公路軟基施工中高壓噴射注漿法的實踐與應用

鄭潔

摘要：伴隨高速公路工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，對其工后沉降要求也不斷提高，這給地基處理技術(shù)的運用帶來了極大的難度。與其他軟基處理技術(shù)相比，高壓噴射注漿法具有良好的加固效果及經(jīng)濟性，為此在公路軟基施工中得到了廣泛的應用。為此，本文主要通過工程案例，對高壓噴射注漿法的類型、施工流程及質(zhì)量控制進行了分析與探究，以期為提升公路工程軟土地基加固質(zhì)量提供可靠保證。

關(guān)鍵詞：公路工程；軟土地基；高壓噴射注漿法；施工流程；質(zhì)量控制；工程案例；類型

為滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需求，我國高等級公路工程發(fā)展越來越快，按照高等級公路建設(shè)要求，交通部提出了關(guān)于工后沉降的工程技術(shù)標準。軟土因具有較高含水率、低強度及高壓縮性等特點，進而導致軟土路基沉降量增加及延長沉降持續(xù)時間。但高等級公路施工不會因軟土特點而降低沉降與工后沉降技術(shù)標準，為此，施工企業(yè)必須重視軟基處理設(shè)計與施工技術(shù)的選用。如選取的軟基加固方法不當，在填筑路基時，將因剪切破壞出現(xiàn)地基失穩(wěn)現(xiàn)象，進而產(chǎn)生附加沉降或不均勻沉降，由此可見，軟土路基施工方法選擇是否合理、有效已經(jīng)成為高等級公路建設(shè)面臨的首要問題。高壓噴射注漿法作為公路軟基處理的重要技術(shù)之一，是在化學注漿法的基礎(chǔ)上，選取高壓水射流切割技術(shù)形成的新技術(shù)。高壓噴射注漿技術(shù)通過鉆機鉆孔技術(shù)的應用，在土層設(shè)計位置插入帶有噴嘴的注漿管，通過高壓設(shè)備把漿液制成高壓射流（大于20Mpa），并由噴嘴噴射達到?jīng)_擊破壞土體的目的。該技術(shù)的應用，不僅可以有效提升地基承載力，更是地基變形情況有效控制及地基加固的最佳方式。

一、高壓噴射注漿法的類型

1.單管法

單管旋噴注漿法是通過對于鉆機等機械的合理利用，在土層設(shè)計深度設(shè)置在注漿管底部側(cè)面安裝的特殊噴嘴，隨后通過高壓泥漿泵等設(shè)備，及相應壓力（20Mpa），由噴嘴內(nèi)將漿液噴射出來，達到?jīng)_擊破壞土體的作用，并利用旋轉(zhuǎn)、提升注漿管，攪拌漿液和由土體內(nèi)崩落的土，通過相應時間凝結(jié)，使土體內(nèi)形成固結(jié)體，形狀通常為圓柱狀。

2.二重管法

雙通道二重注漿管的應用。如二重注漿管設(shè)計與土層設(shè)計深度相符后，利用管底側(cè)面同軸雙重噴嘴，激昂高壓漿液、空氣兩種介質(zhì)噴射出來，以此達到土體沖擊破壞的作用。也就是20Mpa壓力的漿液由高壓泥漿泵內(nèi)噴射出來，并通過內(nèi)噴嘴向外高速噴出。隨后通過相應壓力（0.7Mpa）由外噴嘴將壓縮空氣噴出。通過高壓漿液流與其外圍環(huán)繞氣流的相互作用，將增加破壞土體的能力，此時噴嘴可同時進行噴射與旋轉(zhuǎn)、提升作用，最后有圓柱狀固結(jié)體在土內(nèi)形成，則其直徑也會隨之增加。

二、工程案例

某高速公路工程部分路基在原有路基基礎(chǔ)上有所增高，瀝青混凝土路面原有路基上部結(jié)構(gòu)。本路段存有淤泥質(zhì)粘土等軟土層，并具有大厚度、低強度等特性，如軟基加固方式不合理，將導致路堤失穩(wěn)、沉降量增加等嚴重后果，為降低運營與維修難度，本工程可選取高壓噴射注漿法進行軟基處理。

該路段各個土層實際情況如下：

1、雜填土：1.5到3.5米為其厚度，具有松散、軟塑等特點。

2、亞砂土：4到7米為其厚度，具有飽和、松散與良好土性等特點。

3、淤泥質(zhì)粘土：6到10米為其厚度，具有飽和、流塑等特點。

4、亞粘土：5到12米為其厚度，部分土體內(nèi)含有亞砂土，壓縮性偏低。

高速公路對地基具有較高施工要求，路面在使用年限內(nèi)規(guī)定其工后沉降必須在30厘米內(nèi)有效控制，與工程案例具體情況相結(jié)合。按照穩(wěn)定性、沉降量需求，該工程可選取直徑80厘米的高壓噴射注漿樁，與橋臺段樁之間的橫向距離需控制在3米左右，2.5米為其縱向距離，通常情況下，路段橫向距離為3米，縱向距離為3米，布置形狀為方格狀。

三、公路軟基施工中高壓噴射注漿法的施工流程

伴隨社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷提升，我國公路工程建設(shè)事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。為有效解決軟土地基問題，滿足日益增長的交通需求。必須重視軟基處理方式的選擇。高壓噴射注漿法在我國公路軟基加固中的廣泛應用與推廣，對工程建設(shè)質(zhì)量提高至關(guān)重要。為此，施工企業(yè)必須做好施工準備工作，規(guī)范施工流程，只有這樣才能實現(xiàn)公路工程建設(shè)的社會效益與經(jīng)濟效益。其具體施工流程如圖2所示。

