高壓旋噴樁在高速公路施工中的應(yīng)用

郭少杰

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，四川成都 300350）

高壓旋噴樁在高速公路施工中的應(yīng)用

郭少杰

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，四川成都 300350）

在高速公路施工過程中經(jīng)常會遇到軟土路基，為保證施工質(zhì)量，需要對公路軟土路基進(jìn)行處理。以實(shí)際工程為例，采用高壓旋噴樁施工技術(shù)，工程完工后取得良好施工效果。

高壓旋噴樁；測量放樣；技術(shù)參數(shù)

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.67

0 前言

在高速公路工程施工過程中，高壓旋噴樁是一種常用的地基加固措施，具有輕便、操作簡單、施工成本低、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。在高速公路軟土路基中應(yīng)用高壓旋噴樁處理軟土路基，能夠固定軟土，有效降低不均勻沉降量。

1 工程概況

某高速公路工程某標(biāo)段總建設(shè)長度為4.5 km，施工過程中出現(xiàn)了一段軟土路基，在對工程進(jìn)行分析后，經(jīng)參建各方研究確定使用高壓旋噴樁技術(shù)對軟土路基進(jìn)行加固處理，總處理長度36 m，路基處理寬度31 m。旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)，樁徑≥50 cm，單樁長度12 m，樁間距1 m，水泥土樁固結(jié)體28 d單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值≥2 MPa，水泥土樁固結(jié)體28 d單軸承載力≥150 kN。

2 高壓旋噴樁加固機(jī)理

高壓旋噴樁加固機(jī)理：高壓旋噴注漿法是把與注漿管連接在一起的噴射器送到預(yù)定地層后，借助高壓泵產(chǎn)生的高壓噴射流對土層結(jié)構(gòu)形成破壞作用，從而使土粒發(fā)生分離或剝落，除小部分土粒返出孔外，大部分的土粒會在噴射流的作用下，在壓力的影響范圍之內(nèi)重新進(jìn)行排列，并被水泥漿液所膠結(jié)，從而形成性質(zhì)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高的固結(jié)體，即旋噴體[1]。從受力的機(jī)理分析，通過高壓注漿法形成的旋噴樁能夠作為樁基礎(chǔ)來使用。按照噴射方式的不同，可將噴射注漿分為單管法、雙管法和3管法3種。該工程使用的是單管法。

3 工程施工準(zhǔn)備工作

3.1 主要選配機(jī)具

該項工程主要是使用單管施工方法進(jìn)行高壓旋噴樁施工，采用的機(jī)械設(shè)備主要有以下幾種，即地質(zhì)鉆探機(jī)與高壓注漿泵、空壓機(jī)、水泥漿攪拌機(jī)等，其中鉆機(jī)的鉆桿直徑114 mm，采用1個噴嘴，噴嘴的直徑3 mm。

3.2 材料與配合比

（1）使用型號為P.O.32.5R的水泥，符合水泥使用標(biāo)準(zhǔn)。

（2）對于水泥的配合比，通過試驗得知水泥漿水灰比為。水泥的摻量為200 kg/m，做好施工過程記錄工作。設(shè)計要求在正式施工前先進(jìn)行有關(guān)的試樁施工，為保證試驗樁具有代表性，噴樁設(shè)計最大深度為18 m，取試驗樁長度為20 m。

（3）旋噴樁施工的基本參數(shù)，清水壓力10 MPa，噴漿壓力22 MPa，水灰比0.8∶1，水泥摻量200 kg/m。

4 施工工藝及技術(shù)要求

4.1 施工流程

平整場地→定孔、鉆機(jī)就位→鉆孔→安裝調(diào)試、試噴→下噴射管→制漿→高壓噴射注漿作業(yè)（噴射參數(shù)調(diào)整）→噴射作業(yè)結(jié)束→成樁（墻）→沖洗器具→移開機(jī)具→回填注漿。

4.2 施工準(zhǔn)備工作

首先清理施工路段的場地，并將地面上所有的草皮以及雜物清理干凈。然后對洼地進(jìn)行抽水與清淤處理，再根據(jù)施工設(shè)計需求采用黏性土回填洼地，并使用堆土機(jī)進(jìn)行平整處理，再做成橫坡確保排水順暢，最后再在路基兩旁修建土溝，保證場地整潔干凈。

4.3 樁位放線

在施工前應(yīng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計圖紙對施工樁位進(jìn)行確定和標(biāo)志，結(jié)合施工順序做好標(biāo)記編號。接著利用小木樁在施工現(xiàn)場準(zhǔn)確的標(biāo)出每一個樁的具體位置。樁位的平面誤差必須控制在50 mm之內(nèi)。

