旋噴樁復(fù)合地基在塌陷地區(qū)的施工工藝

邵立新 胡湛軍 劉靜

（1.貴州建工集團有限公司 貴州貴陽 5500002.貴州建工集團四公司 貴州貴陽 550000）

旋噴樁復(fù)合地基在塌陷地區(qū)的施工工藝

邵立新1胡湛軍1劉靜2

（1.貴州建工集團有限公司 貴州貴陽 5500002.貴州建工集團四公司 貴州貴陽 550000）

從當前旋噴樁復(fù)合地基塌陷的地區(qū)施工工藝掌握情況入手，結(jié)合安徽省淮北市的工程實況，提出科學化的施工工藝，促使該工藝更好的為塌陷地區(qū)服務(wù)。

旋噴樁；復(fù)合地基；塌陷

1 前言

安徽省淮北市是我國重要的煤礦基地，由于煤礦開采，在礦區(qū)產(chǎn)生大面積的塌陷區(qū)域，給地面建筑帶來極大危害，而由貴州建工集團有限公司施工的沱河路西流河就坐落在塌陷區(qū)上。本工藝就是在塌陷區(qū)公路橋下至少要設(shè)置一個箱型框架或是公路橋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)下填充混凝土抗變形基礎(chǔ)，以提高橋體結(jié)構(gòu)的整體抗變形能力，當箱體框架公路橋或橋下基礎(chǔ)部滿足承載力要求時，對其地基基礎(chǔ)進行加固。地基的加固，主要是在箱型框架橋的底板打許多的小孔，并使用高壓旋噴的方法，各個箱型框架橋保持獨立，并能夠獨立變形。鉆孔布置和樁長根據(jù)地基承載力的要求確定，鉆孔間距為1～2m，樁長為5～15m。本方法已在全國公路、鐵路的基礎(chǔ)處理施工中廣泛推廣應(yīng)用。且該技術(shù)即橋梁地基抗采動變形地基加固處理技術(shù)獲國家發(fā)明專利，專利號為（ZL03131875.4）。

隨著經(jīng)濟建設(shè)的加速發(fā)展，地下的開采規(guī)模也隨之不斷擴大，同時也帶來了巨大的環(huán)境破壞，例如地面變形或是地面坍塌等等。目前，我國的23個省已發(fā)現(xiàn)的的地面塌陷已有800多處，3萬多個塌陷坑。因此帶來巨大的經(jīng)濟損失，高達10多億元。當前，由于陷區(qū)內(nèi)的公路橋或鐵路的幾乎無法抵抗變形帶來的影響，這主要是因為其的設(shè)計不規(guī)范，和普通地區(qū)的設(shè)計沒有任何差異。一般情況下，合理的下沉量只用毫米來計量。而開采帶來的下沉量卻是以米為單位來計量的，超出了正常的施工要求。

我公司近年來奔赴華東地區(qū)施工的多個市政、公路橋，如安徽省淮北市沱河路的西流河橋，前期勘察過程中發(fā)現(xiàn)沱河路西流河橋位于采空區(qū)內(nèi)，橋梁地基需采用抗采動變形地基加固處理技術(shù)，在塌陷區(qū)大橋箱體使用高壓旋噴的方法，各個箱型框架橋保持獨立，并能夠獨立變形。有效解決地表大變形帶來的影響，例如地表不均勻沉降導致的變形。同時，還要保障地表下沉中公路車輛的正常行駛，從而有效的節(jié)省了土地資源，其起著巨大的優(yōu)勢，不但經(jīng)濟性強，方便改造，同時不會干擾煤炭的正常生產(chǎn)，從而有效的實現(xiàn)經(jīng)濟效益和和社會效益的最大化，實用性較強。

該技術(shù)在全國道路、鐵路基礎(chǔ)施工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在城市橋梁的施工中該項目屬全國首例。

2 工藝特點

旋噴樁可提高地基的抗剪強度，能利用小直徑鉆孔旋轉(zhuǎn)成比孔大8～10倍的大直徑固結(jié)體；對已有建筑物地基加固而不擾動附近土體、施工噪音低、振動小；設(shè)備較簡單、輕便、機械化程度高、料源廣闊、施工簡便。與橋梁施工的其他基礎(chǔ)相比，在工期、質(zhì)量、安全、造價等技術(shù)經(jīng)濟效益等方面有其優(yōu)越的先進性和新穎性。

3 適用范圍

適用于塌陷區(qū)大幅度不均勻下沉的水上交通設(shè)施的基礎(chǔ)處理，任何軟弱土層、粉土、砂、濕陷性黃土、人工填土及碎石土等的地基加固，以及既有建筑和新建筑的地基處理、深基坑側(cè)墻的擋土或擋水、基坑底部加固防止管涌與隆起、壩的加固與防水帷幕等工程。

