淺談高壓旋噴樁在高速公路軟基處理的應用

張繼強

摘 要：在高速公路建設施工中，高壓旋噴樁的融入性應用是必不可少的，在實際施工中它不僅能夠在多種惡劣環(huán)境下推進施工作業(yè)，施工流程中對操作工藝的要求更是十分簡單，在應用設備成本投入少的前提下優(yōu)勢特點則更加顯著?；诖耍疚膶Ω邏盒龂姌对诟咚俟奋浕幚淼膽眠M行了總結(jié)和分析。

關鍵詞：高壓旋噴樁;高速公路;軟基

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）12-0103-02

0 引言

隨著我國社會的發(fā)展和科學技術的進步，在公路工程施工建設過程中，各種先進的施工技術和設備的應用越來越多，但是高壓旋噴樁因為其噪音小、強度大、對環(huán)境影響小等優(yōu)勢，在一定范圍內(nèi)得到廣泛的應用。強化對高壓旋噴樁技術的運用，不僅是可以保護施工環(huán)境，有效降低噪音，更是在施工過程中，只要在施工現(xiàn)場有很小一塊的地方，就可以進行施工。旋挖高壓旋噴樁是指旋挖鉆機利用其鉆桿和鉆斗的高壓旋轉(zhuǎn)，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進壓力，通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土、和泥漿置換護壁，反復循環(huán)挖土，成孔后安放鋼筋籠并澆筑混凝土而形成的一種灌注樁。高壓旋噴樁技術主要是改變土體的形態(tài)，具體的操作步驟是：第一步，把注漿管鉆進土層之中;第二步，把超過25MPa的高壓噴射流用噴嘴噴出，破壞地基的土體結(jié)構(gòu)，按預設的計劃開成空間;第三步，漿水會把土體上面的土層沖刷下來，經(jīng)過一段時間混合在一起，形成固結(jié)體。這種樁適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層，以及一般磨盤鉆不能鉆進的卵石層，軟巖層。若采用巖芯鉆斗還可嵌入堅硬巖層。旋挖鉆孔和其他成孔方式相比，具有較顯著地優(yōu)點：成孔速度快，施工效率高（平均每天施工200米），即可進行干成孔，亦能帶泥漿鉆進，孔底沉渣少，機械化程度高，利用電腦坐標及顯示，可有效控制樁位及垂直度，成孔質(zhì)量好，減少泥漿排放，對施工環(huán)境的適應能力強。

1 高壓旋噴樁鉆孔質(zhì)量通病

1.1 偏斜孔

當鉆機安裝時，支撐不好，樁孔地質(zhì)結(jié)構(gòu)的故障不均勻，鉆孔的整體或鉆頭在鉆孔過程中偏轉(zhuǎn)，導致部分孔。應從鉆井傾斜鉆機中取出鉆孔孔，檢查鉆孔壁的狀況，如果鉆孔壁穩(wěn)定，應在施工基礎的加固范圍內(nèi)或增加鉆機的支撐面積，然后重新安裝恢復工作鉆機;鉆孔壁隨時可能塌陷，孔應重新填充到原始表面，然后當?shù)貙屿o止時，鉆孔將恢復正常。

1.2 樁孔塌陷

由于工程地質(zhì)欠佳，套管坍塌灌注，施工單位組織施工嚴重不足，灌注工程，孔洞塌陷或嚴重砂流，阮素質(zhì)量原因等粘土砂樁破碎;如果它崩潰了，它應該被拉出來，用粘土回收。施工過程中容易發(fā)現(xiàn)輕微的倒塌，當測量聲音時，發(fā)現(xiàn)局部囊性泥沙或沙漏現(xiàn)象。施工時，地質(zhì)條件淤泥，孔洞發(fā)生頻繁發(fā)生，聲測，存在砂夾雜現(xiàn)象，雖然不明顯，但也可影響樁的質(zhì)量。

1.3 縮頸

在鉆孔過程中，由于不及時焊接維修，錐形鉆磨損或再次發(fā)生或?qū)訝钆蛎浀能浲?，如粘土，頁巖，容易出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，即膨脹軟土，俗稱探土，成孔試驗無關緊要，但在開發(fā)夏布后仍然下降，需要回填鉆孔。如果不能穿孔多次，則在錐體頂部加入焊接合金鋼，重新放大孔徑，并在孔后面排出孔。

1.4 卡管

卡管現(xiàn)在也是誘發(fā)斷樁的重要因素之一。由于人造成分可選性別大，造成施工過程中混凝土混合比例誤差大，坍落度波動，干燥時稀釋后混合攪拌。當它們通過時，它們產(chǎn)生孤立的現(xiàn)象，這導致粗骨料擠壓并阻塞導管。坍落度花費少許或輸注時間過長，縮短混凝土的初始凝固時間，增加混凝土下落阻力導管，這將導致管道卡死事故，造成破碎樁。

2 高壓旋噴樁在高速公路軟基處理的應用

2.1 工程概況

甘肅省某高速公路，遇到了軟土路基，經(jīng)過綜合考慮，決定采用高壓旋噴樁對其進行處理，該項目基礎采用旋挖高壓旋噴樁后注漿工藝，樁徑為800mm，實樁長約20-21m，樁數(shù)674根樁，單根樁承載力特征值4700KN。

2.2 地質(zhì)條件

擬建場地巖土層結(jié)構(gòu)較復雜，地基巖土層劃分如下：（1）填土;（2）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;（3）粉質(zhì)粘土;（4）中細砂;（5）圓礫;（6）強風化泥質(zhì)砂巖;（7）中風化泥質(zhì)砂巖。

