橋梁工程濕噴樁施工技術(shù)

王新穎

（涿州市交通運(yùn)輸局公路工程管理站，河北 涿州 072750）

1 工程概況

某橋梁工程所在地區(qū)地形地貌簡(jiǎn)單，地面高程為13.3～16.9m，主要巖性為粉土、粉質(zhì)黏土、黏土等，且局部地段黏土分布在地表，砂、細(xì)砂分布于18 m以下。軟土、軟弱土分布較為連續(xù)，頂部埋深1～7m，厚1～5m。終點(diǎn)埋深較淺，厚度較薄。地質(zhì)不良地段長(zhǎng)2 480m，橋頭30m 范圍內(nèi)采用濕噴樁處理，濕噴樁總長(zhǎng)共計(jì)61 860 延米。由于濕噴樁施工屬于高壓噴射注漿施工技術(shù)范疇，主要通過(guò)水泥加固土基的方式，利用機(jī)械設(shè)備開展深層攪拌處理，讓軟土和水泥發(fā)生一系列化學(xué)與物理變化，形成穩(wěn)定性好、整體性強(qiáng)的復(fù)合地基結(jié)構(gòu)。濕噴樁是水泥深層攪拌樁的一種結(jié)構(gòu)形式，主要施工設(shè)備為專業(yè)工程鉆機(jī)，施工中利用有葉片的鉆頭逐步向下旋轉(zhuǎn)切割土體到達(dá)規(guī)定的深度位置，然后應(yīng)用樁載葉片上的噴嘴進(jìn)行水泥漿噴射施工。施工中，鉆頭要達(dá)到高速旋轉(zhuǎn)的要求，不斷地提升鉆進(jìn)速度。高壓射流要在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行土體破壞，并和水泥漿液充分混合。水泥漿與土體混合物經(jīng)過(guò)膠結(jié)反應(yīng)后形成強(qiáng)度合格的圓柱體，促進(jìn)地基承載力提升。

2 橋梁工程濕噴樁施工技術(shù)

2.1 濕噴樁施工準(zhǔn)備工作

2.1.1 方案設(shè)計(jì)

嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)方案，做好現(xiàn)場(chǎng)布置的各項(xiàng)工作。在填充導(dǎo)管內(nèi)安裝隔水設(shè)施前，應(yīng)對(duì)混凝土輸送管路及容器進(jìn)行灑水潤(rùn)濕處理。為保證灌注質(zhì)量，儲(chǔ)料斗應(yīng)儲(chǔ)滿混凝土后方可灌注混凝土。

2.1.2 混凝土運(yùn)輸和傳送

通過(guò)專用混凝土運(yùn)輸車將拌制好的混凝土運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，注入料斗，由吊機(jī)提升。施工過(guò)程中應(yīng)有專人指揮，準(zhǔn)備就緒后將隔水栓和閥門同時(shí)打開進(jìn)行封底。隔離栓采用鋼板，用細(xì)鋼絲繩牽引，由吊機(jī)起吊。

2.1.3 排水工作

在工程實(shí)施前，開挖明溝作為排水設(shè)施，確保排水通暢，能及時(shí)排出內(nèi)部積水，降低地下水位。

2.1.4 場(chǎng)地平整和測(cè)量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，清理表面雜物與障礙物。按照設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行測(cè)量放線作業(yè)，確定施工樁體位置，為工程順利實(shí)施提供基礎(chǔ)。

2.1.5 材料準(zhǔn)備

施工選用42.5 等級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥材料，通常水泥用量為每米樁長(zhǎng)50kg 為最佳。首盤混凝土方量按下式進(jìn)行計(jì)算：

式（1）中：V為首盤混凝土需用量（m3）；D為樁孔直徑（m）；d為導(dǎo)管內(nèi)徑（m）；h1為管內(nèi)混凝土面高度達(dá)到埋置深度h2時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外（或泥漿）壓力所需的高度（m）；h2為導(dǎo)管初次埋置深度，一般不小于1.5m；h3為樁底至導(dǎo)管底的間距，一般為0.3～0.4m，本工程取0.4m；HW為孔內(nèi)泥漿深度（m）；γW為孔內(nèi)泥漿重度（kN/m3），取γW=11kN/m3；γC為混凝土重度（kN/m3），取γC=24kN/m3。

該工程混凝土初灌量計(jì)算結(jié)果如表1 所示。綜合分析噴入量數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理取樣分析，確定配合比，并通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定相關(guān)參數(shù)。

表1 混凝土初灌量

2.2 施工工藝

在濕噴樁技術(shù)應(yīng)用階段，需要根據(jù)橋梁工程項(xiàng)目實(shí)際情況，嚴(yán)格控制施工工藝，保證施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

