高壓旋噴樁施工技術(shù)在薊汕高速公路中的應用

李林育黃恒偉馬志聃

（1.昆明理工大學交通工程學院，云南昆明 650500 2.中鐵六局集團北京鐵路建設(shè)有限公司，北京 100000）

高壓旋噴樁施工技術(shù)在薊汕高速公路中的應用

李林育1黃恒偉1馬志聃2

（1.昆明理工大學交通工程學院，云南昆明 650500 2.中鐵六局集團北京鐵路建設(shè)有限公司，北京 100000）

在高速公路的設(shè)計和建設(shè)中，如何減小橋頭兩側(cè)路基沉降，已成為當前高速公路設(shè)計和建設(shè)者面臨的首要任務(wù)。文章根據(jù)常規(guī)高壓旋噴樁的成樁原理及其影響因素，結(jié)合薊汕高速公路中津漢標段路基的工程特性，詳細介紹了在津漢公路菱形立交橋橋頭頭兩側(cè)采用高壓旋噴樁施工技術(shù)處理橋頭兩側(cè)路基的過程。

橋頭路基；高壓旋噴樁；噴漿

0 引言

隨著經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，各地高速公路交通任務(wù)日益繁重，近年來，隨著重型貨車通行數(shù)量地急劇增加，導致高速公路的病害不斷加劇。工程實踐證明，為保證道路運輸?shù)臅惩?，更好地發(fā)揮高速公路在各地交通運輸中的重要作用。在建設(shè)初期采用特殊施工工藝對高速公路路基中的一些薄弱地點進行處理，可以有效減少高速公路中的病害點。

1 工程概況

1.1 工程簡介

薊汕高速公路北起京津高速，南至津晉高速，沿途經(jīng)過東麗、津南、西青三區(qū)，全長約40km。其中津漢公路標段位于薊汕高速公路（京津高速-港城大道）工程第四標，設(shè)計范圍為K9+085.918-K12+530.400，全長約3.444公里。根據(jù)津漢公路菱形立交橋頭兩側(cè)地質(zhì)條件、填土高度和施工周期，工程對橋頭兩側(cè)采用高壓旋噴樁進行處理。

2 沿線自然條件

2.1 氣象條件及地形地質(zhì)

工程區(qū)域?qū)倥瘻貛О霛駶櫋敫珊导撅L氣候。四季分明，春季干旱多風，夏季溫高濕重，秋季晴朗清爽，冬季寒冷干燥。工程場地位于天津市東麗區(qū)境內(nèi)，路線沿途經(jīng)過農(nóng)田及魚塘等，場地地形較為平坦，地貌單元屬沖積～海積濱海平原。

2.2 水文地質(zhì)

工程場地內(nèi)淺層地下水主要為第四系孔隙潛水，主要賦存于第Ⅰ海相層及以上土層，該層潛水主要由大氣降水補給，以蒸發(fā)形式進行排泄?？辈彀l(fā)現(xiàn)場地內(nèi)淺層潛水水位埋深0.1～1.5m，標高0.92～3.13m，地層滲透性地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

3 高壓旋噴樁

采用高壓旋噴樁加固特殊地基，其原理主要體現(xiàn)在：利用旋噴管噴射的高壓旋噴流切割土體，旋噴流以脈沖的形式?jīng)_擊土體，使土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞并出現(xiàn)空洞；在高壓旋噴樁施工過程中，通過鉆桿不停旋轉(zhuǎn)、提升，在噴射流后形成一定的空隙，在噴射壓力的作用下，迫使土體顆粒向噴嘴的相反方向移動，在其與土體中的漿液混合后發(fā)生化學反應從而形成整體性較強的團聚固結(jié)體；高壓噴射流在切割破碎土體時，在破碎帶邊緣存在部分剩余壓力，該剩余壓力對周圍的土層具有一定的壓密作用。

高壓旋噴樁施工時可根據(jù)實際工程需要和機具設(shè)備等條件分為單管、雙管及三管（見圖1）。其中單管高壓旋噴樁施工時僅噴射高壓水泥漿液一種介質(zhì)；雙管高壓旋噴樁施工時可噴射混合的壓縮空氣和高壓水泥漿液兩種介質(zhì)，其中外噴嘴噴射0.7MPa的壓縮空氣，內(nèi)噴嘴噴射20MPa的高壓水泥漿液；三管高壓旋噴樁施工時可混合噴射壓縮空氣、高壓水流和水泥漿液三種介質(zhì)，在40MPa的高壓水流周圍環(huán)繞噴射0.7MPa的筒狀壓縮空氣，再另由泥漿泵注入2～5MPa的水泥漿液。

4 高壓旋噴樁施工工藝

4.1 工藝流程

測放樁位→鉆機就位→鉆孔→清孔→移鉆→空壓機送風、高壓泵送水→插入高噴管→高壓泵送漿液→高壓旋噴作業(yè)→孔口充填→清洗設(shè)備→搬遷

4.2 工藝步驟

4.2.1 鉆機就位及鉆孔

圖 1 高壓旋噴樁施工

為使鉆頭對準孔位中心，鉆機應平穩(wěn)牢固地安置在預先設(shè)計好的孔位上，且在鉆機就位后還應作水平校正，以保證鉆孔達到要求的垂直度。樁孔的中心位置應先用鉆頭鉆一直徑127mm的鉆孔，作為插入高壓旋噴管的導孔，同時要求鉆孔的實際深度應超過設(shè)計深度0.3～0.5m。鉆孔施工時需采取措施防止鉆孔傾斜，可適當加長巖芯管長度。在鉆進過程中每加一次鉆具就應找平一次，以保證鉆進中孔位偏差＜5cm，孔斜率＜1%。鉆進過程中若出現(xiàn)嚴重漏漿或孔口不返漿時，可采取向鉆孔內(nèi)填充堵漏材料或提高泥漿濃度、泥漿中摻砂等措施予以補救，直至孔口正常返漿后再繼續(xù)鉆進。