其中上部：（1）填土;（2）為軟土層，厚度較深;（3）中細砂層極易塌孔，下部卵石層較厚，亦易坍塌，且需進入中風化層，成孔難度較大。

2.3 施工工藝

2.3.1 鉆孔方法及鉆機選型

設計人員勘察現(xiàn)場以后設計出圖紙，測量人員再據(jù)此確定具體的樁位，施工人員根據(jù)放置好的樁位，把鉆機擺放到指定的樁位所處的地方。在正式施工之中，還要仔細比對，確保鉆機位置準確，在確認沒有絲毫誤差以后方可施工。校正后鉆機的機頭要與孔的中心點完全匹配，不管是垂直還是水平方向的誤差都要控制在5CM之內(nèi)。根據(jù)地層特點及工期要求，該項目決定采用大功率入巖型旋挖鉆機+優(yōu)質(zhì)泥漿護壁鉆孔的高效成孔工藝。施工設備選用三一SR280RⅡ型入巖旋挖鉆機。

2.3.2 場地平整

為保證樁基施工的順利進行，首先采用大型挖掘機對施工場地進行平整碾壓，并修建施工便道。

2.3.3 施工放樣

由專業(yè)測量人員根據(jù)施工需要采用全站儀測放樁位，做好標記加以保護，并報監(jiān)理復核驗收。

2.3.4 埋設鋼護筒

該場地上層覆蓋人工填土，易坍塌漏漿，在鉆孔前，應埋設護筒，起定位、保護孔口等作用。護筒用3～5mm鋼板制作，直徑為φ1000，埋入土中深度在1.2米左右，在護筒頂部開設1個溢水口，同時在護筒周邊設中心控制點。為保持護筒的位置正確、穩(wěn)定，護筒與坑壁之間應用無雜質(zhì)的粘土填實;護筒中心與樁位中的偏差不大于20mm。

2.3.5 泥漿制備

因該項目地層易坍塌，故應帶泥漿鉆進，且泥漿在鉆進過程中極為重要，起著保護孔壁，防止塌孔的作用，特別是本工程地層的特殊性，泥漿性能將直接影響成孔質(zhì)量，我們通過認真研究，仔細比對，決定采用優(yōu)質(zhì)膨潤土造漿護壁，可滿足成孔質(zhì)量。

根據(jù)地質(zhì)報告，該場地地層均為松散層，自造漿無法有效護壁，采用膨潤土造漿方能順利成孔。

（1）泥漿原材料。水：采用自來水或無污染的河水、井水。膨潤土：采用鈉質(zhì)膨潤土，用量為水的8%～20%，根據(jù)孔位的砂層厚度調(diào)整。

碳酸鈉：又稱純堿，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水率，摻入量為用水量的0.2%。

（2）泥漿拌制?，F(xiàn)場采用攪漿桶進行泥漿制備，制備時將定量的清水加入攪漿桶，然后加入相應的膨潤土攪拌，待攪拌均勻后加入純堿，稍加攪拌放入儲漿池備用。

（3）泥漿性能指標檢測。泥漿制備完成后應對泥漿各項性能進行檢測，主要檢測3項指標：1）比重：1.05～1.1;2）粘度：18～22Pa·s;3）含砂率<1%。

2.3.6 鉆孔

本工程采用3臺履帶式三一SR280RⅡ型入巖旋挖鉆機鉆機，自帶柴油機動力，行走方便，鉆進系統(tǒng)采用液壓動力頭帶動鉆桿，鉆斗切削土體，鉆桿為伸縮式，無須拆卸加接，自帶電腦坐標及顯示，可有效控制樁位、孔深及垂直度，成孔質(zhì)量好。

（1）開鉆前，應對好樁位，并檢查鉆機是否平穩(wěn)。

（2）開鉆時，應輕壓慢鉆，并及時將泥漿注入孔內(nèi)，平衡孔內(nèi)壓力，并在孔壁形成泥皮，達到護壁效果。

（3）鉆進時，鉆斗旋挖切削土體，每次進尺1米左右，將鉆斗提出孔外，甩開鉆斗底蓋倒土至指定位置，提升或下放鉆斗時應做到輕提慢放，如此反復至設計孔深。在鉆進上部土層時，應輕壓慢鉆，控制進尺，并及時補充泥漿;在鉆進下部卵石層及基巖時，應重壓快鉆，一次挖出，不可反復鉆進，以免破壞孔壁。

（4）達到終孔深度時，應將泥漿補充至護筒溢漿口位置，停滯5分鐘左右，使泥漿中的懸浮物沉淀，再下放鉆斗撈出，確保孔底沉渣滿足設計及規(guī)范要求。

3 應用效果

采用膨潤土泥漿護壁后，沒有出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，混凝土充盈系數(shù)均在1.1左右，與前期施工單位混凝土大量超方有了明顯的改善，有效保證了樁身質(zhì)量。經(jīng)檢測驗收，全部樁基均一次驗收合格，得到監(jiān)理和檢測單位肯定。

4 結(jié)語

隨著我國人口結(jié)構(gòu)的老齡化，原本性價比較高，占市場主流的磨盤鉆，因其操作環(huán)境艱苦且用工較多，將逐步被旋挖鉆機取代。如何提高旋挖鉆機的性價比及對高速公路軟土路基處理的效率是當前樁基施工中亟需研究的課題，通過本工程的成功實施，我們對旋挖鉆機在本地區(qū)高速公路軟土路基處理中的施工積累了寶貴的經(jīng)驗。

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