淺談高壓旋噴樁在軟地基工作中的技術(shù)和應(yīng)用

張偉林　張愛然

摘要：高壓旋噴樁作為一種高效經(jīng)濟(jì)的地基加固技術(shù)，應(yīng)用越來越廣泛。文章依據(jù)壽平鐵路臥甲路中橋高壓旋噴樁的施工以及對(duì)高壓旋噴樁進(jìn)行的復(fù)合地基承載力、樁身水泥土強(qiáng)度、單樁豎向抗壓靜載等試驗(yàn)檢測，介紹了高壓旋噴樁現(xiàn)場施工管理的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴樁；地基加固；軟地基

中圖分類號(hào)：TU471 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）09-0059-04

高壓旋噴樁是地基處理的方法之一，它利用鉆機(jī)把安裝在注漿管（單管）底部側(cè)面的特殊噴嘴，置入土層預(yù)定深度后，用高壓泥漿泵等裝置，以20MPa左右的壓力，把漿液從噴嘴中旋轉(zhuǎn)噴射出去沖擊破壞土體，使?jié){液與土攪拌混合，經(jīng)過一定時(shí)間凝固，便在土中形成固結(jié)體，這種方法日本稱為CCP工法。

1 工程概況

1.1 工程簡介

壽平鐵路東起壽光境內(nèi)的青大鐵路田柳站、西至鄒平縣孫鎮(zhèn)，全長約120公里，途經(jīng)四市五縣。由新建壽光至廣饒鐵路、既有興廣（廣饒至博興）鐵路、博興至鄒平鐵路三部分組成，東與青大鐵路相接，并通過大萊龍鐵路直達(dá)龍口港，是山東北部沿海港口重要的疏港通道。

山東省路橋集團(tuán)有限公司承建的SDK25+929.40跨臥甲路框架中橋采用高壓旋噴樁。SDK25+929.40采用4.0+12.0+4.0m鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，與道路法向夾角為35°，框架基地及出入口翼墻基地采用旋噴樁進(jìn)行加固處理，樁頂設(shè)碎石加筋褥墊層。

1.2 工程地質(zhì)資料

1.3 主要工程數(shù)量

SDK25+929.40跨臥甲路框架中橋高壓旋噴樁工程數(shù)量如表2所示。

2 高壓旋噴樁施工

2.1 施工準(zhǔn)備

本工程施工前預(yù)先進(jìn)行了現(xiàn)場試樁典型施工，然后通過現(xiàn)場開挖、抽芯及靜力載荷試驗(yàn)進(jìn)行檢測，總結(jié)施工參數(shù)并做相應(yīng)修正后指導(dǎo)大面積施工。進(jìn)行施工前主要進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作：

2.1.1 人員配置及隊(duì)伍安排。施工前，進(jìn)場人員應(yīng)滿足施工需要，并經(jīng)監(jiān)理審批主要進(jìn)場人員申報(bào)表。擬投入每班組高壓旋噴樁施工的人員配置如表3所示：

每班組高壓旋噴樁施工計(jì)劃配置各類管理人員9人、施工生產(chǎn)人員21人輪流施工。

2.1.2 施工機(jī)具準(zhǔn)備。施工前，進(jìn)場設(shè)備數(shù)量和性能應(yīng)滿足施工需要，并經(jīng)監(jiān)理檢查驗(yàn)收，進(jìn)場施工機(jī)械、設(shè)備報(bào)驗(yàn)表。投入高壓旋噴樁施工的機(jī)械設(shè)備如表4所示。

2.1.3 施工臨時(shí)設(shè)施的建設(shè)和規(guī)劃。施工前，做到場地“三通一平”，施工所用水泥經(jīng)檢驗(yàn)合格后，由拌和站運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，施工場地平整，滿足施工需要。旋噴樁平面布置圖選好挖水泥漿池地點(diǎn)及水泥堆放地點(diǎn)。施工便道利用路基貫通便道和既有鄉(xiāng)村道路就近引入，施工標(biāo)準(zhǔn)按項(xiàng)目部編寫的便道施工方案實(shí)施，寬度和路面結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足工程車輛運(yùn)輸通行需要。施工用水可與村民協(xié)商就近取用村民灌溉用水，根據(jù)前期水源考察能滿足施工用水需求。設(shè)立臨時(shí)生活設(shè)施。施工用電就近使用項(xiàng)目安裝調(diào)試好的變壓器。

2.1.4 施工測量與現(xiàn)場核對(duì)?？蚣芎┕で?，測量班應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目部測量組復(fù)核加密的導(dǎo)線和水準(zhǔn)控制點(diǎn)，加密旋噴樁面位置和高程控制點(diǎn)。測量精度應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)要求。測量班在放出旋噴樁“十字樁”后，應(yīng)在現(xiàn)場用灰線畫出樁的位置，根據(jù)灰線位置進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查地形地貌、地下管線和三電遷改情況，并與設(shè)計(jì)文件對(duì)比，平面位置、高程、地質(zhì)水文等情況是否與設(shè)計(jì)一致，如有較大出入，應(yīng)及時(shí)與相關(guān)單位聯(lián)系，以便及時(shí)處理。

2.1.5 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備。施工前應(yīng)對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行認(rèn)真審核，并到現(xiàn)場核對(duì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙中的差、錯(cuò)、漏等問題，并與相關(guān)單位及時(shí)聯(lián)系，及時(shí)處理。設(shè)計(jì)圖紙審核完成后，及時(shí)進(jìn)行技術(shù)交底，讓各層管理和作業(yè)人員熟悉圖紙，掌握技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)，確保工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)與驗(yàn)標(biāo)要求。

