高压旋喷桩地基处理工法

　　高压旋喷桩的基本原理
　　高压旋喷桩是高压旋喷桩的一种，它是用钻机将带有喷嘴的注浆管钻入土层中的预定位置，然后用高压泵将浆液以20 ~ 40 MPa的高压射流从喷嘴喷出，冲击破坏土壤。同时，钻杆以一定的速度逐渐向上提升，泥浆和土粒被强制搅拌混合。浆液凝固后，在土中形成固结体，即旋喷桩。它具有增加地基强度、提高地基承载力、止水防渗、降低支挡结构土压力、防止砂土液化、降低土壤含水量等多种功能。
　　高压旋喷桩的基本原理包括以下几个方面:
　　(1)高压射流对土壤的破坏。
　　高压射流强烈而持续地作用于土壤，其射流力包括射流压力、射流脉动载荷、水锤冲击力、空化现象、水模型效应、挤压力和气流搅拌力，其中射流动压是主要的作用力。
　　在末端区域，射流的能量衰减很大，不能直接冲击土体使土体颗粒剥落，但能对有效范围的边界土体产生挤压力，对周围土体产生压实作用，使部分浆液进入土体颗粒之间的孔隙，使固结体紧密依赖周围土体而不分离。
　　(2)水泥土加固
　　目前国内高压喷射灌浆使用的固化剂主要是水泥浆，根据工程需要可加入添加剂防止沉淀或加速凝结。
　　在砂土中使用时，水泥土的养护原理类似于建筑中常用的水泥砂浆，强度高，养护时间相对较短。
　　用于粘性土时，由于水泥用量有限，粘土颗粒和某些活性物质比表面积大，固化原理复杂，硬化速度慢。
　　水泥的水解和水化反应
　　水泥与水混合后，发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、水合硅酸钙、水合铝酸钙和水合铁酸钙等化合物。这些化合物可溶于水，使水泥颗粒表面重新暴露出来，然后与水反应，使水溶液很快达到饱和，沉淀出一种胶状物体。这种胶状物体一部分悬浮在水中，然后包围在水泥颗粒表面，形成一层胶凝膜，逐渐发展连接成为一种凝胶体，开始具有粘附性。

　　粘土颗粒与水泥水合物的相互作用
　　水泥的各种水化物生成时，有的继续硬化形成水泥骨架，有的与周围有一定活性的粘土颗粒反应。水泥水化物的凝胶颗粒比表面积比原来的水泥颗粒大1000倍左右，因此具有很大的表面能和很强的吸附活性，可以进一步结合较大的土壤团聚体，形成水泥土的团聚体结构，封闭土壤团聚体之间的孔隙，形成牢固的连接。
　　水泥土网络结构
　　在高压喷射灌浆过程中，土壤被破坏，被压碎成各种大小的颗粒或各种大小的土体，它们被水泥浆充填。因此，在水泥土中形成了一些水泥和细土颗粒较多的微观区域，而大小土体内部却没有水泥。水泥的水解水化及其与土颗粒的相互作用主要始于微区，在水泥和土颗粒周围不断形成各种晶体，这些晶体不断生成、延伸、交织，形成空间网络结构，在这些骨架之间分割、包围着大大小小的土体。随着土体逐渐压实，自由水逐渐减少并消失，形成特殊的水泥土骨架结构。
　　高压旋喷桩的适用条件
　　高压旋喷桩法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土(流塑、软塑、可塑)、淤泥、砂土、黄土、素填土、碎石土。当土壤中含有大量大粒径石块、大量植物根系或高有机质时，其适用性应根据现场试验结果确定。另外，在地下水流速过大、岩溶地区无填土、地基受水泥腐蚀严重的情况下，不宜采用高压旋喷桩法。
　　高压旋喷桩对场地要求低，广泛应用于那些施工场地狭窄，净空低，或地基土上部坚硬，下部软弱，或施工期间不能停止生产作业的场合。