论文部分内容阅读
摘要：随着我国建筑工程业的迅猛发展，地基加固处理在建筑工程中具有十分重要的意义。笔者结合具体的工程实例，着重介绍了旋喷桩加固地基的施工质量控制原理及方法，阐述了工程旋喷桩施工中异常质量问题的控制方法，为同类工程提供借鉴。
关键词：加固地基；原理方法；质量控制
中图分类号：TU753.8 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）24－0087－02
我国的国民经济发展迅猛，使得基建规模逐渐扩大，越来越多的土地已被征用为建筑场地，但是这些土地有相当一部分和建筑要求不相符。为了确保建筑工程的质量，就必须要做好地基加固处理工作。在具体地基处理技术的选择使用上，高压旋喷桩的应用较为广泛。
高压旋喷桩是利用钻机先钻至地基设计标高，再用高压泵将不小于20 MPa的水泥浆液从特制钻头上的喷嘴喷出，同时按预定的工艺参数旋转提升钻杆，由下至上进行旋喷，形成连续的柱状加固体，这就是旋喷桩。它具有安全可靠、适用的土质广、施工噪声小、桩身强度高、固结体形状可控制、料源广阔、价格低廉等特点。适用于处理淤泥、淤泥质土、软塑或可塑性土、粉土、砂土、素填土和碎石土等地基。下面就高压旋喷桩加固地基工程的质量控制进行叙述。
1工程概况
拟建工程位于湛江市区，上部建筑为10～12层框架剪力墙结构，下部基础采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）和高压旋喷桩处理，处理后采用筏板基础。其中高压旋喷桩设计桩径Φ500 mm，总桩数784根，桩端持力层为灰岩，设计复合地基承载力特征值为68～290 kPa不等，桩间距为1.6 m×1.6 m～3.0 m×3.0 m不等，单桩竖向抗压承载力特征值Ra＝388 kN，平均设计桩长12.5 m。
2施工质量控制原理及方法
2.1加固原理
高压旋喷桩是利用工程钻机成孔，将旋喷注浆管置于预计的地基加固深度，通过360 °旋转并徐徐提升注浆管，用高压发生设备产生的一定压力将预先制备好的以水泥、水及速凝剂掺合料等材料为主固化剂的浆液，从喷嘴中喷射冲击土体，把土和浆液强制拌和，随后凝聚固结，形成一种新的有增大地基强度、提高地基承载力、止水防渗、减少支挡结构物土压力、防止砂土液化和降低土的含水量等功能的半刚性水泥土桩。
2.2施工质量控制
2.2.1控制方法
对地基处理实施质量控制的依据是项目的合同文件、设计文件、国家及政府有关部门颁布的有关质量管理方法的法律、法规性文件和有关质量检验与控制的专门技术法规性文件（包括国家强制性条文及强制性标准）。由于地基处理属于地下隐蔽工程，施工质量的保证和控制显得尤为重要。因此，在施工过程中，必须投入大量精力，采用主动控制为主，被动控制为辅，两种手段相结合的动态控制方法。地基处理施工质量控制见图1。
2.2.2质量控制点
高压旋喷桩的主要质量控制点为水泥及外掺剂质量、水泥用量、桩体强度或完整性检验、地基承载力；一般控制项目有：
钻孔位置、钻孔垂直度、孔深、注浆压力、桩体搭接、桩体直径、桩身中心允许偏差等。
图1地基处理施工质量控制
2.2.3质量的事前控制
首先，熟悉设计图纸，领会设计意图，组织设计交底与图纸会审，认真编写施工组织设计（方案）。施工组织设计应包括以下内容：施工平面图（标明桩位、编号、施工顺序、临时设施的位置、各种材料堆放点）；确定施工机具和配套设备；施工工艺及技术要求；人员组织、劳力计划及分工；保证工程质量、安全的技术措施及保证体系；进度计划、材料计划。其次，进行试桩，试桩不少于2个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。再次，确定施工顺序。复核测量基线、水准点及桩位，检查施工场地所设水准点是否会受影响。沉管或导管应有明显进尺标记。最后，严把材料质量关。
2.2.4施工前的工艺试验
旋喷桩的试喷工作：高压喷射注浆方案确定后，应进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。现场试验、试验性施工目的是通过试喷检查桩位、核对地质资料，确定正式施工的技术参数，通过试喷检查注浆机械设备的运行状况是否完好、正常。
进行试喷时，要了解并掌握场地的土层情况，这对拟定高压喷射注浆的试喷工艺至关重要。拟定高压喷射注浆工艺的试喷方案，其主要工艺参数有：喷嘴直径与个数；浆液压力；注浆管的提升与旋转速度；不同土层的喷浆厚度；浆液配制水灰比及其外加剂的掺入量；各项材料的使用数量。
进行现场试喷时，试喷点的选择一般以土层中对喷射注浆效果（桩径、桩体强度、入土深度等）有较大影响的土层为主，对设计有特殊要求的工程应按设计要求处理；试喷完毕待桩体完全固结硬化后进行开挖，检查成桩形状与直径，并在桩体取试件进行室内强度试验，试验内容应根据设计要求的项目来确定；根据试喷后的效果检验与设计要求，再决定是否需要对试喷工艺进行局部修正，作为正式施工工艺交付实施；试喷数量一般为每一工程1～3个试桩，当有特殊要求或地层变化较大时应作适当调整；试喷时注浆机械设备应保持在完好状态下正常进行。
