高壓旋噴注漿技術(shù)在地基加固中的應(yīng)用探討

李莉玲　陳飛燕

摘要：高壓旋噴技術(shù)在軟基處理中應(yīng)用廣泛，是一種較為有效的處理手段。文章結(jié)合工程實例，探討了高壓旋噴注漿技術(shù)在地基加固中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴注漿技術(shù)；地基加固；施工控制

中圖分類號：U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0173-02

近年來，高壓旋噴技術(shù)在軟基處理中得到了廣泛應(yīng)用，利用射流作用切割摻攪地層，改變原地層的結(jié)構(gòu)和組成，同時灌入水泥漿或復(fù)合漿形成凝結(jié)體，借以達(dá)到加固地基和防滲的目的。由于目前地質(zhì)勘察工作的規(guī)范局限性，對橋梁樁基未采用一樁一孔的方式勘察，往往導(dǎo)致樁底持力層實際地質(zhì)與設(shè)計推定的地質(zhì)情況存在較大出入，必須采用加固手段方案滿足樁基的穩(wěn)定。

本文結(jié)合工程實際情況，就高壓旋噴注漿技術(shù)在橋梁樁基軟弱層加固中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

一、工程概況

廣梧高速公路河口至雙鳳段第七合同段下圍高架橋0#臺后YC樁，樁基設(shè)計為挖孔摩擦樁，樁身砼設(shè)計等級為C25，樁徑為φ1.3m，樁長為16.80m，樁頂標(biāo)高105.65m，設(shè)計地質(zhì)情況為從全風(fēng)化至弱風(fēng)化不同層厚分布的泥質(zhì)粉砂巖，樁底需進(jìn)入弱風(fēng)化層不小于8m。施工完成后，對該樁進(jìn)行取芯檢測時發(fā)現(xiàn)，樁底存在強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾層，巖芯呈半巖土狀、碎塊狀。

為消除樁底軟弱夾層的安全隱患，保證樁基礎(chǔ)安全、穩(wěn)定，需對樁端持力層范圍內(nèi)的強風(fēng)化夾層進(jìn)行注漿補強處理。綜合考慮本工程特點、地質(zhì)特征情況，選擇了高壓旋噴注漿加固方案。

二、高壓旋噴注漿的加固原理

（一）基本原理

高壓噴射注漿加固地基，是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管在預(yù)定位置以高壓設(shè)備使?jié){液或水、（空氣）成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后形成固結(jié)的水泥結(jié)石體，具備一定的強度，達(dá)到預(yù)定加固目的。

噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關(guān)，其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強度τ、噴咀直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴咀直徑d成正比，與提升速度S、土的抗剪強度τ和漿液稠度B成反比。采用旋噴注漿加固后的固結(jié)情況如圖1所示。

（二）高壓旋噴注漿加固樁基持力層

首先采用高壓清水射流旋噴切割，破壞強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，使其中夾雜的碎塊、土等分離，然后利用高壓空氣按反循環(huán)鉆機的工作機理清渣，將已高壓清水切割分離的土、細(xì)粒巖從孔口溢出，再采用高壓旋噴注漿、孔內(nèi)注漿、壓水泥漿相結(jié)合的施工方法，保證加固段、孔內(nèi)壓注高壓水泥漿，并形成固結(jié)整體，達(dá)到加固目的。其加固示意圖如圖2所示：

三、高壓旋噴注漿的施工

（一）施工工藝流程

施工工藝流程如圖3所示：

（二）施工方法

1．注漿孔布置。利用原有的兩個抽芯孔作為注漿孔。

2．注漿孔的鉆孔。注漿孔采用用XY-1A地質(zhì)鉆機，φ101mm金鋼石雙管鉆具對樁身砼進(jìn)行抽芯鉆孔，基巖部分可采用φ91mm金鋼石鉆具進(jìn)行加深鉆孔。鉆孔終孔深度確定原則：鉆孔進(jìn)入設(shè)計樁端持力層基巖深度應(yīng)不小于3倍樁徑，且穿過軟弱夾層入弱風(fēng)化巖0.50m以上。

注：0# 臺后YC樁1#抽芯鉆孔現(xiàn)有孔深20.10m，2#抽芯鉆孔現(xiàn)有孔深20.05m，鉆孔進(jìn)入設(shè)計樁端持力層基巖深度小于3倍樁徑，且沒有穿過軟弱夾層0.50m以上。因此在補強施工時，應(yīng)對兩孔進(jìn)行加深至終孔深度（不小于22.80m）。

3．高壓清水切割。通過高壓泵產(chǎn)生的高壓水噴射流主要對軟弱夾層頂、底板區(qū)間段內(nèi)的巖土層進(jìn)行高壓清水切割，旋噴切割時，采用高壓力（25～30MPa）、慢轉(zhuǎn)速（5～10r/min）、慢提升（5～10cm/min）等措施，在處理段內(nèi)重復(fù)切割次數(shù)5次以上，施工切割段為層頂、底板上下各延長1.00m。

4．氣舉反循環(huán)清渣。利用氣舉反循環(huán)法施工參數(shù)為：空氣壓力0.6～0.7MPa，空氣排量6～9m3/min。本步驟施工以達(dá)到盡可能將孔內(nèi)的充填物及泥漿、削落物、孔底沉渣等物清出樁外為目的。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，第3、4步驟可反復(fù)進(jìn)行。

