高壓旋噴樁施工技術(shù)在軟土地基處理中的應用研究

【摘要】在工程軟土地基處理中，傳統(tǒng)方法雖然能夠改善軟土地基的物理特性，但在成本效益、施工效率和環(huán)境影響方面卻難以滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的復雜需求。為改變這一現(xiàn)狀，需要探索出更高效、經(jīng)濟且對環(huán)境友好的新型軟土地基處理技術(shù)，如高壓旋噴樁施工技術(shù)。文中對高壓旋噴樁施工技術(shù)的特點，在軟土地基處理中的具體應用以及注意事項進行了探討。研究表明該技術(shù)應用于軟土地基處理，可有效提高地基的承載力和穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】軟土地基；高壓旋噴樁施工技術(shù)；地基處理

【中圖分類號】TU472 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）01-0156-03

0 引言

軟土地基處理關(guān)系到工程項目的施工質(zhì)量、進度與安全，因此做好軟基處理至關(guān)重要。高壓旋噴樁技術(shù)具有可快速提高軟土地基承載力和穩(wěn)定性、經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)點，適用于淤泥質(zhì)土、淤泥、可塑黏土、素填土等軟土地基處理，能夠取得良好的應用效果。

1 高壓旋噴樁施工技術(shù)與軟土特點

1.1 高壓旋噴樁施工技術(shù)概述

在操作前，需要進行測量放線、確定孔位，并使用專用鉆機造孔，造孔時應避免塌孔問題發(fā)生，可以采用泥漿護壁，同時要保證鉆孔垂直，鉆孔口徑必須比噴射管外部口徑大30～50 mm，確保噴射過程中正常實現(xiàn)冒漿[1]。根據(jù)噴射流體的不同，高壓旋噴樁工藝可分為單管法、雙管法和三管法。單管法是只使用一根注漿管進行高壓水泥漿液的噴射，形成旋噴樁，這種方法工藝簡單、成本較低，但形成的旋噴樁強度和穩(wěn)定性相對較低。雙管法是在單管法的基礎(chǔ)上增加了一根空氣管，通過同時注入水泥漿液和壓縮空氣形成旋噴樁，這種方法可以提高旋噴樁的強度和穩(wěn)定性，但成本相對較高。三管法則是使用三根注漿管，分別注入水泥漿液、壓縮空氣和水，通過三者的混合攪拌來形成旋噴樁，這種方法可以進一步提高旋噴樁的性能，但工藝復雜、成本最高。在實際應用中，應根據(jù)工程的具體要求和地質(zhì)條件選擇合適的旋噴樁工藝類型。同時，在施工過程中應嚴格控制各項參數(shù)，確保高壓旋噴樁的施工質(zhì)量和效果，有利于后續(xù)施工活動的順利進行，提高工程的施工質(zhì)量。

1.2 軟土特征

軟土地基在工程中通常帶來一系列復雜問題。首先，軟土地基的固有性質(zhì)如高含水量、低承載力以及易變形性，使其在承受建筑荷載時容易發(fā)生沉降、傾斜或變形，給基礎(chǔ)施工帶來重大風險。這些問題的存在不僅影響工程的結(jié)構(gòu)安全，還可能導致后續(xù)的維護和修復費用大幅增加[2]。由于軟土地基的物理力學特性與硬土層大相徑庭，傳統(tǒng)的地基處理方法在應對軟土地基時效果不佳，往往無法完全解決問題。在勘察過程中，軟土地基的檢測難度也大幅增加。傳統(tǒng)的勘察方法如鉆探和標準貫入試驗（SPT）在處理高含水量和極軟土壤時，可能無法提供足夠的準確數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代勘察技術(shù)如地質(zhì)雷達、孔隙水壓力計和地震波檢測等雖然能夠提供更詳細的地質(zhì)信息，但高成本和復雜性仍然是一個不容忽視的問題。此外，地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)的解析與處理也是一個挑戰(zhàn)，如何從大量數(shù)據(jù)中提取出有效信息并進行科學分析，成為成功處理軟土地基的關(guān)鍵。