2.2.5质量的事中控制
施工过程中的质量主要从以下几个方面加以控制：
（1）孔位：应专人负责孔位的防线定位工作，钻孔前需复核孔位，误差不得大于5 cm。
（2）钻孔和注浆管插入深度：钻孔时必须有钻孔深度记录。技术负责人要核对注浆管深度和钻孔深度是否相符，钻孔的垂直度必须等于或小于设计要求。
（3）水泥浆浓度：用比重秤或比重计测定抽查拌制的水泥浆，是否合乎设计要求。
（4）冒浆的处理：一方面及时排运出冒浆，保持现场干净，或加以回收再灌入。另一方面可透过冒浆出现的时间、冒浆中含土的种类和数量，水泥的含量和冒浆的多少等现象，间接了解高压喷射注浆质量，这是在施工过程中调整高压喷射注浆参数的重要依据之一。
（5）喷射方向、提升速度和旋转速度的控制：提升速度应匀速缓慢，并有专人抽查。若有仪器监测，则可实现自动化管理。
（6）压力和流量的控制：当出现压力下降低于设计值和压力骤增超过设计值时，表明注浆管的状态有异常现象，或有漏浆的地方或是接头松动甚至脱落，或是堵管、堵孔等，必须立即停机检查，修复后应继续施工直至喷完一孔为止。
3工程施工质量控制
从工程开始施工到完成100多根高压旋喷桩，发现喷嘴最大埋深达不到引孔深度的约占总施工量的50%（其中相差量小于0.5 m的和相差量大于0.5 m的各占一半）；喷嘴最大埋深等于或大于引孔深度的也约占50%。针对喷嘴达不到且相差量大于0.5 m的桩所占比例较大的问题，为了确保工程质量，经业主、设计、监理、施工四方面探讨取得一致意见，可采取以下控制措施。
3.1已经施工的高喷桩的分类及处理方法
可不作处理的：喷嘴最大埋深不及引孔深度的差值大于0.5 m，但喷长超过11 m的；喷嘴最大埋深不及引孔深度的差值小于0.5 m。
3.2将要施工的高喷桩处理方法
可分为四种情况：①当喷嘴埋深等于或大于引孔深度时可用原工艺要求施工。②当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值小于0.5 m时，改进原工艺要求施工。其理由是，原引孔深度是含有基岩取芯深度约0.3 m；使用的喷嘴是20 °斜向下的。当孔底不提升大压力（32 MPa）旋喷120 s可获得喷远0.6 m左右，20 °向下喷的结果已加深0.2 m；每退卸一节钻杆（2 m）时复喷一回程，可形成竹节形态的桩。③当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值大于0.5 m且喷长小于11 m的，必须重新引孔后再钻到位方可进行高喷。④当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值大于0.5 m，但喷长大于11 m的，采取每退卸一节钻杆（2 m）时复喷一回程，形成竹节桩，增大摩阻力的方法处理。
4结束语
地基加固处理在整个建筑工程中有着十分重要的意义，它是一个建筑工程的基础，是建筑工程后期质量安全的重要保障。利用旋喷桩技术进行地基加固，只是地基加固处理技术方法与措施的一种，无论什么方法，在施工过程中都要加强质量控制，在施工过程中加强各项工作的管理，提高操作者的素质，施工中调动各种因素参与管理，是工程成功的保证条件，严格的工序管理，是保证桩基质量的关键。
参考文献
1 史茂新.旋喷桩在已有建筑地基加固中的应用［J］.山西电力，2007（06）
2 李居海.建筑地基加固中碎石桩的机理及应用［J］.中外建筑，2008（09）
On the Reinforcement of Building Foundations Construction Quality Control
Wu Nahui
Abstract: As China’s rapid development of construction industry, foundation reinforcement in construction works of great significance. I work with specific examples, highlighting the churning pile foundation construction quality control principles and methods to explain the project unusual churning pile construction quality control methods, provide a reference for similar projects.