2.2.1 樁機(jī)安裝

樁機(jī)調(diào)試符合運(yùn)行條件后，開始項(xiàng)目施工。通過(guò)起重機(jī)等將樁機(jī)安裝到規(guī)定位置，保證后續(xù)施工順利進(jìn)行。

2.2.2 水灰比控制

使用容器準(zhǔn)確測(cè)量用水量，保證數(shù)據(jù)精度合格，不影響配合比。施工選用P·O 42.5 級(jí)及以上的低細(xì)度水泥，保證混凝土具有良好的和易性、流動(dòng)性；除使用高效減水劑、緩凝劑外，不得摻加其他任何外加劑，外加劑的品種應(yīng)與所用水泥相匹配。混凝土初凝時(shí)間不短于4h，坍落度控制為18～22cm。

2.2.3 鉆進(jìn)施工

施工中，鉆進(jìn)速度為0.8m/min、提升速度為1m/min、攪拌速度30 轉(zhuǎn)/s 來(lái)控制。噴漿壓力為0.25～0.4MPa，管道提升以及復(fù)拌時(shí)則將壓力控制為0.10～0.20MPa。值得注意的是，在鉆進(jìn)施工環(huán)節(jié)，不僅需要保證鉆進(jìn)壓力，還需要對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程質(zhì)量進(jìn)行全面管控，要求施工人員在鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)格按照工藝規(guī)范進(jìn)行操作，根據(jù)地層軟硬度適當(dāng)調(diào)整鉆進(jìn)速度，提高工程效率。在鉆進(jìn)施工過(guò)程中，施工人員需要對(duì)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)力度大小進(jìn)行有效控制，避免振動(dòng)力度過(guò)大造成相鄰孔洞坍塌，為此通常在鉆進(jìn)過(guò)程中需要保證在相鄰樁孔位置混凝土澆筑施工完成1d 時(shí)間內(nèi)不能進(jìn)入下一道工序。

如果開孔采用人工填土施工處理方法，則需要對(duì)以下幾個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行確認(rèn)：首先，在鉆孔施工正式開始前，需要將黏土材料直接填入孔口，同時(shí)需要將顆粒直徑大小超過(guò)15cm 的片石材料直接加入其中，然后對(duì)樁體頂部位置進(jìn)行全面拋平處理。在這一施工環(huán)節(jié)需要確保泥漿比重在1 以內(nèi)，同時(shí)在鉆孔施工高度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的1.0m 后，進(jìn)行后續(xù)材料回填處理。

2.2.4 噴漿施工

對(duì)正攪拌機(jī)頭和設(shè)計(jì)樁位，然后開啟電機(jī)，在攪拌機(jī)頭轉(zhuǎn)速達(dá)到要求后，在旋切土的同時(shí)進(jìn)行下沉操作，并立即噴漿施工，直至達(dá)到規(guī)定作業(yè)深度。在第一次噴漿作業(yè)后，噴漿量應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)總量的60%～80%。施工到樁底后，在攪拌的同時(shí)緩慢提升，同時(shí)利用電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。若噴漿量沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)要求，要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿，直至到達(dá)距離地面30 cm 的位置。為了使樁體成型并符合均勻性要求，需要再次攪拌直通樁底，然后從樁底進(jìn)行攪拌作業(yè)，緩慢地向上提升，到距地面30cm 以下位置停止，以達(dá)到工程結(jié)構(gòu)要求。對(duì)于地面以下30cm 位置沒(méi)有進(jìn)行水泥噴漿的土壤結(jié)構(gòu)，需要及時(shí)進(jìn)行水泥土回填壓實(shí)處理，保證結(jié)構(gòu)性能合格。

合理控制兩次噴漿（下鉆噴漿的目的是防止噴漿口堵塞）的噴漿量，避免出現(xiàn)二次復(fù)攪未完成漿液用完或復(fù)攪已完成而漿液未用完的現(xiàn)象。漿液未用完意味著沒(méi)有達(dá)到樁身水泥的每米摻量，提前用完則需要補(bǔ)漿導(dǎo)致成本增加。在施工中，要嚴(yán)格控制鉆機(jī)下鉆深度、漿噴高程及停漿面，確保噴漿長(zhǎng)度和水泥漿液噴入量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如果出現(xiàn)斷漿情況，則必須要在3h 內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)噴，重疊復(fù)噴50cm 以上，超過(guò)3h 則需按照規(guī)定重新補(bǔ)打。

3 濕噴樁質(zhì)量控制要點(diǎn)

為了保證整體工程施工質(zhì)量達(dá)到要求，需做好施工過(guò)程控制，對(duì)偏差給予高度重視，合理調(diào)整裝備，同時(shí)在混凝土澆筑過(guò)程中，嚴(yán)格按照一次性連貫澆筑的原則進(jìn)行作業(yè)，以提高澆筑的整體性。

