安宏強(qiáng)

（內(nèi)蒙古烏蘭察布市公路路政管理支隊(duì)，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

高壓旋噴樁在公路軟土地基中的應(yīng)用探討

安宏強(qiáng)

（內(nèi)蒙古烏蘭察布市公路路政管理支隊(duì)，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

本文首先分析了高壓旋噴樁技術(shù)的原理，然后結(jié)合某工程，探討了高壓旋噴樁在軟土地基中的施工過程及高壓旋噴樁的質(zhì)量控制措施。

高壓旋噴樁；公路工程；應(yīng)用

1 工程概況

1.1 高壓旋噴樁原理。高壓旋噴樁是通過安裝在鉆桿機(jī)端的特殊噴嘴，向周圍土體噴射化學(xué)漿液體（常用水泥液體），同時(shí)鉆桿以一定速度徐徐提升，高壓射流破壞了附近的土體結(jié)構(gòu)，并強(qiáng)制與化學(xué)漿液混和，在地基中硬化成直徑均勻的圓柱體。

1.2 工程概況。某大橋南引道擴(kuò)建工程全長4.68km，路基寬28.5m，其中K1+396～K1+442段右幅原有路基原有為軟基，在進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，軟基采用CFG樁處理。該項(xiàng)目通車一年后，局部路段由于不均勻沉降造成路面起伏、跳車，影響道路的服務(wù)水平并帶來一些其它不良影響。因此，對該路段進(jìn)行必要的處治勢在必行。首先對該路段進(jìn)行了沉降觀測、現(xiàn)場勘測等工作，根據(jù)收集的資料、原施工圖、竣工圖和地質(zhì)報(bào)告及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行沉降處治設(shè)計(jì)工作。原地基地質(zhì)層次從上往下分別為：（1）淤泥：厚度14.9m，壓縮模量（Es）=2.0MPa，樁周摩阻力τi=20kPa；（2）亞粘土：厚度3.6m，壓縮模量（Es）=6.0MPa，樁周摩阻力τi=50kPa；（3）淺黃色砂土：厚度7.19m，壓縮模量（Es）=7.56MPa，樁周摩阻力τi=50kPa，容許承載力[бo]=220kPa。

2 處治方案

2.1 考慮的方案：排水固結(jié)（袋裝砂井）、超載預(yù)壓、高壓旋噴樁、預(yù)應(yīng)力管樁、粉噴樁等。

2.2 比選考慮的因素：若排水固結(jié)（袋裝砂井）、超載預(yù)壓，固結(jié)變形較緩慢，工期較長；預(yù)應(yīng)力管樁會破壞現(xiàn)有路面及路基；粉噴樁對環(huán)境污染較大。該路已經(jīng)通車、考慮到路中及兩側(cè)構(gòu)造物和設(shè)施的使用功能、美觀、施工方便、社會影響等因素。經(jīng)綜合比較，最終確定對K1+396～K1+442段右幅路段采用高壓旋噴樁處理。橫向處治范圍為左路緣帶外邊緣至非機(jī)動車道外緣。經(jīng)計(jì)算，高壓旋噴樁按1.5m正三角形布置，成樁直徑60cm，樁長19.5m且樁端進(jìn)入持力層不小于1m，樁身強(qiáng)度不小于3MPa（28d），則復(fù)合地基承載力250kPa，滿足使用要求。

3 高壓旋噴樁在軟土地基中的施工

3.1 材料要求。旋噴樁原材料包括水泥、土、水，在進(jìn)場前需確定原材料的種類、品質(zhì)，并將原材料送至試驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)和做混合料配合比試驗(yàn)。水泥采用袋裝32.5號普通硅酸鹽水泥。注漿材料的優(yōu)劣是高壓噴射注漿質(zhì)量的關(guān)鍵問題之一，每批水泥進(jìn)場時(shí)應(yīng)檢查水泥出廠生產(chǎn)合格證和化驗(yàn)單，并自做實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)場對水泥要嚴(yán)加保管不得淋雨受潮。

