高压旋喷桩复合地基的应用浅析
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摘 要：介绍高压旋喷桩复合地基的原理，结合工程实际，论述高压旋喷桩复合地基在尾矿粉土地基基础上的设计方案选择，施工参数的选择以及质量验收的要求。
关键词：高压旋喷桩；复合地基；尾矿粉土
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.100
1 高压旋喷桩原理
高压旋喷桩以其经济实用的性能，简单灵活的设计方法，以及施工中基本不产生环境污染等优点，在工程中得到了越来越广泛的应用[1]。高压旋喷桩复合地基是以高压水泥浆液与地基土混合固结形成的一种桩土复合材料，是桩与土的共同作用，既利用了天然地基土的强度又使之强化，具有强化地基和防水止渗的作用，适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基，它有其施工工艺简单、工期短、投资少、适用性强等优点。
利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体。由于钻杆以一定速度逐步向上提升和旋转，浆液形成高压喷出后具有很大的动能，产生高速、高压的喷射流，借助高压喷射流能大量置换软土层和挤密桩周土，能让砂砾石垫层或粘土和水泥浆充分混合、胶结、硬化，固结成一个整体。这样，可在地基中形成具有较高强度的水泥土桩，达到改良土质、增加地基强度、减少土体压缩变形的目的，提高地基的承载能力[2]。
2 工程概况
云南某尾矿库二期工程使用至今，已接近原设计库容，为了保证200万t/a磷矿采选工程生产安全及可持续发展，决定对二期尾矿库进行加高增容，以满足生产之需，现计划实施尾矿库三期（扩容）工程。扩容工程为在尾矿库内新增子坝18m。尾矿库位于元良河左侧支流马屋箐沟的中下游，坝址距沟口元良河约560m，元良河从马屋箐沟会合口至小箐口村约490.0m。小箐口村位于马屋箐沟出口的左侧山坡上，属元良河左岸的二级阶地。
场地表层为膜袋内尾粉土、膜袋外尾粉土以及尾粉砂组成。中部为第四系冲洪积地层、残坡积地层与残积地层，主要由粉质黏土与黏土组成，下部为上震旦统灯影组、陡山陀组地层，该层埋藏较深，层顶深度约为39.5m，由中风化灰岩组成。
场地普遍存在粗细相间的夹层、互层、交错层等现象，具明显的迭瓦状层理，将土层分为5层：①粉质黏土②粉质黏土③黏土④粉质黏土⑤黏土，根据室内原位静力触探、土工试验和标准贯入试验成果，经综合分析后，提供各土层地基承载力特征值列于表1。
3 方案分析
较常用的地基处理方法有高压旋喷、钢管桩、深层搅拌水泥土桩，以上处理方法对比见表2。
尾矿库内表层尾粉土强度低，场地承载能力不高，施工场地无法进入大型施工机械，且可以利用库内尾粉土减小成本，增加经济效益。综合场地实际情况及以上三种地基处理方法的技术特点，选择高压旋喷对三期子坝地基进行处理。
4 方案设计
根据岩土工程勘察资料可以得知，场地范围内分布尾粉土、尾粉砂、粉质黏土、黏土需要处理，旋喷桩桩长应自基础底面起算至持力层来确定最小桩长。根据施工经验，旋喷桩桩径选择为900mm。
依据《建筑地基处理技术规范》（ JGJ79 -2012） 第7.1.5-2条、第7.1.5-3公式和第 7.3.3公式[3]，即：
最终确定地基处理分为2个区域；根据子坝位置地形情况，坝轴线中心区域的高压旋喷桩长度比两侧区域要长：区域1为子坝坝脚外14.4m，高压旋喷桩桩径0.9m，间距2.5m，按等边三角形布置，桩长13m、10m。区域2为子坝坝基从一级子坝外坡脚向库内延伸64m，高压旋喷桩桩径0.9m，间距2.0m，按等边三角形布置，桩长16m、13m、10m。
5 高压旋喷桩施工
高压旋喷桩采用二重管法，主要工艺技术参数：浆液扩散直径不小于900mm，浆液水灰比0.8～1.2，水泥掺合量：高喷桩按每米桩长水泥用量按320～400kg执行。桩位对中偏差小于5cm，垂直度不超过1.5%，旋喷桩桩体的强度不小于5.0MPa。高压旋喷桩施工前应进行现场试验，根据现场试验确定最终的设计参数。
高压旋喷桩宜采用跳2～3棵桩施工，相邻桩施工间隔不小于6h，高压旋喷桩施工结束后，应防止地面大量堆载产生侧向挤压作用，从而影响成桩质量。
为保证高压旋喷桩的施工质量，使高压旋喷桩符合设计要求，应对高压旋喷桩进行现场试验工作，用于验证和检验高压旋喷成桩质量和确定施工参数。
6 质量检验与验收
工程检测和验收按照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB 50202-2002）等规范的相关规定执行[4-5]。旋喷桩检验与验收指標要求：
区域1桩间距2.5m，区域2桩间距2.0m，桩径0.9m，桩体强度不小于5.0MPa，桩体粘聚力C不小于180kPa、内摩擦角φ不小于30°，单桩竖向承载力特征值不小于280kN（桩长为16m的旋喷桩），复合地基承载力特征值不小于125kPa（检测区域2高压旋喷桩长为16m）。
7 结语
从本工程复检结果看，使用高压旋喷桩对尾粉砂、尾粉土及粉质黏土等土层的处理可以有效的提高地基承载能力，降低了地基变形，从而满足建筑要求，同时具有较高的经济效益。高压旋喷桩复合地基的试桩实验是十分重要的，对后续的施工质量有重要意义，能够有效降低工程的风险。
参考文献：
[1]卢信雅.复合地基悖论-深搅桩桩体作用及实体基础设计方法[A].
全国岩土与工程学术大会论文集[C].北京：人民交通出版社，2003：877-881.
[2]蒋忠利，岳敏.高压旋喷桩处理技术在高填土地基中的应用[A].中国井矿盐，2018（49）：42-44.
[3]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].
[4]JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范[S].
[5]GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].
作者简介：谷文博（1993-），男，浙江永嘉人，硕士研究生，主要从事工程技术的研究。
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