Key words: reinforcement of the foundation; principle methods; quality control
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
关键词：加固地基；原理方法；质量控制
中图分类号：TU753.8 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）24－0087－02
我国的国民经济发展迅猛，使得基建规模逐渐扩大，越来越多的土地已被征用为建筑场地，但是这些土地有相当一部分和建筑要求不相符。为了确保建筑工程的质量，就必须要做好地基加固处理工作。在具体地基处理技术的选择使用上，高压旋喷桩的应用较为广泛。
高压旋喷桩是利用钻机先钻至地基设计标高，再用高压泵将不小于20 MPa的水泥浆液从特制钻头上的喷嘴喷出，同时按预定的工艺参数旋转提升钻杆，由下至上进行旋喷，形成连续的柱状加固体，这就是旋喷桩。它具有安全可靠、适用的土质广、施工噪声小、桩身强度高、固结体形状可控制、料源广阔、价格低廉等特点。适用于处理淤泥、淤泥质土、软塑或可塑性土、粉土、砂土、素填土和碎石土等地基。下面就高压旋喷桩加固地基工程的质量控制进行叙述。
1工程概况
拟建工程位于湛江市区，上部建筑为10～12层框架剪力墙结构，下部基础采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）和高压旋喷桩处理，处理后采用筏板基础。其中高压旋喷桩设计桩径Φ500 mm，总桩数784根，桩端持力层为灰岩，设计复合地基承载力特征值为68～290 kPa不等，桩间距为1.6 m×1.6 m～3.0 m×3.0 m不等，单桩竖向抗压承载力特征值Ra＝388 kN，平均设计桩长12.5 m。
2施工质量控制原理及方法
2.1加固原理
高压旋喷桩是利用工程钻机成孔，将旋喷注浆管置于预计的地基加固深度，通过360 °旋转并徐徐提升注浆管，用高压发生设备产生的一定压力将预先制备好的以水泥、水及速凝剂掺合料等材料为主固化剂的浆液，从喷嘴中喷射冲击土体，把土和浆液强制拌和，随后凝聚固结，形成一种新的有增大地基强度、提高地基承载力、止水防渗、减少支挡结构物土压力、防止砂土液化和降低土的含水量等功能的半刚性水泥土桩。
2.2施工质量控制
2.2.1控制方法
对地基处理实施质量控制的依据是项目的合同文件、设计文件、国家及政府有关部门颁布的有关质量管理方法的法律、法规性文件和有关质量检验与控制的专门技术法规性文件（包括国家强制性条文及强制性标准）。由于地基处理属于地下隐蔽工程，施工质量的保证和控制显得尤为重要。因此，在施工过程中，必须投入大量精力，采用主动控制为主，被动控制为辅，两种手段相结合的动态控制方法。地基处理施工质量控制见图1。
2.2.2质量控制点
高压旋喷桩的主要质量控制点为水泥及外掺剂质量、水泥用量、桩体强度或完整性检验、地基承载力；一般控制项目有：
钻孔位置、钻孔垂直度、孔深、注浆压力、桩体搭接、桩体直径、桩身中心允许偏差等。
图1地基处理施工质量控制
2.2.3质量的事前控制
首先，熟悉设计图纸，领会设计意图，组织设计交底与图纸会审，认真编写施工组织设计（方案）。施工组织设计应包括以下内容：施工平面图（标明桩位、编号、施工顺序、临时设施的位置、各种材料堆放点）；确定施工机具和配套设备；施工工艺及技术要求；人员组织、劳力计划及分工；保证工程质量、安全的技术措施及保证体系；进度计划、材料计划。其次，进行试桩，试桩不少于2个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。再次，确定施工顺序。复核测量基线、水准点及桩位，检查施工场地所设水准点是否会受影响。沉管或导管应有明显进尺标记。最后，严把材料质量关。
2.2.4施工前的工艺试验
旋喷桩的试喷工作：高压喷射注浆方案确定后，应进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。现场试验、试验性施工目的是通过试喷检查桩位、核对地质资料，确定正式施工的技术参数，通过试喷检查注浆机械设备的运行状况是否完好、正常。
进行试喷时，要了解并掌握场地的土层情况，这对拟定高压喷射注浆的试喷工艺至关重要。拟定高压喷射注浆工艺的试喷方案，其主要工艺参数有：喷嘴直径与个数；浆液压力；注浆管的提升与旋转速度；不同土层的喷浆厚度；浆液配制水灰比及其外加剂的掺入量；各项材料的使用数量。
进行现场试喷时，试喷点的选择一般以土层中对喷射注浆效果（桩径、桩体强度、入土深度等）有较大影响的土层为主，对设计有特殊要求的工程应按设计要求处理；试喷完毕待桩体完全固结硬化后进行开挖，检查成桩形状与直径，并在桩体取试件进行室内强度试验，试验内容应根据设计要求的项目来确定；根据试喷后的效果检验与设计要求，再决定是否需要对试喷工艺进行局部修正，作为正式施工工艺交付实施；试喷数量一般为每一工程1～3个试桩，当有特殊要求或地层变化较大时应作适当调整；试喷时注浆机械设备应保持在完好状态下正常进行。
