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摘要：随着社会的高速发展，城市的集约化规划和开发迎来了地下空间开发的高潮，大量的深基坑工程的建设给人们的生活带来了巨大的改变，但深基坑施工对周边环境产生不利影响的现象日益突出，这就对基坑施工技术提出新的要求。旋喷桩作为一种深基坑工程中的止水加固技术，质量可靠，工艺简便，因此得到广泛应用。
关键词：多管；高压旋喷桩；施工技术
引言
目前，旋喷桩的施工工艺主要有三种，单管旋喷桩、双管旋喷桩和三重管旋喷桩。
单管旋喷：只喷水泥浆液，桩径最小，桩径一般≤0.6m，一般用在松散、稍密砂层中，水泥用量一般＜200kg/m，正常施工速度一般在20cm/min。
双管旋喷：只喷水泥浆液和空气，桩径一般0.6m~0.8m，一般用在中密砂层中，水泥用量一般＜300kg/m，正常施工速度一般在10~20cm/min。
三管旋喷：只喷水泥浆液和空气及高压水，机理是用高压水去切割土体，水泥浆然后再去充填切割后的土体，桩径一般1.0m~1.2m，可以在圆砾层内施工，水泥用量一般在400kg/m，正常施工速度一般在10~20cm/min。
因此，在这三种旋喷工艺中，三重管旋喷桩的止水效果相对较好，但在砂层厚度大，中密、密实砂层中，或者周边环境要求变形特别小时，三重管旋喷桩的止水加固效果也不甚理想。
近年来，还出现了一种微扰动全方位高压喷射注浆桩，也即MJS工法桩，它采用进口设备施工，具有喷射压力高、桩径大、对地面扰动小、可全方位（垂直、水平、倾斜）施工、质量可靠等优点，尤其在厚层稍密以上砂层中、周边环境有特殊保护要求等情况下更能体现其优势。但市场上设备数量少，单价高。为此，本课题计划开展对三重管旋喷桩设备进行改造，汲取MJS工法桩设备的部分优点，提高三重管旋喷桩的施工质量，扩大其适用范围。
一、研究目的
传统三重管旋喷工艺利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压设备输送水和空气，中低压注入浆液。它是以高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体，以达到加固地基或止水防渗的目的。
参考MJS工法设备，我公司在传统三重管高压喷射注浆工艺基础上对设备进行改良，改良的目的是提高旋喷桩的直径，提高旋喷桩在中密、密实砂层中的成桩质量，但造价应低于MJS桩。
二、技术原理及技术要点
（一）、技术原理
1、高压旋喷桩成桩原理
（1）高压喷射流切割破坏土体作用。高压水+气、压力浆混合流，喷射流动压以冲击破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张，增大了成桩直径。
（2）混合搅拌作用。钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷咀移动方向相反的方向（即阻力小的方向）移动位置，同时另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射，浆液搅拌混合形成新的结构。
（3）高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩气、水而把一部分切下的土粒排出地上，土粒排出后所留空隙同时由另一个喷嘴低压注入水泥浆液补充。
（4）充填、渗透固结作用。低压注入水泥浆液迅速充填冲开的沟槽和土粒的空隙，析水固结，还可渗入砂层一定厚度而形成固结体，提高了桩体成桩质量。
（5）压密作用。高压喷射流高压水+气、压力浆在切割破碎土层过程中，在破碎部位边缘还有剩余压力，并对土层可产生一定压密作用，解决了高压旋喷下串浆现象。
2、多管高压旋喷桩法旋喷同样是水、气喷射，水泥浆液灌注搅拌混合喷射的方法，它的改进主要体现在以下几个方面：
（1）设备的改进：
与常规的三重管高压旋喷桩相比，多管高压旋喷桩中的喷射管中的孔道数量有增加，它在气、水、水泥浆液三个管孔的基础上增加了两个管孔。
（2）可扩大成桩直径
在同样地质条件下，多管高压旋喷桩的成桩直径更大。增加的两个管孔喷射高压水和气时，比常规的三重管旋喷桩多一道高压水和空气的横向喷射，即高压水和空气的喷射道数为两道，且下一道高压水的压力更高，从而实现更大的成桩桩径。
（二）主要设备配置及其工作性能
多管旋喷桩机：喷嘴孔径：1.6 mm～3.5 m；
制浆机：制浆能力200 L/min；
高压泥浆泵：压力：20 MPa～50MPa、流量：60 L/min～150 L/min；
引孔用工程钻机；
空气压缩机：压力：0.6 MPa～0.8MPa、3m3/min；
泥浆泵：压力：1.8 MPa～7.0MPa、流量：35 L/min～ 150 L/min；