3.2 主要施工機(jī)具。施工機(jī)具主要包括：（1）高壓泵（高壓泵包括高壓泥漿泵和高壓清水泵）；（2）噴射機(jī)及鉆機(jī)；（3）噴射管。

3.3 技術(shù)要點(diǎn)。（1）硬化時(shí)間的影響。硬化時(shí)間過長，易產(chǎn)生冒漿現(xiàn)象，硬化時(shí)間過短易堵塞，一般控制在2min～3min。（2）階段提升。實(shí)驗(yàn)證明定位旋噴3～4轉(zhuǎn)成樁良好，當(dāng)鉆機(jī)速度未20轉(zhuǎn)/min時(shí)，要定位旋噴10s。若使用1.8mm直徑的噴嘴在20MPa壓力下，噴射量為22L/min，需使用硬化劑110L，則提升速度是0.2m/min，據(jù)此可算出階段提升間距為3cm；如果使用更小直徑噴嘴，因噴射流量減少，提升間距要適當(dāng)縮小，這樣也能形成具有光滑外壁的噴射樁。（3）低壓沖水。漿液的凝固時(shí)間小于拆鉆的時(shí)間（約幾分鐘）時(shí)，拆鉆桿前作減壓沖水，沖水時(shí)間因高壓高壓管路及鉆桿的長度而異。起隔水作用的噴射樁須注意鉆機(jī)豎向鉆孔的垂直度，噴射樁體本身的透水系數(shù)都在10-6cm/s以下，因而不會漏水，關(guān)鍵問題是裝群的鏈接性。為提高不透水性通常設(shè)計(jì)成樁位搭接雙排或多排噴射樁。工作時(shí)，每一班完工后，須對整個(gè)管路清洗，對壓差活門要予以解體清洗。

3.4 高壓旋噴樁施工技術(shù)要求。（1）水泥漿液：壓力20MPa～40MPa，流量80L/min～120L/min，噴嘴孔徑2mm～3mm，噴嘴個(gè)數(shù)1個(gè)。（2）注漿管：提升速度20cm/min～25cm/min，旋轉(zhuǎn)速度約20r/min，外徑φ42mm或φ50mm。（3）采用32.5號普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.75∶1，樁每延米水泥用量230kg～270kg，摻外加劑（水玻璃）1%（水泥質(zhì)量比），成樁直徑60cm。（4）樁身強(qiáng)度不小于3MPa（28d）。（5）旋噴樁樁底需入持力層（淺黃色砂土）不小于1m。判斷旋噴樁是否進(jìn)入持力層的方法：（a）根據(jù)鉆孔進(jìn)尺發(fā)生突變及冒漿；（b）拔出鉆頭是否為淺黃色的砂土。旋噴樁應(yīng)同原地基處理的CFG樁相錯(cuò)開，若個(gè)別碰到，可作適當(dāng)移動避開。（6）旋噴樁施工順序：旋噴樁施工應(yīng)按跳孔方式進(jìn)行。（7）路基體及路面結(jié)構(gòu)范圍的孔洞用水泥砂漿填滿。

3.5 高壓旋噴樁的質(zhì)量控制

（1）為確保高壓旋噴樁的工程質(zhì)量，監(jiān)理必須采用全過程旁站，全程跟蹤檢測施工工藝及技術(shù)參數(shù)，做好記錄。重點(diǎn)：①水泥漿配合比；②持力層的判斷；③注漿管的提升速度。（2）現(xiàn)場檢測：采用鉆孔取芯試驗(yàn)，檢測頻率為2%。（3）質(zhì)量檢驗(yàn)。高壓噴射注漿法在地層中直接形成加固體，屬隱藏工程，因而不能直接觀察到噴射加固體的質(zhì)量，有必要用科學(xué)的、比較切合實(shí)際的各種檢測檢驗(yàn)方法來判定其加固效果。應(yīng)在嚴(yán)格控制施工參數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體情況選擇質(zhì)量檢驗(yàn)方法。開挖檢查法雖簡單易行，通常在淺層進(jìn)行，但難以對整個(gè)固結(jié)體的質(zhì)量做全面檢查。鉆孔取芯是檢驗(yàn)單孔固結(jié)體質(zhì)量的常用方法，選用時(shí)須以不破壞固結(jié)體和有代表性為前提，可以在28d后取芯或在未凝之前取芯（軟弱粘性土地基）。

結(jié)論

通過現(xiàn)場復(fù)合地基承載力、樁身水泥土強(qiáng)度、單樁豎向力、抗壓靜載等試驗(yàn)檢測，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。沉降觀測分別對10個(gè)斷面的左、中、右進(jìn)行觀測，累計(jì)沉降為已趨于穩(wěn)定。從2006年沉降處治完畢后到現(xiàn)在，經(jīng)過四年的觀察，處治過的路基沒有明顯的沉降，行車狀況良好。結(jié)果表明，高壓旋噴樁樁復(fù)合地基具有承載力高，加固效果好的特點(diǎn)，在公路工程中的應(yīng)用是成功的。

[1]劉愛榮，李小斐.高壓旋噴樁在高速公路軟土地基處理中的應(yīng)用探討[J].中外建筑，2011（05）.

[2]甘國萍.高壓旋噴樁技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用分析[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2014（29）.

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