在軟土處理過程中，工程師必須面對的問題還包括如何選擇適當?shù)牡鼗庸谭椒ǎ鐡Q填、加固樁或注漿等。每種處理方法都有其適用條件和局限性，選擇不當可能導致處理效果不佳，甚至引發(fā)新的問題。因此，如何根據(jù)具體的地質(zhì)條件和工程要求，選擇適合的處理方案，是實現(xiàn)軟土地基穩(wěn)定性和安全性的核心問題。

2 高壓旋噴樁施工技術(shù)在軟土地基處理中的應用

2.1 前期準備工作

為保證施工技術(shù)的應用效果，在前期需做好相應的準備工作。①細致地梳理圖紙中的相關(guān)內(nèi)容，擬定施工技術(shù)方案，做好技術(shù)交底。②水泥、細骨料、外加劑等原材料需根據(jù)相關(guān)要求進行采樣檢測，滿足要求后再進行入庫，并做好存儲和取用管理，保證材料質(zhì)量的可靠性。③機械進場前需要對其參數(shù)進行校核，確定參數(shù)沒有問題后，才允許進場。并基于機械特征擬定相應的養(yǎng)護與檢修計劃，保證設(shè)備工況的穩(wěn)定性。④試樁是確定區(qū)域內(nèi)旋噴樁主體達標的重要過程。施工前，必須對同類區(qū)域進行確定噴漿量、壓力、外加劑、復噴長度等各種參數(shù)的工藝性試驗，以確定各項參數(shù)。試樁工作對固結(jié)體的形狀、強度、承載力，可以通過調(diào)節(jié)旋噴壓力和注漿量，改變噴嘴移動方向和提升速度予以控制，使固結(jié)體達到勻稱，保證樁徑差別不大，最終以單樁、復合承載力、鉆芯法取樣等指標確定各類參數(shù)。

2.2 測量放線定位

為保證成樁后深基坑工程整體的加固效果，需在前期做好相應的測量放線定位工作，實施時須注意以下幾點。①梳理施工圖紙中的相關(guān)內(nèi)容，確定樁位起始放樣點、放樣數(shù)量、終止點等內(nèi)容。放樣設(shè)備為GPS定位系統(tǒng)、全站儀等，做好儀器參數(shù)校正后，開始進行放線定位工作。②在放線過程中，可用木樁來確定樁位，等待正式鉆孔后再拆除木樁。垂直誤差不能超過0.5%，實際放線的鉆孔位置和設(shè)計位置之間的偏差值不能超過50 mm，確保放樣結(jié)果的可靠性。并對所有放樣點進行編號，在樁位周圍進行標記，以利于后續(xù)校核活動的進行。

2.3 鉆機就位安裝

在鉆機就位安裝環(huán)節(jié)，須注意以下內(nèi)容。①按照設(shè)計圖紙中的相關(guān)要求，確定具體的安裝順序，科學控制高壓旋噴樁雙軸之間的距離，按要求依次完成鉆桿動力頭、注漿系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、空氣壓縮機等組件的安裝工作。做好細部質(zhì)量控制工作，保證鉆機安裝結(jié)果的可靠性。②將鉆機移動到指定樁位后，需確保鉆桿頭與鉆孔中心處于對準狀態(tài)。在整個施工活動中，需做好鉆機平整工作，確保放置位置的平穩(wěn)與水平。在鉆機安裝時，鉆桿軸線也需要和鉆孔中心位置保持垂直狀態(tài)，鉆孔的垂直度應控制在0.5%以內(nèi)。③在鉆孔作業(yè)活動正式開始前，需要做好校正糾偏檢查工作。施工中若出現(xiàn)鉆機偏斜問題，可通過增加墊品進行調(diào)整，保證結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性。④在鉆機調(diào)整完畢后，需要利用低壓射水試驗檢查噴嘴通暢性與壓力承載情況，有利于鉆機作業(yè)活動的有序進行。