4.4 機(jī)具定位

鉆機(jī)穩(wěn)定就位后首先對鉆機(jī)的水平度進(jìn)行調(diào)整，然后讓鉆頭對準(zhǔn)樁位的中心點(diǎn)，然后從2個方向?qū)︺@桿的垂直度進(jìn)行調(diào)整，誤差應(yīng)≤0.5%。

4.5 鉆孔

下鉆之前嚴(yán)格控制清水的壓力在10 MPa左右，只有這樣才能確保噴嘴不堵塞，同時還需要對土體進(jìn)行噴射處理，確保土體形成混合液，有效減少噴漿作業(yè)的阻力，全面提升樁體的施工質(zhì)量。在鉆進(jìn)施工中需隨時針對鉆桿的垂直度進(jìn)行測量，若出現(xiàn)垂直度偏差現(xiàn)象時需及時使用相應(yīng)的措施予以處理[2]。如果鉆孔施工的深度已經(jīng)滿足設(shè)計需求，可立即停止鉆進(jìn)作業(yè)。鉆孔施工結(jié)束的同時，也要確保插管作業(yè)順利完成。

4.6 漿液拌置及噴漿作業(yè)

（1）灰漿的制作流程。嚴(yán)格按照施工工程的設(shè)計需求進(jìn)行施工，每米的有效樁需要損耗200 kg灰漿。施工前期必須要按照設(shè)計需求用量進(jìn)行灰漿制作，在制作過程中充分?jǐn)嚢杌覞{，控制攪拌時間≥15 min，若是灰漿攪拌時間不充足則無法進(jìn)行使用，對于超過初凝時間的灰漿也應(yīng)禁止投入使用?；覞{在使用前需要進(jìn)行必要的過濾，以防在施工過程中對噴嘴形成堵塞。

（2）旋噴管下降到指定深度、灰漿制作完成后則可以開始旋噴作業(yè)，該工程的旋噴作業(yè)根據(jù)由下至上順序開展。在旋噴施工中需認(rèn)真根據(jù)實(shí)際狀況嚴(yán)格控制好旋噴速度和提升速度，而實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度和提升速度必須要根據(jù)冒漿的實(shí)際狀況進(jìn)行調(diào)整。對旋噴管拆卸作業(yè)過程中必須要以最快速度完成各項工作，并且旋噴管間的搭接長度應(yīng)＞0.2 m。在旋噴施工過程中必須要安排專門的監(jiān)督人員檢查各項指標(biāo)參數(shù)，其中需要重點(diǎn)檢查漿液的初凝時間和注漿流量以及提升速度等，在高壓旋噴施工過程中需要確保噴射注漿壓力在22 MPa，旋噴過程中提升鉆桿，提升速度保持在20～25 cm/min，注漿旋轉(zhuǎn)速度保持在20～25 r/min。

（3）提速控制。在施工中需按照施工工程的實(shí)際狀況來設(shè)置提升速度，一是有效提升樁的端部承載力，當(dāng)?shù)竭_(dá)樁端位置時需展開噴漿作業(yè)，并且保證脫檔噴漿作業(yè)的時間＞30 s。采用此種方式展開作業(yè)能夠確保樁底部實(shí)現(xiàn)最大樁地直徑。二是采用2擋提升速度，同時也是正常成樁的提升速度。

4.7 機(jī)具的沖洗

高壓噴槍施工結(jié)束后需及時拆卸注漿管等機(jī)具，然后全部清洗施工工具，徹底清洗干凈機(jī)具內(nèi)部的漿液。其中沖洗方法是將漿液換成清水，并在地面上進(jìn)行沖射，直到漿液被全部沖洗干凈為止。

5 施工質(zhì)量檢查

成樁28 d后進(jìn)行鉆芯取樣，然后進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，分別從樁基的上部、中部和下部3個部分取試件。試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度如果超過3 MPa,則達(dá)到了設(shè)計要求。同時鉆芯取樣對樁長、旋噴的均勻性進(jìn)行檢查。經(jīng)過檢查證明試驗樁芯樣均勻，沒有出現(xiàn)斷樁的情況，樁長也達(dá)到了施工要求。對單根旋噴樁進(jìn)行荷載試驗后，承載力達(dá)到設(shè)計要求，施工效果良好。

6 結(jié)束語

高壓旋噴樁的主要優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，施工便捷性強(qiáng)，施工成本低，在高速公路施工特別是軟土路基的處理廣泛應(yīng)用。探討高壓旋噴樁對軟基進(jìn)行加固處理的施工工藝，工程施工后加固效果良好，有效解決了軟土地基不均勻沉降的問題，同時也可節(jié)省投資，提高施工效率。

［1］董俊華.京秦二通道CFG樁與高壓旋噴樁復(fù)合地基效果分析［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2013.

［2］張鑫.高壓旋噴樁在高速公路軟弱地基中的應(yīng)用研究［D］.西安：西安科技大學(xué)，2007.

U415.6

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〔編輯 利 文〕