漿噴樁技術在公路軟基治理工程中的應用分析

彭濤

摘要 案例在應用漿噴樁工藝進行軟基礎改造應用中，堅持基本工藝基礎上，基于噴漿量關鍵影響因素確認表，有針對性地改進和實施漿噴樁施工。文章梳理介紹相關漿噴樁工藝、噴漿量影響因素確認表及漿噴樁工藝改進工程應用等內容，對同類漿噴樁工程應用有技術參考價值。樁體完整性低應變測試結果顯示，隨機抽取25根樁，其中一類樁20根，二類樁5根，不存在三類樁、四類樁。

關鍵詞 公路工程；軟基處理；漿噴樁工藝；應用研究

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）16-0081-03

0 引言

漿噴樁是通過專用設備將水泥漿送至鉆孔巖土層中，再借助攪拌設備將其與原土層攪拌混合，令水泥漿與巖土層有效結合，在短時間內形成固態(tài)柱體，使軟土地基變得具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的復合基礎結構層，從而達到加固原巖土層，構成復合基礎結構的工程軟基礎改造技術，該技術在提高軟基礎承載力和控制軟基礎沉降上具有優(yōu)勢，因此在公路工程軟基礎治理中時見應用[1]。案例是一個應用該技術進行軟基礎改造應用較多的公路工程，在工程應用中，除堅持基本工藝基礎上，特別對影響漿噴樁實現(xiàn)質量的環(huán)節(jié)因素進行系統(tǒng)深入的分析，形成噴漿量關鍵影響因素確認表，以有針對性地改進和實施漿噴樁施工操作，較好地保證了漿噴樁工藝和工程質量。這里結合工程實踐，梳理介紹相關漿噴樁工藝、噴漿量影響因素確認表及漿噴樁工藝改進工程應用等內容，以期對同類漿噴樁工程應用有所借鑒。

1 案例簡介

某公路工程沿線土層為多層結構，大量存在和分布著液化巖土層、飽和砂土層和淤泥層，地下水豐富，土質壓縮系數(shù)較大。為加強軟土基礎改造，工程大量采用漿噴樁工藝，經統(tǒng)計，工程采用漿噴樁工藝的總量達到165 500 m，其中一分部的漿噴樁工程量為4 500 m，二分部的漿噴樁改造工程量410 000 m，三分部的漿噴樁改造工程量為450 000 m，四分部的漿噴樁工程量為790 000 m。

2 漿噴樁工藝及工程應用

2.1 漿噴樁傳統(tǒng)工藝方法

2.1.1 工前準備

（1）在施工前，應存儲符合質量標準的水泥，必須附有質量文件和工廠報告。在使用前，必須現(xiàn)場取樣并進行檢查，經項目監(jiān)理確認無疑后，方可使用水泥。

（2）施工前，技術人員必須進行實地考察，然后進行水泥配合比的室內配合比試驗，以得到準確的配合比。每延米水泥用量應為15.50%，每延米水泥質量55 kg，水灰比應根據試樁試驗結果確定設計要求是0.45～0.55。

（3）項目監(jiān)理應明確分工，并購置施工所需的硬件設備。

（4）施工前整平場地，清理去除障礙物。如場地低處有需要填補的地方，則需使用質量良好的填土進行回填，并進行壓實處理。

（5）在現(xiàn)場堆放水泥時，應注意墊好基礎，蓋緊覆蓋物，防止水泥潮濕。

（6）樁位放樣。根據噴錨支護樁平面布置的要求，用全站儀復核路基兩側的樁位。施工前，施工員根據工程設計圖紙，用鋼尺將樁位擺放整齊，并在確定的樁位上配置樁位固定器。樁位放線后，由技術人員進行復核，保證樁位、數(shù)量無誤。

（7）噴漿樁徑值為50.00 cm，設計要求噴漿樁呈現(xiàn)正三角形分布，A、B、C三個分區(qū)，其中A區(qū)的樁間距取為1.20 m，設計載承力180 kPa，替代率為0.157；B區(qū)的樁間距為1.50 m，設計載承力145 kPa，替代率為0.101；C區(qū)DE樁間距為1.80 m，設計載承力130 kPa，替代率為0.07（見圖1）。