2.4 制備水泥漿液

施工前，需根據(jù)相關(guān)配比來制備水泥漿，將一定比例的水體、水泥與外加劑按照順序添加到攪拌機中，攪拌時間控制在10～20 min，待攪拌工作結(jié)束后，打開攪拌設(shè)備底部的閥門，通過閥門將攪拌好的水泥漿直接流入水泥漿液池中[3]。在閥門與水泥漿液池間設(shè)置第一道篩網(wǎng)，對水泥漿液進行初步過濾。隨后利用泥漿泵抽取水泥漿液通過第二道過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)過濾之后的水泥漿液直接進入到漿液桶中，等待壓漿備用。

2.5 鉆孔作業(yè)

鉆孔作業(yè)階段應注意以下幾點。①嚴格按照既定樁位進行鉆孔，鉆機布置偏差值應控制在50 mm以內(nèi)，垂直方向上的誤差應控制在0.5%以內(nèi)，鉆孔的孔徑應控制在1 000 mm左右。需保持穩(wěn)定速度下沉，鉆孔深度需大于設(shè)計樁底深度的0.3～0.5 m，以保證成樁最終的加固效果。②在鉆孔過程中，可使用鉆塔吊錘線來檢查鉆機的垂直度，不能出現(xiàn)傾斜與移動的情況，整體垂直度偏差不能超過1/100，保證鉆孔活動的有序進行。③施工時需進行跳孔施工，跳孔施工距離應控制在4.0～6.0 m，相鄰樁體之間的施工時間間隔應控制在48 h以上。施工中如果成樁出現(xiàn)了竄漿問題，在后續(xù)施工時可適當增大跳孔間隔距離和相鄰樁施工間隔時間，以保證樁體施工質(zhì)量。④電動機選擇時，需基于地層摩阻力計算結(jié)果來選擇相應功率的電動機。通常情況下，電動機功率不能低于20 kW，以維持鉆進活動的有序推進。

2.6 高壓漿液噴射

高壓漿液噴射應注意以下幾點。①按要求進行旋噴樁插管及試噴，并確定高壓注漿參數(shù)，有利于后續(xù)施工活動的進行。為確保樁體的成形質(zhì)量，在漿液施工前需做好設(shè)備與管路的檢查工作，并做好相應的管路清潔工作，確保各類施工參數(shù)合理后，再進行施工。②待注漿管位置確認后，開始進行注漿施工，注漿壓力控制在30 MPa以上，拌合好的水泥漿液同時從多個噴嘴噴出，由下而上進行旋噴注漿。在噴射活動開始前，需提前設(shè)置好相應的噴射壓力，待壓力穩(wěn)定后再穩(wěn)定提升注漿管，高壓水泥漿會直接破壞土體，隨后水泥漿液和破碎土體充分混合，凝固后形成止水帷幕，提高了整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。③為避免漿管出現(xiàn)扭斷問題，需要先進行噴漿施工，隨后再旋轉(zhuǎn)提升注漿。在距離樁頂1.0 m左右時需要適當減緩速度，并且緩慢提升到設(shè)計標高。

2.7 提升噴漿管

噴漿管下沉到預設(shè)深度時，開始進行噴漿管提升，施工中須注意以下幾點。①達到既定標高后，接通高壓水管和空壓管，隨后開動高壓泥漿泵、空壓機與鉆機，開始進行噴漿管的提升作業(yè)。在整個施工活動中，可利用儀表對壓力、流量、風量等參數(shù)進行合理化設(shè)置，參數(shù)滿足要求后，開始穩(wěn)定提升噴漿管。②在噴漿管提升過程中，需要保持緩慢旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，待旋噴管位置即將接近樁頂時，即距離樁頂1.0 m的位置開始調(diào)整旋噴管的工作速度，逐步放緩旋噴樁速度，當達到樁頂時停止旋噴樁旋轉(zhuǎn)[4]。

2.8 補漿作業(yè)

