高压旋喷桩设计与施工.pdf

第二十章 高压旋喷桩的设计与施工 20.1 概述 喷射注浆法又称旋喷法，是从 20 世纪 70 年代初期最先由日本开发的地基加固技术。传 统的注浆方法是在浆液的压力作用下通过对土体的劈裂、渗透、压实达到注浆加固的目的， 传统注浆技术已有悠久的历史以及广泛的用途。但是对于细颗粒砂性土通过劈裂难以达到一 些工程的要求（难以形成较好质量的加固体，包括均匀性强度和渗透性）。喷射注浆法是通 过高速喷射流用切割土体并使水泥与土搅拌混合，形成水泥土体加固的做法，恰好弥补上述 的不足，同时，由于用喷射流形成的加固体形状灵活，适用多种加固要求，因此当这种方法 开发成功后，也就是自 70 年代中期以后，在世界范围内得到很快的传播。我国自 70 年代末 起在建筑物基础托换，工业建筑的基坑工程以及水利建设工程得到应用。90 年代起随着我 国大规模建设工程的发展，在上海、广州、北京等大城市的地下工程建设中以及长江三峡等 重大水利工程中的应用，使这种技术在我国的应用范围有了迅速扩大，成为世界上喷射注浆 法应用工程量最大的国家之一。在施工机具方面，由于工程机械制造水平的限制，长期以来 我国应用最多的是三管法，自 90 年代后期，二管法的应用得到发展。配套机械的性能也有 所提高。现在，喷射注浆法已列入国家行业规范建筑地基处理技术规范。 十余年来，旋喷工法的进步主要表现在施工技术的进步和应用范围的扩大。 从七十年代末起，由于工业建设和市政工程的发展，一些深的基坑需要开挖，在开挖过 程中为了防止涌土涌水，开始有的基坑采用旋喷加固，并采用三管法。 九十年代起，随着地铁、隧道、高层建筑地下室等地下工程的发展，旋喷工法的应用也 随之增加，使用高压泥浆泵的二管法也开始得到应用，但更多的仍然是三管法。桩的直径通 常二管法采用 0.8～1.0m,而三管法为 1.0～1.5m。2004 年由于工程需要进一步加大桩径，开 始采用类似于 RJP 工法的双高压旋喷法，即高压水和高压泥浆均采用 25Mpa 以上的压力， 桩的直径达到 1.8～2.3m 。 除了桩径的变化，加固深度不断加深也是显著特点，由于地下工程深度的不断加深，起 初旋喷桩长度一般小于 20m，而此后加固深度逐步延深到 30m、40m 、50m，目前最大加固 深度达到 55m。 在施工机械的制造、组合方面虽也有变化，但基本上均是中国的产品。 近十余年工程应用范围的扩大是另一个主要的特点，九十年代以来，大量兴建地铁车站， 在车站建设中主要用于车站基坑坑底和侧壁的加固。在地铁隧道和其他交通隧道建设中主要 用于盾构机工作井和进洞、出洞的工作面加固。在建筑物基坑的加固中多与保护相邻地铁车 站、隧道，地下主要管线等有关。 用于形成挡水墙或底板以阻止基坑侧壁或基坑底部地下水的涌入是旋喷加固的又一重 要用途，随着基坑开挖深度的增加，更多的砂层在基坑侧壁或基坑底部出现，因而必须形成 可靠的挡水墙或隔水底板，现在已先后完成基坑深 40m 侧壁的挡水以及深基坑的大面积水 平封底，并获得成功。 在国外除日本以外，欧洲、美国、东南亚、中东以及中国台湾和香港特别行政区均有大 量工程应用的实例。日本在原有的单管法、双管法和三管法的基础上，后来又开发了一系列 新的工法，例如多管法、超级旋喷法、双高压法以及和深层搅拌法相结合的多种喷射搅拌法。 欧洲在引进日本喷射工法的技术后，在施工机械方面有其自身的特点，例如在隧道工程中有 不少采用水平旋喷加固的工程实例，在欧洲也已形成了喷射注浆技术标准。东南亚的泰国和 新加坡都是喷射注浆在地下工程中应用较多的国家。在中东，埃及开罗的地铁建设中大量使 用喷射注浆加固法，成为世界上单项工程中使用喷射注浆加固工程量最大的项目之一。美国 从日本引进喷射注浆技术之后，也有一个发展的过程，自 20 世纪 90 年代引进超级旋喷工法 之后，应用范围有进一步的扩大。喷射注浆法在美国基础托换工程，隧道工程，水利工程中 均有应用，而且有的单项工程中使用规模很大。 十余年来旋喷工法的应用范围不断扩大，表明了这种方法在解决各种地基加固中的使用 价值，和在一些工程条件下的优越性，即可以节省工程成本，缩短工期，并确保了地下工程 的安全。虽然已在大量工程中应用，但是旋喷工法在技术上也仍然存在不少问题，有待于进 一步解决。这其中主要原因在于旋喷加固的积累在地下形成的加固体范围和强度及其分布情 况，虽然