4 工藝原理

高壓旋噴樁工藝，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，借用液體的沖擊力切割土層、同時鉆桿一面以一定的速度（20r/min）旋轉(zhuǎn)，一面低速（15～30cm/ min）徐徐提升，使土體與水泥漿充分攪拌混合凝固，形成具有一定強度（0.5～0.8MPa）的圓柱固結(jié)體（即旋噴樁），從而有效的加固地基。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

高壓旋噴的具體流程如圖1和圖2所示。其中圖1為施工流程，圖2為應(yīng)用流程。

圖1 高壓旋噴流程1

5.2 操作要點

5.2.1 圍堰抽水

為整個施工過程創(chuàng)造條件，第一步就是圍堰抽水。圍堰范圍設(shè)置在河道兩側(cè)，并選擇在枯水季節(jié)。所用圍堰材料就地取材，并具有一定的抗?jié)B性。堰壩用壓路機分層壓實。然后用四臺口徑φ50離心泵抽水，直至抽干。

圖2 高壓旋噴流程2

5.2.2 平整場地

鉆機就位前應(yīng)進行場地平整，其目的是保證施工時機械移動方便、就位準確、便于控制、文明施工等。

5.2.3 測量放線

用全站儀放出控制樁點，并用白灰撒出縱橫控制線、確定樁位?，F(xiàn)場設(shè)置標高控制點，并加以保護，經(jīng)常校核。

5.2.4 鉆機就位及試樁確定工藝參數(shù)

使鉆機處于已經(jīng)設(shè)計好的孔位上，并處于垂直的狀態(tài)，在具體的施工過程中，規(guī)定的旋噴管的傾斜角度小于或等于1.5%。

試樁確定工藝參數(shù)：

首先進行試樁，從而有效保障施工的效率，按照規(guī)定并在大批量制樁之前進行試樁，同時也能否檢驗工藝參數(shù)的合理性和有效性。

現(xiàn)根據(jù)工程經(jīng)驗提出試樁用工藝參數(shù)如下：

（1）注漿管：提升速度15～20cm；旋轉(zhuǎn)速度20～25r/min。

（2）水：壓力25～30MPa；流量85L/min。

（3）漿液壓力：≥20MPa；流量>60Lmin。

（4）空氣：壓力0.8～1MPa；流量0.7m3/min。（5）水灰比：1：0.8～1：1。

5.2.5 旋噴成樁

旋轉(zhuǎn)鉆機使用MJ-50型進行單管旋噴，其主要適用于標準貫入度小于40m的砂土和粘性土層，地質(zhì)鉆機可以對比較堅硬的地層鉆孔鉆孔的位置與設(shè)計位置之間的誤差不得超過規(guī)定的50mm。

（1）噴射時，當噴管達到預(yù)定的深度后，由下而上進行噴射作業(yè)，因此，技術(shù)人員必須密切注意檢查漿液的初凝時間、注漿流量、壓力、風量、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否嚴格符合設(shè)計要求，同時做好記錄，并繪制過程曲線；當漿液的初凝時間達到20h以上應(yīng)及時停止使用該水泥漿液（正常水灰比1：1，初凝時間為15h左右）。

（2）沖洗，噴射結(jié)束后，沖洗干凈注漿管等機具設(shè)備，管內(nèi)機內(nèi)不得殘存水泥漿。一般情況下，水替換成泥漿，噴射到地面，從而有效清除注漿管、泥漿泵以及軟管內(nèi)的漿液。

5.2.6 移至下樁

移動鉆機等機具設(shè)備移到新孔位上。

5.2.7 靜載試驗

當樁達到強度后，委托有相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位進行單樁及復(fù)合地基承載力靜載試驗，每100根樁至少取一根實驗，按照預(yù)定的試驗?zāi)康呐c試驗方案，將靜止的荷載作用在樁上，觀測樁的靜力位移，靜力應(yīng)變，裂縫，沉降等參量，達到設(shè)計強度要求后方可進行下到工序施工。

5.2.8 開挖至標高

當樁施工完成并達到強度后，根據(jù)開挖深度選擇機械或人工對多余土體進行開挖清運，但必須保證機械不能對樁產(chǎn)生擾動，樁間土體可采用小型挖掘機開挖，接近樁頭出應(yīng)由人工開挖，所有樁頭必須暴露在外面，經(jīng)甲方、監(jiān)理、設(shè)計，地勘等單位驗槽合格后方可進行下道工序施工。

5.2.9 設(shè)置沉降觀測點

為滿足施工期間及后續(xù)使用過程中地表變化的監(jiān)測，需設(shè)置沉降觀測點。其方法為在橋梁基礎(chǔ)四周穩(wěn)定部位設(shè)置，便于觀測，并加以保護。且定期觀測，作好記錄。

