【摘要】通过试验桩对比探究不同工艺施工的高压旋喷桩，在加固已建码头接长处地基的适用性。高压旋喷桩加固方法在技术上可行，对提高接长处地基土体的整体抗剪强度，从而保证已建码头的结构安全有重要意义，值得类似工程参考。

【关键字】高压旋喷 加固 三管法 双管法 试验桩 

1、 工程概况

厦船重工三期造船坞及码头工程位于厦门市海沧区排头村，主要包括一座八万吨级造船坞及与之配套的3#舾装码头。本工程北侧与已建1#码头相连，西侧后方为陆域。

因原先设计1#码头时未对码头基槽进行预留，本期施工接长段时，需对接长段地基作加固处理，以保证1#码头结构安全。本次地基加固为1#码头接长段沉箱CX2-2基床下软基。

地基加固采用高压旋喷桩加固，桩端进入强风化基岩面。

 

2、 工程地质水文条件

依据设计图纸和地勘资料，地基加固土层分布主要为：①块石层（厚度0m～10m）、②砂层(厚度0m～5m)、③淤泥层(厚度0～11m)、④几种土质混合层、⑤强风化砂页岩。其中①块石层、②砂层透水性能和富水性相对较好，水量较大，其余土层均属弱透水层。

设计水位（黄海零点）：设计高水位3.1m，设计低水位-2.37m，极端高水位4.47m，极端低水位-3.51m。

3、 地基加固设计

邻近1#码头处基槽开挖时，原则上需挖至1#码头重力式结构的基床放坡边线处以保证1#码头结构安全。但由于该处现有的钻孔资料反应的地层分布和1#码头竣工资料有一定的差别；由于1#码头接长段处基岩面较深，为减小该处基槽开挖深度以确保1#码头扶壁的安全，按设计单位要求，沉箱CX2-2的基槽仅开挖至标高-12.50，而下部土基采用高压旋喷桩加固,桩端着底至基岩面。

高压旋喷桩设计桩径1200mm，桩中心间距0.9m，总计289根，加固面积约370m²。设计喷射压力为35MPa，水泥浆液采用42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比约为0.8，单桩旋喷提升速度为8~9 cm/min。高压旋喷桩在前期搭设的钢管桩平台上施打，平台标高+5.35m，抛石层顶面（桩顶）标高-12.5m。

4、 加固施工及对比试验

4.1、旋喷桩施工工艺流程：

桩位放样→钻机就位→钻孔→下入喷射管→喷射及提升→拔管→清洗器具→移开机具

4.2、主要施工步骤及质量控制措施

（1）、放孔位、复核

高压旋喷桩施工前，按照设计坐标测量放样，在施工平台上确定孔位，用红色油漆标记桩位，其误差不大于5cm。

（2）、钻孔

钻孔采用XY-100型地质钻机，金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。因桩体位于水面以下，并存在块石层、砂层等岩层，容易产生塌孔现象。针对块石层，钻孔过程中采用地质套管跟进固壁；针对砂层采用黏土陆上拌制泥浆，经泥浆泵输送至钻孔内护壁。

（3）、浆液制备

水泥浆拌制采用42.5R普通硅酸盐水泥，水泥新鲜无结块，通过0.08mm方孔筛的筛余量≤5%，每批次进场水泥均具有产品合格证和出厂检验报告，进场后按规定进行抽检。按设计配比进行浆液搅制，制备水泥浆液时，严格控制水泥浆液比重。外加剂加入后要充分拌匀，并立即用于喷浆。

（4）、 高喷作业

A、高喷台车就位：高喷管下入前，校正高喷台车水平及高喷管垂直。

B、下喷射管：先在平台上进行试喷，确保管路畅通后下入喷射管。至设计深度后，移开高喷台车，用钻机拔除套管至离设计桩顶标高以下1m处，高喷台车重新就位准备喷射。

C、喷射提升：开动台车，按设计的施工参数进行喷浆作业，直至达到设计顶标高停止提升。

D、静压：喷射至设计桩顶标高后，进行静压充填灌浆30s。

E、复喷处理：在喷射灌浆过程中，因拆卸管、机械故障等原因引起中断喷射的，恢复喷射时应进行复喷搭接，复喷长度不小于0.2m。

4.3、对比试验情况简介

（1）、三管法高压旋喷桩试验

三管法是喷射管为三重管或三列管，喷射介质为水、水泥基质浆液和压缩空气的高喷灌浆方法，是高压旋喷桩常用的工艺之一。我们首先采用这种工艺进行试验，根据工程地质资料，我们选取有代表性的桩位为本次施工的试验桩。施工参数为：

