旋噴樁技術(shù)在高速公路地基處理中的應(yīng)用

姚毓琳

1 工程概況

延(安)—吳(起)高速公路位于延安中部區(qū)域。地質(zhì)勘測報告表明，該段路線多位于杏子河河床及二、三級階地，地形水埋藏較深，地下水無腐蝕性，地層分布主要為:上部為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積物()新黃土，褐黃色，土質(zhì)均一，孔隙發(fā)育，有砂感，偶見蝸牛貝殼，硬塑～堅硬。下部為第四系上更新統(tǒng)()卵礫石(密實)及中更新統(tǒng)()老黃土，下伏基巖為侏羅系()砂巖。

其中K4+560～K4+880處由于道路穿越舊河道，地質(zhì)情況復(fù)雜。根據(jù)原地質(zhì)勘查報告及實際地基開挖的地質(zhì)情況，該段路基地質(zhì)情況大致為:0 m～1.6 m為雜填土，1.6 m～3.8 m為粉質(zhì)粘土，3.8 m～5.2 m為淤泥質(zhì)土，下伏基巖為砂巖。根據(jù)設(shè)計要求，該段采用高壓旋噴樁進(jìn)行地基處理。

2 施工原理

旋噴樁興起于20世紀(jì)70年代的高壓噴射注漿法，八九十年代在全國得到全面發(fā)展和應(yīng)用。實踐證明此法對處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我國已將其列入現(xiàn)行的《地基與基礎(chǔ)施工規(guī)范》。高壓旋噴樁系利用高壓泵將水泥漿液通過鉆桿端頭的特制噴頭，以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，同時鉆桿一面以一定的速度(20 r/min)旋轉(zhuǎn)，一面低速(15 cm/min～30 cm/min)徐徐提升，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌夏?，形成具有一定?qiáng)度(0.5 MPa～8.0 MPa)的圓柱固結(jié)體(即旋噴樁)，從而使地基得到加固。采用旋噴樁可有效提高地基的抗剪強(qiáng)度，利用小直徑鉆孔旋噴成比孔大8倍～10倍的大直徑固結(jié)體，施工噪聲相對較低，振動小，適用范圍廣泛。

3 施工技術(shù)要求

本路段地基加固旋噴樁施工采用單管成樁法施工。施工機(jī)具為H300Y2單管旋噴機(jī)、XY-100地質(zhì)工程鉆機(jī)、漿液攪拌器及其他輔助設(shè)備。根據(jù)設(shè)計要求，旋噴樁漿液采用以下材料:水泥采用強(qiáng)度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥，其性能必須符合GB 175-2007通用硅酸鹽水泥的規(guī)定，且在有效期內(nèi)使用;嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的劣質(zhì)水泥。水:飲用水或經(jīng)化驗符合混凝土拌合用水。旋噴樁每根長度為6.0 m，樁徑為600 mm，樁間距為1.2 m，呈正三角形布置，旋噴樁加固后要求復(fù)合地基應(yīng)力fspk≥0.3 MPa，28 d樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于3.0 MPa。

旋噴樁設(shè)計參數(shù)要求如表1所示。

4 施工工藝流程

1)確定樁位。根據(jù)設(shè)計要求確定，在施工前由技術(shù)人員放出樁位，樁位用小竹片樁標(biāo)記。2)鉆機(jī)就位。鉆機(jī)組裝好后，采用導(dǎo)軌法就位。鉆機(jī)基本就位后，調(diào)平安穩(wěn)，將轉(zhuǎn)盤、鉆桿軸線對準(zhǔn)樁位小竹片樁，對準(zhǔn)誤差控制在5 cm以內(nèi)，再調(diào)整鉆架、鉆桿，使鉆桿垂直度控制在1%以內(nèi)。3)設(shè)備試運轉(zhuǎn)。旋噴樁設(shè)備安裝、就位完畢后，必須進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，確保狀態(tài)良好、運轉(zhuǎn)正常。4)鉆孔。鉆孔前，應(yīng)測量每根鉆桿長度，并按序用紅油漆編號，在最上一根鉆桿壁上用紅油漆標(biāo)出深度控制紅線。鉆進(jìn)深度控制，以地面水平測量和設(shè)計樁底標(biāo)高為依據(jù)，確定鉆桿入土深度。根據(jù)設(shè)計要求，旋噴樁深度為6.0 m，在達(dá)到設(shè)計深度后請有關(guān)人員確認(rèn)。5)下噴射管。將旋噴用機(jī)具移至孔口，先進(jìn)行地面試噴以調(diào)整噴射壓力。為防止水嘴和氣嘴堵塞，下管前可用塑料布包扎，下噴射管至設(shè)計噴射深度。6)水泥漿液制備。漿液用32.5普通硅酸鹽水泥和自來水配制，水泥漿液水灰比宜為1.0，稠度應(yīng)適宜，防止過稠堵噴嘴、過稀影響質(zhì)量，水泥漿液制備在旋噴前1 h進(jìn)行，隨配隨用。拌制好的水泥漿液必須經(jīng)過嚴(yán)格過濾，除去硬塊、砂石等，以免堵塞管路和噴嘴。制備好的水泥漿液在旋噴過程中必須連續(xù)不停地攪拌，防止沉淀。7)噴射提升。噴射管下至設(shè)計深度，開始送入符合要求的水、氣、漿，待漿液冒出孔口后即按設(shè)計的提升速度、旋轉(zhuǎn)速度自下而上開始噴射，旋轉(zhuǎn)、提升到設(shè)計的終噴高度停噴，并提出噴射管。8)回灌。噴射灌漿結(jié)束后，利用水泥漿進(jìn)行回灌，直到孔內(nèi)漿液面不下沉為止。9)噴射結(jié)束、拔管、器械清洗。旋噴注漿達(dá)到設(shè)計樁頂后，注漿泵繼續(xù)送漿液，同時拔出旋噴管，待水泥漿液從孔口返出后，即可停止送漿，然后抽取清水將鉆機(jī)清洗干凈。

表1 旋噴樁參數(shù)表

5 施工注意事項

1)在旋噴樁施工區(qū)樁采用1，5，9…間隔跳打的方法進(jìn)行施工，相鄰兩樁的施工時間間隔應(yīng)不小于48 h。2)旋噴機(jī)就位時機(jī)座要平穩(wěn)，立軸或轉(zhuǎn)盤要與孔位對正，傾角與設(shè)計誤差一般不得大于0.5°。3)旋噴樁的鉆孔深度一定要達(dá)到設(shè)計要求，并進(jìn)行記錄。4)噴射注漿前要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)。設(shè)備的壓力和排量必須滿足設(shè)計要求，管路系統(tǒng)的密封圈必須良好，各通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物。5)噴射注漿作業(yè)后，由于漿液析水作用，一般均有不同程度收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，所以應(yīng)及時用水灰比為0.6的水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌，并要預(yù)防其他鉆孔排出的泥土或雜物進(jìn)入。6)對冒出的漿液應(yīng)妥善處理，在順線路方向挖設(shè)排漿池，用泥漿泵將漿液抽入排漿池中。

6 結(jié)語

根據(jù)設(shè)計要求及施工規(guī)范要求采用旋噴樁對延吳高速軟弱地基進(jìn)行處理，從施工過程及后續(xù)檢測結(jié)果來看，絕大部分旋噴樁達(dá)到了設(shè)計要求。旋噴樁施工部分土體具有較好的復(fù)合承載力，為路基填筑提供了堅實的基礎(chǔ)。

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