6 材料與設(shè)備

鉆機和高壓發(fā)生設(shè)備是施工機具的重要組成部分。由于不同的噴射種類，機器設(shè)備的使用數(shù)量也是不同的，如表1。

表1 使用的機器設(shè)備

7 質(zhì)量控制

（1）樁位偏差<5cm，鉆孔垂直度<1%H。

（2）鉆桿之前要進行測量，同時最好記錄，定期檢查孔的深度變化，確保孔深符合設(shè)計標準。

（3）拌制水泥漿液的配合比例率應(yīng)嚴格符合設(shè)計的要求，且攪拌好的水泥漿液2h過后不能繼續(xù)使用。

（4）在施工中，利用旋噴樁嚴格控制高壓水泵、空壓機、送漿泵的壓力和提升噴漿的速度。

（5）提升過程中，拆卸鉆桿后，繼續(xù)旋噴施工時，保持鉆桿有大于或等于10cm的搭接長度。

（6）經(jīng)常檢查管道系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)、使流量以及壓力能夠達到規(guī)定的標準從而確保樁徑符合設(shè)計的標準。

8 安全措施

（1）在旋噴樁施工區(qū)采用1，4，7…，間隔跳打的方法進行施工。

（2）鉆機或旋噴機就位時機座要平穩(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）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。

（4）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的水泥漿進行補灌，并要預(yù)防其它鉆孔排出的泥上或雜物進入。

（5）為了避免固結(jié)體尺寸減小，可采用提高噴射壓力、泵量或降低回轉(zhuǎn)與提升速度等措施，也可采用復(fù)噴工藝：第一次噴射（初噴）時，不注水泥漿液，初噴完畢后，將注漿管邊送水邊下降至初噴開始的孔深，再抽送水泥漿，自下而上進行第一次噴射（復(fù)噴）。

（6）在噴射注漿過程中，應(yīng)觀察冒漿的情況，以及時了解土層情況，噴射注漿的大致效果和噴射參數(shù)是否合理。采用單管或一重管噴射注漿時，冒漿量小于注漿量20%為正?，F(xiàn)象，超過20%或完全不冒漿時，應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)的措施。若系地層中有較大空隙引起的不冒漿，可在漿液中摻加適量速凝劑或增大注漿量，如冒漿過大，可減少注漿量或加快提升和回轉(zhuǎn)速度，也可縮小噴嘴直徑，提高噴射壓力。

（7）對冒漿應(yīng)妥善處理，及時清除沉淀的泥渣。在砂層中用單管或二重管注漿旋噴時，可以利用冒漿進行補灌已施工過的樁孔。但在粘土層、淤泥層旋噴時，因冒漿中摻入粘上或清水，故不宜利用冒漿回灌。

（8）在軟弱地層旋噴時，如固結(jié)體強度低，可在旋噴后用砂漿泵注入M15砂漿。

（9）在砂層尤其是干砂層中旋噴時，噴頭的外徑不宜大于注漿管，否則易夾鉆。

（10）在開鉆前根據(jù)管線圖摸清管線位置及走向，遇有不明管線應(yīng)及時向上級匯報。

9 結(jié)束語

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，各種現(xiàn)代化的施工方式對建筑業(yè)的發(fā)展起到了不可忽視的推動作用。上文安徽省某工程為例，闡述了旋噴樁的應(yīng)用方式，旨在為相關(guān)研究人員提供參考，為經(jīng)濟發(fā)展做貢獻。

[1]張清峰，王東權(quán)，于廣云，夏軍武.采用高壓旋噴注漿在箱涵結(jié)構(gòu)內(nèi)加固箱涵地基[J].鐵道建筑，2003，07：55～57.

[2]安關(guān)峰，張洪彬，劉添俊.旋噴群樁復(fù)合地基承載特性的數(shù)值分析[J].巖土力學，2012，03：906～912.

[3]趙書杰.高壓旋噴樁復(fù)合地基在濕陷性黃土地區(qū)的應(yīng)用[J].工程質(zhì)量，2002，12：33～34.

[4]游強，游猛.高壓旋噴樁復(fù)合地基在大型填充性溶洞處理中的應(yīng)用[J].四川理工學院學報（自然科學版），2011，01：118～120.

[5]楊鳳靈，付進省，張全記，李玉琴.高壓旋噴樁復(fù)合地基在高層住宅樓中的應(yīng)用[J].地質(zhì)科技情報，2005，S1：77～80.

[6]鄒建科，張學明，金建新.旋噴樁復(fù)合地基的應(yīng)用與施工[J].湖南交通科技，2005，01：69～71.

[7]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)程》（JGJ79-2002）.

TU473.1

A

1673-0038（2015）24-0098-03

2015-5-25

邵立新（1967-），男，漢族，江蘇徐州人，高級工程師，本科，主要從事施工管理方面的工作。