高压水泥浆压力：35 MPa

水泥浆压力：2.5 MPa

压缩空气压力：0.7 MPa

单桩旋喷提升速度：8～9 cm/min

旋转速度：15 r/min

水泥浆液比重：1.63 g/cm³

为探究水泥浆液的固化时间，我们参考以往经验，分别采用纯水泥、水泥+膨润土（适量）、水泥+2%水玻璃、水泥+膨润土（适量）+2%水玻璃四种搭配组合进行制浆，共计完成4根桩。施工14天后，对试验桩进行钻孔取芯检测。检测结果显示，4根试验桩强度均在1.5MPa以下，其中加水玻璃的桩芯样强度略高于其它桩。龄期满28天后再次对试验桩进行钻孔取芯检测，发现4根桩强度都有所增强，但均未达到强度3MPa的设计要求（具体强度数值见下表）。

（2）、双管法高压旋喷桩试验

鉴于三管法高压旋喷桩试验结果不理想，无法满足设计要求，经过专家研讨，我们决定采用双管法进行高压旋喷桩试验。双管法是喷射管为二重管或两列管，喷射介质为水泥基质浆液和压缩空气，或水和水泥基质浆液的高喷灌浆方法。这里我们采用的喷射介质为水泥基质浆液和压缩空气。试验桩同样分别采用纯水泥、水泥+膨润土（适量）、水泥+2%水玻璃、水泥+膨润土（适量）+2%水玻璃四种搭配组合进行制浆，采用的施工参数为：

高压水泥浆压力：30 MPa

压缩空气压力：0.7 MPa

单桩旋喷提升速度：8～9 cm/min

旋转速度：15 r/min

水泥浆液比重：1.60 g/cm³

龄期满14天后，对试验桩进行钻孔取芯检测，共取芯4根，芯样大部分较为完整，其中水泥+膨润土（适量）+2%水玻璃制浆的桩观感及强度最好。

龄期满28天后，再次对采用双管法施工工艺典型施工的4根试验桩进行钻孔取芯无侧限抗压检测，结果显示，抛石层为块状或短柱状，局部为水泥凝结块，软弱岩层取芯率均大于85%，完整性好，连续性好，芯样多成柱状，芯样强度测试值均大于3MPa，平均值为3.9MPa，桩体外观质量良好，强度及桩长均满足设计要求（具体强度数值见下表）。

（3）试验桩取芯强度测试值

施工工艺	外加剂	14d强度测试值(MPa)	28d强度测试值(MPa)
三 管 法	/	0.7	1.5
	膨润土（适量）	0.9	1.6
	2%水玻璃	1.4	2.6
	膨润土（适量） + 2%水玻璃	1.5	2.9
双 管 法	/	2.3	3.5
	膨润土（适量）	2.7	3.7
	2%水玻璃	3.5	4.0
	膨润土（适量） + 2%水玻璃	3.8	4.4

5、试验对比分析

在用两种工艺进行典型施工的试验过程中，试验操作符合规范，但试验桩强度差别较大，主要有：①三管法施工的试验桩强度离设计强度有一定距离。在施工区域的水文地质条件下，三管法施工的喷射介质主要为高压水和压缩空气，而大量的高压水在原本已经饱和的地质中，只有沿着钻孔的孔洞往外冒，这势必会带走部分水泥浆液，影响成桩。这和《宁波市水泥搅拌桩法加固地基设计、施工和质量检验暂行细则》(1993)第2.0.2条“当土的含水量由40％增至60％时．水泥土的抗压强度将成倍降低”相吻合。②浆液中加入适量的水玻璃和膨润土作为外加剂，能够加快浆液凝结，缩短成桩时间，提高成桩质量。这一点在两种工艺的4种浆液配方14天的取芯芯样无侧限抗压检测中能够得到验证。

从试验结果看，采用高压旋喷桩加固码头接长段软基时，双管法施工工艺比三管法施工工艺更适合。施工孔序安排时，应充分考虑相邻桩喷射时间间隔，避免后施工的高压旋喷桩对已施工桩的破坏。

6、结语

厦船重工三期1#码头接长段地基按典型施工施工工艺及参数进行高压旋喷桩加固后，相邻沉箱基槽开挖顺利进行，原1#码头扶壁安全稳定，未发现移位和滑动现象，说明采用高压旋喷桩对该段码头基础进行加固是切实可行的，这种加固方法也得到了建设单位和有关部门的肯定。

 

【参考文献】

[1] DL/T 5200—2004,水利水电工程高压喷射灌浆技术规范[S].

[2]JTS 257—2008,水运工程质量检验标准[S]．

[3] 付世祥,侯伟. 水泥土搅拌桩和高压旋喷桩在淤泥质土层加固施工中的对比试验[J] ,海军工程技术,2003(3)．

[4] 王恩远,工程实用地基处理手册[M].北京:中国建材工业出版社,2005．

 

 

 作者简介:

朱建勇,男,1987年6月出生,本科,交通工程专业,助理工程师,现从事专业和工作港口工程施工。

付红丽,女,1987年7月出生,本科,交通工程专业,助理工程师,现从事港口工程质量工作。

（该论文于2012年6月发表于《城市建设理论研究》第二卷第18期，国家级）