2.2.5质量的事中控制
施工过程中的质量主要从以下几个方面加以控制：
（1）孔位：应专人负责孔位的防线定位工作，钻孔前需复核孔位，误差不得大于5 cm。
（2）钻孔和注浆管插入深度：钻孔时必须有钻孔深度记录。技术负责人要核对注浆管深度和钻孔深度是否相符，钻孔的垂直度必须等于或小于设计要求。
（3）水泥浆浓度：用比重秤或比重计测定抽查拌制的水泥浆，是否合乎设计要求。
（4）冒浆的处理：一方面及时排运出冒浆，保持现场干净，或加以回收再灌入。另一方面可透过冒浆出现的时间、冒浆中含土的种类和数量，水泥的含量和冒浆的多少等现象，间接了解高压喷射注浆质量，这是在施工过程中调整高压喷射注浆参数的重要依据之一。
（5）喷射方向、提升速度和旋转速度的控制：提升速度应匀速缓慢，并有专人抽查。若有仪器监测，则可实现自动化管理。
（6）压力和流量的控制：当出现压力下降低于设计值和压力骤增超过设计值时，表明注浆管的状态有异常现象，或有漏浆的地方或是接头松动甚至脱落，或是堵管、堵孔等，必须立即停机检查，修复后应继续施工直至喷完一孔为止。
3工程施工质量控制
从工程开始施工到完成100多根高压旋喷桩，发现喷嘴最大埋深达不到引孔深度的约占总施工量的50%（其中相差量小于0.5 m的和相差量大于0.5 m的各占一半）；喷嘴最大埋深等于或大于引孔深度的也约占50%。针对喷嘴达不到且相差量大于0.5 m的桩所占比例较大的问题，为了确保工程质量，经业主、设计、监理、施工四方面探讨取得一致意见，可采取以下控制措施。
3.1已经施工的高喷桩的分类及处理方法
可不作处理的：喷嘴最大埋深不及引孔深度的差值大于0.5 m，但喷长超过11 m的；喷嘴最大埋深不及引孔深度的差值小于0.5 m。
3.2将要施工的高喷桩处理方法
可分为四种情况：①当喷嘴埋深等于或大于引孔深度时可用原工艺要求施工。②当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值小于0.5 m时，改进原工艺要求施工。其理由是，原引孔深度是含有基岩取芯深度约0.3 m；使用的喷嘴是20 °斜向下的。当孔底不提升大压力（32 MPa）旋喷120 s可获得喷远0.6 m左右，20 °向下喷的结果已加深0.2 m；每退卸一节钻杆（2 m）时复喷一回程，可形成竹节形态的桩。③当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值大于0.5 m且喷长小于11 m的，必须重新引孔后再钻到位方可进行高喷。④当出现喷嘴埋深不及引孔深度的差值大于0.5 m，但喷长大于11 m的，采取每退卸一节钻杆（2 m）时复喷一回程，形成竹节桩，增大摩阻力的方法处理。
4结束语
地基加固处理在整个建筑工程中有着十分重要的意义，它是一个建筑工程的基础，是建筑工程后期质量安全的重要保障。利用旋喷桩技术进行地基加固，只是地基加固处理技术方法与措施的一种，无论什么方法，在施工过程中都要加强质量控制，在施工过程中加强各项工作的管理，提高操作者的素质，施工中调动各种因素参与管理，是工程成功的保证条件，严格的工序管理，是保证桩基质量的关键。
参考文献
1 史茂新.旋喷桩在已有建筑地基加固中的应用［J］.山西电力，2007（06）
2 李居海.建筑地基加固中碎石桩的机理及应用［J］.中外建筑，2008（09）
On the Reinforcement of Building Foundations Construction Quality Control
Wu Nahui
Abstract: As China’s rapid development of construction industry, foundation reinforcement in construction works of great significance. I work with specific examples, highlighting the churning pile foundation construction quality control principles and methods to explain the project unusual churning pile construction quality control methods, provide a reference for similar projects.
Key words: reinforcement of the foundation; principle methods; quality control
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”