5．埋設(shè)孔口壓漿裝置。樁內(nèi)每個補強鉆孔均清洗完成后，將樁頂表面雜物清除干凈，在孔口埋置φ108mm孔口管作為孔口封閉壓漿；并經(jīng)候凝待埋設(shè)孔口管的砂漿強度達(dá)5MPa以上后可轉(zhuǎn)入下一步施工。

6．高壓旋噴注漿施工。根據(jù)鉆孔揭露的軟弱夾層發(fā)育情況，2孔作為高壓旋噴注漿孔。施工參數(shù)為：壓力：20～25MPa；流量：60～70L/min；提升速度：10～15cm/min；旋轉(zhuǎn)速度：8～10r/min。噴射段長為孔底自下而上至處理段頂、底上下各延長1.00m ，注漿影響半徑不小于25cm。

高噴注漿材料采用42.5R水泥、水和外加劑（緩凝型減水劑）按比例配制，水灰比（重量比）為0.8（水泥漿液比重：1.61），外加劑摻入比例宜在注漿前宜由現(xiàn)場試配或按有關(guān)說明確定。

7．孔口注、壓漿。樁內(nèi)的各個旋噴注漿孔待孔內(nèi)的清水及泥漿替換出孔外至孔口返出濃水泥漿后，即關(guān)閉孔口返漿閥門進(jìn)行孔口封閉式壓漿，注漿泵壓力1.0～3.0MPa；流量：30～60L/min。

根據(jù)鉆孔連通情況及施工現(xiàn)場的需要，可選擇1孔作為壓漿孔，其余孔作為排浠水泥漿出漿孔，待所有出漿孔均返出濃水泥漿后即關(guān)閉閥門進(jìn)行封閉式壓漿。

孔口注、壓漿材料采用42.5R水泥、水和外加劑（緩凝型減水劑）按比例配制，水灰比為不大于0.6（水泥漿液比重大于1.7），外加劑摻入比例宜在注漿前宜由現(xiàn)場試配確定。

8．孔口補漿。壓漿結(jié)束后在水泥漿液終凝前再進(jìn)行孔口補漿，消除漿液回縮，直至孔口滿漿為止。

（三）施工控制

1．鉆孔。使用XY-1鉆機開孔，鉆孔要求如下：（1）孔位：對預(yù)留注漿管進(jìn)行統(tǒng)一編號，按方案設(shè)計要求進(jìn)行定位；（2）孔徑：鉆進(jìn)成孔φ91～110mm；（3）鉆孔傾斜度：鉆孔應(yīng)盡量保持垂直，鉆孔斜率不超過1%；（4）鉆進(jìn)方式：采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法，鉆進(jìn)時應(yīng)詳細(xì)記錄孔位、終孔深度、軟弱夾層深度、分布情況及巖性特征。鉆進(jìn)暫?；蚪K孔等待噴漿時，孔口應(yīng)加蓋保護，防止掉入雜物。

2．高壓清水切割及高壓旋噴注漿、壓漿。（1）鉆孔經(jīng)驗收合格后，方可進(jìn)行高壓清水切割。（2）下噴射管前，應(yīng)進(jìn)行地面試噴并調(diào)準(zhǔn)。（3）下入、拆卸噴射管時，應(yīng)采取措施防止噴嘴堵塞。（4）按劃分的處理段上、下各延伸1.00m，反復(fù)用清水進(jìn)行高壓切割，每孔段切割次數(shù)不少于5遍。（5）高壓注漿時，噴嘴下至高壓旋噴注漿設(shè)計深度，應(yīng)先按規(guī)定參數(shù)送漿進(jìn)行駐噴一段時間，然后開始高壓旋噴注漿。（6）高壓旋噴注漿時，按劃分的處理段上、下各延伸1.00m，對旋噴段應(yīng)全段連續(xù)作業(yè)且復(fù)噴1次。每次拆卸噴射管后應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，保證搭接長度不小于0.2m。（7）在高壓清水切割或旋噴注漿過程中，出現(xiàn)壓力突降或驟增時，應(yīng)查明原因，及時處理，恢復(fù)正常情況后方可繼續(xù)作業(yè)。（8）施工中應(yīng)如實記錄各項參數(shù)、漿液材料用量、異?，F(xiàn)象及處理情況等。（9）高壓旋噴注漿應(yīng)監(jiān)測提升速度、噴射壓力、流量和漿液比重等四個參數(shù)的變化情況。（10）孔內(nèi)嚴(yán)重漏漿可采取以下措施進(jìn)行處理：1）降低噴射管提升速度或停止提升；2）降低噴漿壓力、流量進(jìn)行原地灌漿；3）停止注漿候凝（間隔時間一般為30～60分鐘）；4）加大漿液濃度或摻入一定比例的水玻璃速凝溶液。

四、結(jié)語

該樁經(jīng)注漿加固處理后，進(jìn)行了取芯驗證注漿處理效果，水泥結(jié)石體的無側(cè)限抗壓強度達(dá)到了20.8MPa，達(dá)到了預(yù)期目的。從確保質(zhì)量來看，采用高壓旋噴注漿方式進(jìn)行橋梁樁基基底軟弱層的加固滿足技術(shù)及設(shè)計的要求，是一種較為有效的處理手段。

作者簡介：李莉玲（1980－），女（瑤族），供職于廣西桂通公路工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司；陳飛燕（1979－），女，供職于廣西桂通公路工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司。