補漿作業(yè)環(huán)節(jié)須注意以下幾點。①噴射注漿工作結(jié)束后，漿液會發(fā)生析水問題，并且會出現(xiàn)不同情況的收縮，使得固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹陷，會影響深基坑工程地基加固和抗?jié)B補水效果。因此，噴射活動結(jié)束后，需要及時進行補漿作業(yè)，保證漿面不會出現(xiàn)下沉問題。②做好機具清洗工作，噴射活動結(jié)束后，需要利用清水依次清洗泥漿泵、注漿管、高壓膠管、泥漿攪拌管等設(shè)備。③進行移位施工，上一根樁體施工結(jié)束后，再移動到下一樁位進行施工，直至完成所有樁位施工。

3 軟土地基處理注意事項

3.1 施工現(xiàn)場勘察分析

軟土地基處理，要在施工前期有序落實現(xiàn)場勘察工作，靈活運用現(xiàn)代化勘察技術(shù)設(shè)備，詳細了解軟土地基的實際分布情況，根據(jù)其性能與表現(xiàn)形式，因地制宜確定可行的處理方案[5]。例如，在公路施工過程中，可靈活選用PTK測量技術(shù)、遙感地質(zhì)法等多種勘察技術(shù)手段，在了解軟土地基真實狀態(tài)的前提下，準確掌握施工區(qū)域的土質(zhì)條件、自然環(huán)境變化、巖石分布情況等，參照項目等級與前期設(shè)計標準，明確軟土地基處理要點，逐步提高其結(jié)構(gòu)強度，取得理想的路基加固效果，直至達到設(shè)計標準。

3.2 優(yōu)化施工方案

在編制施工方案時，應在了解軟土地基基本特性與實際分布情況后，因地制宜選用處理方案。例如，在黏性土、濕陷性黃土地基的加固處理中，可以充分運用砂石墊層技術(shù)，保證所選用的加固手段具有針對性，有效解決當前軟基土體中所存在的多種問題。再如，對于含水量高，但滲水能力差的軟基處理項目中，施工現(xiàn)場可靈活運用多種排水方法，合理布設(shè)排水設(shè)施，快速排出軟基結(jié)構(gòu)的地表水或深層多余水分，減少工程施工所面臨的危害問題。值得注意的是，軟土地基處理本身是一項較為繁雜的工作，應用單一的處理方式通常很難取得理想的固結(jié)效果，此時現(xiàn)場人員要根據(jù)軟土地基整體的真實情況，保證施工方案設(shè)計的科學合理性，綜合運用多種施工處理技術(shù)，進一步優(yōu)化軟土地基處理效果。

3.3 加強施工現(xiàn)場管理

安排專人對施工現(xiàn)場進行監(jiān)督與管理，指揮軟基處理操作，保證施工操作合理、規(guī)范，切實提高路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。例如，在地基處理前期，做好路基清理工作，保證軟基表面干凈整潔無雜物，并對路基采取必要的保護措施。同時，軟土地基處理時的地基擾動、機械行走路線錯誤等，都可能對路基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，出現(xiàn)不均勻沉降等問題。需要應用科學合理的管理方法，嚴格把控軟基處理質(zhì)量關(guān)。為保證軟土地基處理效果，施工現(xiàn)場還需綜合考慮自然環(huán)境因素，根據(jù)周圍環(huán)境變化情況確定地基換填、加固、壓實等操作流程，以促進各項工序有序開展。

4 結(jié)語

軟土地基處理是工程施工中不可忽視的關(guān)鍵話題，關(guān)系到工程項目的施工質(zhì)量、進度與安全，因此做好軟基處理至關(guān)重要。在城市化進程快速發(fā)展背景下，工程施工期間要提高對軟土地基的重視程度，正確認識軟土地基對施工產(chǎn)生的影響，根據(jù)其特性靈活運用高壓旋噴樁施工處理技術(shù)，全面加強現(xiàn)場勘察分析，合理編制施工操作方案，改善軟土地基性能，進而提高工程的施工質(zhì)量。

參考文獻

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[5] 賴鵬燕.高壓旋噴樁在沿海軟基加固中的應用[J].四川水泥，2022（11）：163-165.

[作者簡介]馬自強（1979—），男，湖北谷城人，本科，工程師，研究方向：工程項目管理。