1.施工準備

配合比設(shè)計完成后，應檢驗各種原材料的性能與質(zhì)量，并向監(jiān)理工程師進行報送、審批。按照實踐經(jīng)驗與馬歇爾試驗進行配合比設(shè)計，并選取最優(yōu)數(shù)據(jù)配制，通過試拌鋪筑等進行施工。同時，高壓噴射注漿施工的主要機具包括：鉆機、高壓水泵、高壓泥漿泵、泥漿泵、真空泵、單管、二重管、三重管、多重管、泥漿攪拌機、空壓機、超聲波傳感器、高壓膠管、液體流量計和風量計等。并且噴射施工的種類不同，所選用機具的種類和數(shù)量也不同。

2.鉆機就位

作為噴射注漿施工的重要流程之一，需在設(shè)計孔位內(nèi)安設(shè)鉆機，促使鉆孔頭與孔中心對準。為確保鉆孔與設(shè)計要求垂直度相符，鉆機就位后，應確保水平校正，使鉆桿軸線與鉆孔中心位置垂直對準，噴射注漿管傾斜度允許范圍需控制在1.5%以下。

3.鉆孔

預定地層內(nèi)插入噴射注漿管為鉆孔的主要目的。為確定鉆孔方式選擇的合理性，施工單位必須對地質(zhì)情況、加固深度與機具設(shè)備條件等進行充分考慮。一般選取76型旋轉(zhuǎn)振動鉆機作為單管噴漿機械，大于30米設(shè)定鉆進深度，選取標準貫入度40以下的砂土、粘性土層進行施工，如底層較為堅硬則應根據(jù)地質(zhì)實際情況進行鉆機尋找。通常選取地質(zhì)鉆機鉆孔方式應用于二重管、三重管噴漿施工，50毫米為鉆孔位置和設(shè)計位置誤差最大值。

4.插管

在地層設(shè)計深度插入噴射注漿管為插管的主要工序，通過76型振動鉆機鉆孔施工，可降低施工難度，如同時進行插管、鉆孔施工，也就是完成鉆孔作業(yè)時，也能完成插管施工。地質(zhì)鉆機鉆孔施工后，應將巖芯管拔出，并將噴射注漿管在設(shè)計深度位置插入。插管施工中，為避免噴嘴因泥沙出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，可同時進行射水、插管施工，通常情況下水壓力需控制在1mpa以下，如選取過大壓力，將出現(xiàn)孔壁射塌等現(xiàn)象。

5.噴射注漿

噴射注漿于設(shè)計深度位置插入后，要求其噴射注漿順序為從下到上。工作人員必須對漿液初凝時間、注漿流量、風量、壓力等進行充分考慮與檢查，確保各項指標與設(shè)計規(guī)定相符，并做好記錄及曲線繪制工作。如漿液初凝時間在20小時以上，則不能應用此水泥。

6.沖洗

完成施工后，必須沖洗干凈注漿管等設(shè)備，要求水泥將不能存留在管內(nèi)、機內(nèi)，一般可用水換取漿液，噴射于地面，可全部排出泥漿泵、注漿管及軟管內(nèi)的漿液。并在新孔位進行鉆機等設(shè)備的移至。

四、公路軟基施工中高壓噴射注漿法的質(zhì)量控制

1.根據(jù)地質(zhì)剖面圖、地下水等實際情況，深度、地質(zhì)土質(zhì)情況不同，則選取的噴射參數(shù)也不盡相同，只有確保參數(shù)選擇的合理性，才能進行長樁的均勻性與密實度。深層硬土，可通過壓力、流量增加或降低旋轉(zhuǎn)、提升速度等方式進行噴射深層長樁的控制。

2.噴漿施工中，一般存在相應數(shù)量土粒，沿注漿管管壁有部分漿液從地面冒出，冒漿量應控制在注漿量20%以下。為降低冒漿量，必須對噴漿壓力進行有效提升，并對噴嘴孔徑進行適當縮小?；蛲ㄟ^旋轉(zhuǎn)增加與速度提升等方式有效過濾、沉淀將冒出地面漿液的雜質(zhì)，并對其濃度進行有效調(diào)整，以便進行回收利用。

如底層空隙較大出現(xiàn)冒漿情況時，需將一定速凝劑添加到注漿液內(nèi)，以此達到固凝時間縮短的作用，并在一定土層范圍內(nèi)達到漿液凝固的目的。在空隙路段需對其注漿量進行有效增加，空隙填滿后，即可再次噴漿。沿樁位方向進行基槽開挖，將槽內(nèi)泥漿排出，降低對環(huán)境的污染。

五、結(jié)束語

綜上所述，為進一步做好軟土地基處理工作，提高公路技術(shù)等級與路面等級，必須重視公路工程軟基處理技術(shù)的選擇。軟土路基作為公路工程建設(shè)的重要組成部分，選取高壓噴射注漿法進行施工，其施工技術(shù)水平的高低將直接影響到公路工程建設(shè)的整體質(zhì)量，為此，施工企業(yè)必須重視高壓噴射注漿施工技術(shù)，在提高施工技術(shù)水平的同時，規(guī)范施工工藝，做好施工質(zhì)量控制工作，只有這樣才能推動公路工程事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。