，但须把高压水喷嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。

⑥喷嘴直径、提升速度、旋喷速度、喷射压力、排量等旋喷参数见表3,或根据现场试

验确定。

旋喷桩法施工主要机M和参数表3

项目单管法二重管法三重管法

参数喷嘴孔径(mm)02s0302s0302s03

2

喷嘴个数1-21~2

2010

旋率箍度（r/min）5s15

100

提升速度（mm/min）200〜25050〜150

机具性能身压泵压力(MPa)20~4020-4020-40

60-120

流量(L/min)6072060720

—0.70.7

空压机压力(MPa)

—

流量（L/mm）1-31〜3

一

泥浆泵压力（MPa）一3s5

——

流量(L/min)100-150

浆液配合比：水：水泥：陶土：碱(1~1.5)：：1：0.03：0.0009

注：高压泵喷射的（单管法、二重管法）是浆液或（三重管法）水。

⑦当采用三重管法旋喷开始时先送高压水，再送水泥浆和压缩空气在一般情况下，

压缩空气可晚送30s。在柱底部边旋转边喷射lmin后，再进行边旋转、边提升、边喷射。

⑧喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时,

应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障；如发现有浆液喷射不足，

影响桩体的设计直径时，应进行复核。

⑨当处理既有建筑地基时，应采取速凝浆液或大间隔孔旋喷和冒浆回灌等措施，以防旋

喷过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象，影响被加固建筑及邻近建筑。

⑩喷到桩高后应迅速拨出注浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。相邻两桩施工间隔

时间应不小于48h,间距应不小于4s6m。

4.质量检验与验收

1)施工期质量检验

施工期质量检验应包括以下内容：

(1)施工前应检查水泥、外掺剂等的质量，桩位、压刀表、流量表的精度和灵敏度、高

压喷射设备的性能等。

(2)施工中应检查施工参数(压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等)的应用情况及施

工©5。

2)竣工后质量验收

竣工后质量检验应包括以下内容：

(1)旋喷桩施工结束28d后进行检验。

(2)旋喷桩的施工质量检验主要内容：

①桩体的完整性。桩体的完整性检查，在施工完成的桩体上，钻孔取岩芯来观察桩体

的完整性,并可将所取岩心做成标准试件进行室内压力试验,获得强度指标，是否满足设计

要求。

②桩体的有效直径。桩体的有效直径检查，当旋喷桩具有一定强度后将桩顶部挖开，

检查旋喷桩的直径、桩体施工质量(均匀性)等。

③桩体的垂直度。桩体的垂直度，可以检查钻孔的垂直度，代替桩体的垂直度。在施

工中经常测量钻机钻杆的垂直度，或测量孔的倾斜度。

④桩体的强度。桩体的强度，可以采用钻孑间芯检直桩体强度，也可以采用标准贯入

度试睑、单桩载荷试验等方法检查桩体的强度。

（3）施工质量的检验数量，应为喷射孔数量的2%,并不少于5点。

（4）承载力的检测

竖向承载旋喷桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试

验。载荷试验的数量为总桩数的0.5%~1%,并且每个单体工程不少于3根。

3）检验与验收标准

旋喷桩（高压喷射注浆）复合地基质量检验标准如表4所示。

旋喷桩（高压喷射注浆）复合地基质量检验标准表4

项序检查项目允许偏差或允许值