清水泵：压力：20 MPa～50MPa、流量：80 L/min～120 L/min。
（三）施工方法及技术要点
1、施工工艺流程
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2、主要技术参数
高压水射流压力：第一道宜大于30MPa，第二道宜大于35MPa；
高压浆射流压力：宜大于40MPa；
空气压力：0.6MPa～0.8MPa；
中低压浆压力：3MPa～5MPa；
多管旋喷桩机：提升速度：0.05 m/min～0.45m/min、旋转速度：1 r/min～30r/min；
成桩直径：1m～3m。
3、施工方法：
钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴、管杆是否畅通，压力是否正常。
引孔。当采用地质钻机引孔时，钻头在预定桩位钻孔至设计标高（引孔孔径为10cm）。
提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值，坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。在达到设计深度后，接通高压水管、空压管，开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量和风量，分别达到预定数值时开始提升，继续旋喷和提升，直至达到预期的加固高度后停止。
定位置喷射，先开水流和空气喷射，在确认正常时，打开排泥阀门，开启高压水泥泵和主空气空压机。首先用水向上喷设50cm，压力为10mpa，然后把水切换成水泥浆，钻杆重新下放到位后开始向上喷射改良。
桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。
若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵（清水泵、空压机），停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。
清洗。向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。
移位。移动桩机进行下一根桩的施工。
4、其它注意事项
（1）高压旋喷桩施工前宜通过现场试验确定加固料掺入比、注浆量、压力和提一升速度等工艺参数。
（2）试桩过程中应根据钻进情况核查原勘察报告提供的地质情况。对深层长桩宜根据地质条件分层选择喷射参数。
（3）当要扩大桩径时，本方法采用喷二次高压水+气，然后再中低压注入水泥浆液的方法；
（4）当要加强成桩桩身的强度时，本方法采用一次高压水+气，一次高压浆液（水灰比1.5-2.0）+气，一次中低压注入水泥浆液（水灰比0.8-1.2）的方法，可适当掺入木质素磺硫钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、陶土、碱等外掺剂。
（5）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含量时，应通过现场试验确定其适用性。
（6）当地下动水流速偏大时，可先喷膨润土浆改善地层渗透性，再喷固化材料，并通过试桩确认其效果。
（7）当周边环境对地层变形敏感时，应加强监测，采用信息法施工保证建（构）筑物和地下管线的安全。
（8）旋喷设备应结合施工场地情况进行布置，喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。施工现场应开挖冒浆排放沟和集浆坑，设置废水、废浆处理和回收系统。
三、效益分析
（1）、可适用于中密、密实砂层
砂层厚度大，中密、密实砂层中，或者周边环境要求变形特别小时，采用多管旋喷桩的止水加固效果佳。
（2）、可扩大桩径
在同样的地质条件下，新增的管孔可喷射水泥浆液和空气，即射流形式为第一道高压水+气，第二道高压浆液+气，第三道中低压浆液。新增的第二道高压浆液+气的作用一是更一步扩大桩径；
（3）止水效果佳
劈裂作用可形成深入周边孔隙的浆脉填充渗水通道，提高止水效果；
（4）提高成桩质量
浆液与水初步混合后，最后一道中低浆液才参与混合，使其水灰比不致于有较大的提高，使最后成桩质量高于传统的三管旋喷桩。
因此，该施工技术为地基加固、止水施工积累了丰富的经验，同时为工程保证工期创造了条件，促进了复杂施工环境的技术进步，取得了良好的社会效益。
结束语
本技术对行业现有技术具有创新性改革，满足施工环境要求同时，大大提高了桩体直径和桩身质量，该技术形成相关成果后，可适应于地质复杂，中密、密实砂层等土层加固、止水施工。适用于公路、铁路、及房建结构物的基础施工，是地基处理的一种行之有效的方法，有着广泛的市场前景。