3.1 做好試樁控制

各個(gè)施工點(diǎn)在項(xiàng)目開展前要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試樁工作，確定施工參數(shù)以便于后續(xù)項(xiàng)目的開展。該工程施工中還需考慮單樁承載力和地基地承載力，并對(duì)水灰比、外參劑用量等進(jìn)行綜合優(yōu)化，保證施工參數(shù)滿足工況需求。

3.2 水泥進(jìn)場(chǎng)控制

禁止使用任何不合格材料，必須對(duì)水泥材料進(jìn)行復(fù)試檢測(cè)，避免發(fā)生漿液離析。在放漿前需要充分?jǐn)嚢?0s 才能導(dǎo)入儲(chǔ)漿筒。水泥漿配比設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行拌和，保證每一根樁體能獨(dú)立完成，漿液需要在3h 之內(nèi)用完。

3.3 提升攪拌強(qiáng)度

攪拌時(shí)要不斷提升攪拌強(qiáng)度，復(fù)攪時(shí)按照一次成型的施工原則，避免漿液稀釋問(wèn)題出現(xiàn)。此外為了提高整體工程項(xiàng)目質(zhì)量，針對(duì)施工過(guò)程可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題要有緊急預(yù)案，保證施工安全。

3.4 鉆頭檢查

鉆進(jìn)時(shí)要隨時(shí)觀察，以免出現(xiàn)堵塞或泄漏問(wèn)題，控制鉆頭誤差。若出現(xiàn)鉆頭磨損，需要更換鉆頭以確保施工質(zhì)量。

3.5 漿液泵送

漿液泵送時(shí)需要遵循持續(xù)作業(yè)原則，中途不能停止，一旦出現(xiàn)斷漿情況則馬上停止提升操作，待處理完畢后，再進(jìn)行后續(xù)施工。

3.6 樁位施工順序

科學(xué)設(shè)置樁位施工順序，先安排四周樁體，使其能成為一個(gè)密封區(qū)域，然后不斷向中心區(qū)域施工，確保整體工程質(zhì)量。

3.7 樁位偏差控制

為了使?jié)駠姌洞怪倍确弦螅瑧?yīng)確保吊樁設(shè)備平整度與導(dǎo)向架垂直度合格。垂直度偏差要求在1.5%以內(nèi)，樁位偏差要求在5cm以下。

3.8 補(bǔ)噴控制

加強(qiáng)質(zhì)量管控，使鉆機(jī)下鉆速度、噴漿高程、停漿面等符合工程要求，保證噴漿長(zhǎng)度與水泥漿噴入量符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于因意外原因?qū)е聰酀{的情況，應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)噴作業(yè)，重疊復(fù)噴超過(guò)100cm；如果間隔時(shí)間超過(guò)3 h，則需要補(bǔ)打一根樁體。整個(gè)樁體的水泥使用量要合格，將每米用漿量偏差控制在1%以內(nèi)。

3.9 質(zhì)量問(wèn)題處治

3.9.1 噴漿阻塞

（1）主要原因：水泥受潮結(jié)塊或制漿池濾網(wǎng)損壞；

（2）處理方式：改善現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)環(huán)境，及時(shí)清理殘?jiān)迯?fù)損壞的濾網(wǎng)。

3.9.2 噴漿不足

（1）主要原因：輸漿管彎折、外壓、泄漏或長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)；

（2）處理方式：做好管道維護(hù)管理工作，在現(xiàn)場(chǎng)開挖制漿池，如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，可增加泵送壓力。

3.9.3 進(jìn)尺受阻

（1）主要原因：地下存在孤石、樹根或其他障礙物；

（2）處理方式：排除障礙因素，或調(diào)整施工位置。如果遇到大型石塊堅(jiān)硬度較高，要采用爆破的方式破碎后再進(jìn)行施工。

3.9.4 速度失穩(wěn)

（1）主要原因：設(shè)備自身控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或人員操作不規(guī)范；

（2）處理方式：禁止任何不合格的設(shè)備進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)布相關(guān)管理制度和標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)人員培訓(xùn)和教育。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁濕噴樁正式施工前，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件進(jìn)行勘查，然后進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)，確定各項(xiàng)參數(shù)符合工程要求。試樁試驗(yàn)是關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，一旦確定現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)參數(shù)，不能隨意調(diào)整。濕噴樁施工作業(yè)環(huán)節(jié)，施工技術(shù)和工藝控制尤為重要，要嚴(yán)格落實(shí)施工設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理與控制，確保滿足橋梁正常運(yùn)行要求。