（8）裝備要求。對所需機械裝備進行全面調查，檢查機械性能，發(fā)現(xiàn)存在機械故障須及時給予維修，以保證施工用機械設備處于良好狀態(tài)。

（9）鉆機操作。人員進場后，首先調試攪拌機，待攪拌機各項指標正常后，開始就位工作。

2.1.2 鉆機定位

（1）鉆機組裝完成后，應進行調試，檢查符合鉆機架高度復核要求后，定位鉆機，將鉆機移至樁位固定器以實施樁位復核。

（2）鉆機隊長操作鉆機行駛到樁位，根據地表平整度調節(jié)鉆機底盤，保持架體垂直和鉆機整體穩(wěn)定。

（3）鉆機對準了樁位以后，須測量樁位是否有誤差，允許樁位偏差應低于50 mm。

2.1.3 控制樁體垂直度

（1）確定噴漿樁垂直度時，須配合鉆機的桿架垂直度測量，檢測垂直度時，在噴漿樁的鉆桿上掛吊線錘，保證吊線傾角值≤1.00%，吊線錘的放線長度≥2.00 m。

（2）上述就緒后，管理人員站鉆旁再次檢查，以確認電動鉆桿的垂直度≤1.00%后，才可以開工。

2.1.4 攪拌頭下沉

（1）將攪拌頭對準樁位，鉆機操作手調整機身水平，確保立軸垂直，機架水平并墊穩(wěn)。檢測完畢后，啟動攪拌機，預攪拌下沉，然后用空氣鉆進，防止泥漿堵塞噴孔，然后重新整平鉆機。為保證垂直鉆孔，導架垂直度采用吊垂球法控制。鉆機運轉正常后，打開攪拌開關，旋轉鉆桿，切土鉆孔。設計鉆速需低于1.00 m/min，施工應用通?？刂圃?.50～0.80 m/min。鉆進過程中，需要記錄不同土層的現(xiàn)場水泥漿用量。鉆孔達到設計深度后，施工員將檢查孔深，核實后方可進行攪拌和提升。

（2）作業(yè)開始前，通過鉆桿長度測量并在鉆桿上劃出明顯的鉆孔刻度線以控制鉆孔深度，以保證噴漿樁的實際樁長。灌注樁施工后轉移到下一個樁位時，需要從平臺液壓支腿處測量支腿底部的高度，以防止支腿高度差的變化導致鉆孔深度誤差。

2.1.5 制備漿液

（1）水泥漿應按設計水泥用量和設計水灰比進行配制攪拌。水泥漿應用泥漿攪拌機攪拌5 min以上后，現(xiàn)場用稠度儀檢測泥漿的稠度，用泥漿比重計測量水泥漿的比重。配制單樁水泥漿時，應按量配制足夠的水泥漿，噴灑均勻，可一次性使用。不得將配制好的水泥漿置放過久，超出2 h的泥漿不得使用。

（2）水泥漿攪拌中，操作人員應隨時觀察泥漿的比重狀態(tài)。泥漿拌好后，操作人員應核實水泥用量，以參考驗證水泥用量。應隨時攪拌噴漿池，防止水泥漿發(fā)生離析。

2.1.6 提升噴漿與攪拌

機手應通知現(xiàn)場監(jiān)督和作業(yè)員確認起點。確認后即可開始施工。機手操作攪拌機，當鉆機達到設計孔深時，旋轉鉆頭，打開輸漿閥，將攪拌好的水泥漿噴向鉆孔，噴灑和提升鉆桿嚴禁中途停歇。旋噴提升過程中，應穩(wěn)定灌漿壓力在0.50 MPa，根據0.750 m/min和55.00 r/min，速度運轉，直到樁長符合設計要求。

2.1.7 拌攪

當鉆頭提至離原地表約為20 cm時，便以0.750 m/min和55.00 r/min速度噴漿，邊攪拌直到樁底，然后持續(xù)噴漿1～2 min，反轉攪拌鉆頭，以同樣的速度攪拌均勻，然后慢慢提離地面，當攪拌機即將拔出地表時，停止起吊，攪拌10 s，以利于保持樁頭完整性。在施工中，需要搜集資料，記錄施工完成情況。重新復合時，需要不斷攪拌，避免噴嘴堵塞。攪拌機運行過程中產生的廢漿應集中處理，不得隨意排放，避免污染環(huán)境。

2.1.8 機具移位與清洗

移動噴漿樁鉆機，對準下一個噴漿樁位置，重復前述過程。

完成漿噴樁施工后，內外清理攪拌機，不允許有水泥漿、殘土駐留。

2.2 噴漿量影響因素確認表

噴漿量影響因素確認表是案例工程在保證漿噴樁施工質量過程中，在漿噴樁正式操作前，通過既往工程經驗總結，所獲得的易于導致漿噴樁質量問題的噴漿量影響因素分析列表（見表1）[2]。找出既往漿噴樁噴漿量作業(yè)易于出現(xiàn)質量問題的技術環(huán)節(jié)，列表明示并據以規(guī)范操作過程，是案例工程優(yōu)化漿噴樁工藝的一處有意義的探索。

2.3 因素表影響下的漿噴樁工藝控制

（1）對現(xiàn)場作業(yè)人員加強質量教育。針對可能存在的部分現(xiàn)場作業(yè)人員質量意識不強的狀況，建立執(zhí)行技術交底制度和班前質量培訓制度，宣傳講清質量問題，并明確處罰措施。通過質量意識提醒、質量標準講清和罰則警示約束在先，引導保證噴樁工藝質量落實。

（2）適當配設現(xiàn)場監(jiān)控裝備。現(xiàn)場設置遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實施24小時質量監(jiān)控和質檢。質量管理人員通過監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)督，利于保證單樁鉆入深度和成樁時程控制。