2.1.6 技術(shù)準(zhǔn)備：應(yīng)用我項(xiàng)目的定位復(fù)測成果進(jìn)行施工定位放線；根據(jù)設(shè)計(jì)文件，進(jìn)行主要材料及其他材料進(jìn)場前的取樣檢驗(yàn)，確保工程材料質(zhì)量；根據(jù)施工合同、施工調(diào)查、設(shè)計(jì)文件、施工規(guī)范、驗(yàn)標(biāo)和項(xiàng)目編制的實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)、項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃，作為組織和指導(dǎo)施工、提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工作程序的依據(jù)；對(duì)施工工序進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，對(duì)施工的人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)。

2.1.7 施工順序如下：征地拆遷→場地清理→測量放線→現(xiàn)場核對(duì)→編制施工方案→開工報(bào)告→工程實(shí)施→施工自檢→報(bào)檢簽證→試驗(yàn)檢測→質(zhì)量評(píng)定→工程驗(yàn)收→土地復(fù)耕→工程保修。旋噴樁施工場地在征地范圍內(nèi)，所以對(duì)于土地復(fù)耕無需施工。

2.2 施工工藝和方法

2.2.1 施工工藝流程。按照施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，框架涵箱體旋噴樁直徑60cm，長4.0m，翼墻處旋噴樁直徑60cm，長8.0m。采用單管旋噴的方法，施工工藝流程為：施工場地平整→測量定位→機(jī)具就位→鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高→水泥漿配制→噴射注漿同時(shí)提升→旋噴結(jié)束成樁。

施工工藝流程如圖1所示：

2.2.2 施工方法。

（1）平整場地：先平整場地，清除地面和地下可移動(dòng)障礙，應(yīng)采取防止施工機(jī)械失穩(wěn)的措施。

（2）測量定位：首先采用全站儀放出高壓旋噴樁施工的控制樁，然后用鋼尺放出旋噴樁的樁位，釘好小木樁，撒白灰標(biāo)識(shí)。然后，現(xiàn)場技術(shù)人員用水準(zhǔn)儀測量要就位點(diǎn)的標(biāo)高，并根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高及樁長計(jì)算出樁底標(biāo)高，并交底于現(xiàn)場鉆機(jī)操作人員，以控制旋噴樁施工長度滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）機(jī)具就位：用吊機(jī)移至樁位附近，然后人力慢慢移動(dòng)至施工部位，由技術(shù)員負(fù)責(zé)指揮校準(zhǔn)樁機(jī)，使樁機(jī)水平，導(dǎo)向架和鉆桿應(yīng)與地面垂直，傾斜率小于1.5%。

（4）鉆進(jìn)：鉆進(jìn)采用單管法施工。該施工方法優(yōu)點(diǎn)為鉆孔完成時(shí)插管作業(yè)也同時(shí)完成。在鉆進(jìn)過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，噴嘴可以邊噴水、邊插管，鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后停止鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中宜采用低水壓，高轉(zhuǎn)速快速鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（5）漿液配制：配制水泥漿液采用袋裝P.O32.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿液配制比例按照圖紙要求通過室內(nèi)配比試驗(yàn)或現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)確定，根據(jù)《鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程》（TB10106-2010）13.2.6規(guī)定，水灰比可取0.8～1.5。本方案首先施工的3顆試樁擬分別采用水灰比為1.0、1.2、1.3。旋噴樁每延米水泥用量可參考表5。

為消除離析可以選擇加入水泥用量2%的早強(qiáng)劑，拌制水泥灰漿時(shí)，先注入水，再加水泥，每盤攪拌時(shí)間不得少于120min，水泥漿液應(yīng)在使用前30min制備，并在拌和機(jī)中不斷攪拌，直至噴漿前。水泥漿液從拌和機(jī)倒入集料斗時(shí)要過濾篩，把水泥漿液中的硬塊濾出。

（6）噴射注漿：在插入高壓旋噴管前應(yīng)先檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，設(shè)備的性能必須滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)無要求時(shí)采取下列以往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為試樁用的工藝參數(shù)。

注漿管：提升速度12～18cm；旋轉(zhuǎn)速度10～20r/min。

水：壓力20～25MPa；流量85L/min。

漿液壓力：≥20MPa；流量>60L/min。

空氣：壓力0.5～0.9MPa；流量0.7m3/min。

做高壓水射水試驗(yàn)，檢查密封圈是否密封良好，通道是否暢通，合格后方可噴射漿液。

按照上述各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行施工，并隨時(shí)做好各項(xiàng)

記錄。

噴射時(shí)，先將壓力提升至規(guī)定的噴射壓力，噴漿旋轉(zhuǎn)30s，待水泥漿液與樁底土攪拌均勻后，再邊提升、邊噴漿，提升應(yīng)反向勻速，提升速度為250mm/min，距樁頂1m時(shí)，逐漸放慢提升速度和攪拌速度，保證樁頭均勻密實(shí)。

3 旋噴質(zhì)量檢測

3.1 單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)

在施工完成后40d，對(duì)高壓旋噴樁進(jìn)行了單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，經(jīng)綜合評(píng)定，承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 鉆芯檢測

成樁28d后進(jìn)行了鉆芯取樣，芯樣外觀均勻，整體性較好，樁長滿足設(shè)計(jì)要求，鉆蕊取樣結(jié)果見表7。

3.3 樁身水泥土強(qiáng)度試驗(yàn)

芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表7，可以看出，進(jìn)行芯樣的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

高壓旋噴樁法施工及養(yǎng)護(hù)周期長，與換填法相比不足之處顯而易見，但其成本低、經(jīng)濟(jì)性好，而且后期效果穩(wěn)定，是一種值得推廣的地基處理方法。

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作者簡介：張偉林（1971—），男，山東青州人，山東省地方鐵路局工程師，研究方向：土木工程。

（責(zé)任編輯：周 瓊）