4.2.2 制漿

工程中注漿材料采用普硅42.5號水泥與清水攪拌混合后制成水泥漿液，每延米水泥用量為200kg，其水灰比為1:1，水泥漿液在符合要求后通過高壓泥漿泵進行注漿。水泥漿液在進入高壓泥漿泵實施施噴前，需進行過濾處理，同時為保證高壓旋噴機在施工時能夠正常工作，在高壓旋噴管搭接好以后，入孔前應先在地面上進行試噴。

4.2.3 旋噴灌漿

將旋噴管下放至預定標高后，待各項壓力參數(shù)和流量參數(shù)均滿足要求，且孔口已返出水泥漿液時，接通泥漿泵自下向上進行旋轉(zhuǎn)噴漿，并將鉆孔中泥漿及時清理排出。在旋噴過程中，旋噴管需達到預定的噴射壓力并開始噴漿后，再穩(wěn)步提升旋噴管，以防止折斷旋噴管。當噴嘴下放至設(shè)計標高時，應在原位進行約10s旋轉(zhuǎn)，待孔口正常冒漿后再緩慢提升鉆桿，同時為確保高壓旋噴樁底部的噴射質(zhì)量，對樁底部1.0m范圍內(nèi)應適當增加旋噴管的噴漿時間。高壓旋噴樁施工時，鉆桿的提升和旋轉(zhuǎn)應連續(xù)進行。施工過程中的廢漿應予以充分利用，可采用在相鄰樁之間開挖一定深度的漿液存儲溝（寬

0.6 ～0.8米，深0.8～1.0米），待漿液凝固后形成具有一定強度的樁間橫系梁，以增強各樁間的共同作用，提高地基的承載能力。

5 質(zhì)量控制措施

（1）施工過程中漿液應拌和均勻，不得有結(jié)塊，同時要求漿液停滯時間不得過長或發(fā)生離析。灌漿過程中若發(fā)生串漿，則應首先填堵串孔，待其結(jié)束后，盡快進行串孔的噴射。

（2）高壓旋噴注漿過程中，要時刻留意冒漿情況，以及時了解鉆孔中的土層性質(zhì)和旋噴效果，驗證旋噴參數(shù)是否合理。冒漿量小于注漿量的20%時，可視為正?，F(xiàn)象，若冒漿量超過注漿量的20%或者完全不冒漿時，則要及時查明原因并采取相應的技術(shù)措施。

（3）當鉆孔內(nèi)出現(xiàn)嚴重漏漿時，應及時向孔內(nèi)填充土、粗砂等堵漏材料，并降低水壓力和流量，在噴射水流中加入速凝劑，同時可提高漿液濃度或進行原地灌水泥粘土漿或水泥砂漿進行處理，待孔口冒漿正常后，方可繼續(xù)施工。

（4）構(gòu)造物基底的樁頂高程應根據(jù)構(gòu)造物基底高程進行確定，同時應考慮鑿除上部50cm軟樁頭后的影響。當樁頂接近設(shè)計標高時，為保證樁頭的施工質(zhì)量，鉆桿應穩(wěn)步緩慢自地面以下1m噴漿旋轉(zhuǎn)提升出地面。噴射注漿至設(shè)計頂面后需待水泥漿從孔口退出后，方可停止送漿。

（5）高壓旋噴樁在成樁28d后，才可開始路基基槽開挖，同時鑿除上部50cm的軟樁頭。

結(jié)語

橋頭路基沉降是高速公路建設(shè)中的常見問題，其主要原因是隨著交通量的劇增，導致橋頭兩側(cè)路基病害的頻發(fā)。針對高速公路中橋頭兩側(cè)出現(xiàn)的路基沉降問題，道路修建時采用高壓旋噴樁施工方法對橋頭兩側(cè)路基進行處理，可有效提高路基的承載能力，減少橋頭路基病害的發(fā)生，具有較高的實際應用價值。

[1]鄭新軍. 高速公路路基高壓旋噴樁處治施工技術(shù)[J]. 中國西部科技,2015,06:46+79.

[2]李紅利,毛海雷. 公路軟基處理中單重管高壓旋噴樁施工工藝[J]. 技術(shù)與市場,2014,04:154+156.

[3]趙雁. 軟基處理高壓旋噴樁施工控制[J]. 河南建材,2013,04:141-143.

[4]陳國輝,龐雙喜. 高壓旋噴樁施工技術(shù)探析[J]. 科技創(chuàng)新與應用,2013,20:229-230.

[5]夏德雙. 高壓旋噴樁施工工藝[J]. 中國建筑金屬結(jié)構(gòu),2013,18:82-83.

[6]邊好強. 某國道高速公路高壓旋噴樁軟基加固技術(shù)應用分析[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2012,01:74-75.

[7]秦美榮. 高壓旋噴樁施工技術(shù)在軟路基處理中的應用[J]. 上海鐵道科技,2012,01:100-101+52.

TU75

B

1007-6344（2016）02-0178-02