（3）引入制漿智能設備。為了水灰比優(yōu)化準確，工程中使用了全自動智能制漿設備，可以根據設定的水灰比控制水泥的稱量和用水量，精確投料和攪拌。智能制漿裝備是一套智能攪拌水泥漿系統(tǒng)，主要包括高壓水管道、水泥密封壓力罐、傳感器、電磁閥、智能控制系統(tǒng)、攪拌電機等。智能制漿設備的輸入端與密度傳感器連接，密度傳感器可以保證感受器輸出信號以及輸出端與電磁線圈連接，通過編程控制水泥和水的用量和排出速度。用智能鑰匙控制電磁閥開關時間和水泥漿用量。智能制漿設備的應用，大大提高了水灰比精度和水泥漿攪拌效率。引入智能設備后，機械化程度更高，人工攪拌少，制漿可控性更強，對環(huán)境污染少，場地干凈整潔。智能制漿設備的使用方法大致如下：密封壓力罐中存儲散裝水泥，施工中所需的水儲存在一個密封的水箱中、智能控制系統(tǒng)與水泥罐連接，水泥與拌和水的用量及出入速度可由程序控制。水泥罐借助高壓管道將水泥壓加至制漿桶，制漿桶連接有液壓管道。智能系統(tǒng)啟動時，攪拌機同時攪拌加水的水泥，自動運行制漿功能[3]。

（4）鉆機標配有深度計與進尺刻度。為了操作手準確判別進鉆速度與達到深度，同時便于遠程監(jiān)控直觀地判斷進鉆速度與達到深度，鉆機上須明確標注深度刻度，通過不同顏色區(qū)別代表進尺量。

3 漿噴樁工藝效果驗證

3.1 靜載豎向抗壓測試結果

上述漿噴樁工藝取得了良好的工藝效果，靜載豎向抗壓測試結果顯示：25#試樁最高載荷410 kPa，最大反彈量3.15 mm，最大移位4.25 mm，回彈率74.12%。136#測點的最大載荷410 kPa，最大移位7.43 mm，最大反彈力1.79 mm，反彈率24.09%。231#測點的最大載荷410 kPa，最大反彈量為3.62 mm，最大移位13.36 mm，反彈率27.10%。

Q-S曲線與S-lgt曲線分析顯示，編號25#樁分8個階段加載，最大荷載值為800 kN，最大荷載值對應的沉降量為18.84 mm，最大彈性2.9 mm，最大載荷所對應的樁頂沉降明顯低于設計規(guī)定的40 mm，所以最大荷載值可確定為單樁極限承載力800 kN。編號136#試樁分八個階段加荷，最大加荷值為800 kN，所對應的沉降量28.24 mm，最大回彈3.38 mm，最大載荷值對應樁頂沉降，在檢測小基樁規(guī)范中限定為40 mm，所以可以確定最大荷載值為單樁極限載承力800 kN。編碼231#試樁分為八個階段，最大荷載值為800 kN，最大荷載值對應的沉降量為14.12 mm，最大彈性4.22 mm，最大載荷對應的樁頂沉降低于基樁檢測規(guī)范定義的40 mm，所以最大荷載值可確定為單樁極限承載力800 kN。

3.2 復合基靜載檢測結果

復合地基靜載試驗表明，44#測點的最大載荷410 kPa，最大移位4.25 mm，其最大反彈量為3.15 mm，計算的反彈率為74.12%。121#測點的最大載荷410 kPa，最大移位7.43 mm，其最大反彈力1.79 mm，計算的反彈率為24.09%。222#測點的最大載荷410 kPa，移位13.36mm，其最大反彈量為3.62 mm，計算的反彈率為27.10%。

3.3 樁體完整性低應變測試結果

在低應變完整性檢測中，應根據樁體混凝土均勻性是否存在缺陷以及缺陷的嚴重程度將樁體完整性分為四個類別：

一類樁：整根樁樁體完整。

二類樁：樁體存在稍微病害，但是不影響樁體結構載承力，仍能正常使用。

三類樁：樁存在明顯缺陷。這類樁結構承載力不夠，需要處理后方能使用。

四類樁：嚴重病害，不能使用。

樁體完整性低應變檢測，首先拾取一組信號用于檢測完整性，然后增強信噪比，當樁頂受到荷載的瞬時沖擊時，擾動將以波的形式沿樁身傳播，缺陷會改變應力波運行狀態(tài)?，F(xiàn)場試驗共隨機抽取25根樁，其中一類樁20根，二類樁5根，不存在三類樁、四類樁。

4 結語

基于工程案例，該文分析介紹了所應用的漿噴樁傳統(tǒng)工藝方法和噴漿量影響因素確認表質量控制方法，找出既往漿噴樁噴漿量作業(yè)易于出現(xiàn)質量問題的技術環(huán)節(jié)，列表明示并據以規(guī)范操作過程，是案例工程優(yōu)化漿噴樁工藝的有意義探索。文中詳細介紹了因素表影響下的漿噴樁工藝控制過程和具體控制實施要點。文中通過漿噴樁靜載豎向抗壓測試、復合基靜載檢測和樁體完整性低應變測試結果，驗證了該漿噴樁工藝的技術適用性，對同類公路軟基礎改造工程應用有工程借鑒和實用意義。

參考文獻

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