高壓旋噴樁在高速公路軟土地基處理中的應(yīng)用探討

張海鳳

中國建筑第五工程局有限公司 河北保定 071000

1 高壓旋噴樁法分析

1.1 加固機(jī)理

作為一種新型的注漿技術(shù)，高壓旋噴樁法在靜壓注漿法的基礎(chǔ)上得以良好發(fā)展，并憑借著其具備的加固強(qiáng)度高、質(zhì)量均勻、形狀可控的優(yōu)勢(shì)，被高速公路軟土地基加固工程廣泛應(yīng)用。其加固的具體操作步驟為 ：先調(diào)整高壓噴嘴的位置，將其下放到提前預(yù)設(shè)的軟土層位置，在噴嘴開始噴射水泥漿的同時(shí)，緩慢提升鉆桿，促使水泥漿與原有的土質(zhì)完美融合，經(jīng)凝固后，最終形成圓柱形固結(jié)體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加固作用。在將高壓旋噴樁法應(yīng)用于既有高速公路軟土地基工程中，首先，施工單位要細(xì)致進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，了解地基所處區(qū)域的巖土條件。其次，要科學(xué)設(shè)計(jì)施工工藝和注漿孔位。再次，在具體的施工操作中，要采取相應(yīng)的措施，避免噴射過程中地基出現(xiàn)附加沉降變形和脫空現(xiàn)象。最后，要密切監(jiān)測(cè)施工過程中地基的沉降變形、后續(xù)沉降變形，直至各項(xiàng)變動(dòng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)，方可停止監(jiān)測(cè)。

1.2 成樁機(jī)理

高壓旋噴樁法的成樁機(jī)理為通過噴嘴噴射的高壓噴射流完成對(duì)土體的切割、攪拌、升揚(yáng)置換等操作，破壞原有疏松土地，進(jìn)而形成空穴，完成水泥漿與原有土體的混合，構(gòu)建出全新的結(jié)構(gòu)。此外，如應(yīng)用三重管法進(jìn)行施工，三重管法所噴射出的空氣會(huì)將切割的土體排于地面，噴射的水泥漿會(huì)對(duì)形成的空隙進(jìn)行填補(bǔ)，還可壓密土層，提高加固效果。

2 高壓旋噴樁施工質(zhì)量控制措施

2.1 旋噴工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

高壓旋噴樁每個(gè)樁基的旋噴壓力、深度以及樁間距等參數(shù)都應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、軟土層分布以及復(fù)合地基的強(qiáng)度要求進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，并且單樁的噴射壓力以及注漿速度等參數(shù)也需要根據(jù)不同深度的土質(zhì)確定。原則上壓縮空氣的流量在每分鐘0．8-1．2m3 的范圍，水泥漿流量則應(yīng)在80-120L/min。此外，當(dāng)高壓旋噴樁的長度較大時(shí)，由于其下部隨著深度的增加，受到樁間土的反向擠壓力越來越大，因此需要將樁徑設(shè)計(jì)成下粗而上細(xì)的形式，以保障旋噴樁的成樁質(zhì)量與承載力。此外，為了解決這一問題也可以采用重復(fù)旋噴的方式，有效增加旋噴樁的樁徑和強(qiáng)度[1]。

2.2 冒漿及樁頂凹陷的處理

高壓旋噴樁施工作業(yè)中時(shí)常出現(xiàn)水泥漿混合軟土顆粒流出樁孔的現(xiàn)象，如果出漿量不大于注入水泥漿的20% 則基本不會(huì)影響施工質(zhì)量。當(dāng)觀測(cè)到這一數(shù)值超標(biāo)時(shí)，必須分析原因并重新評(píng)估施工工藝方案的可行性。假如斷定是由于相應(yīng)施工深度的軟土層孔隙率過高，則可以通過在水泥漿中添加速凝劑加以控制，或者調(diào)高旋噴壓力與注漿量，保證這一施工段的成樁效果。而旋噴樁樁頂凹陷通常是由于其頂部水泥漿與軟土的拌合物淅水和干縮造成的，可通過加大旋噴長度并在固化后鑿去大于設(shè)計(jì)長度部分的方式加以控制?；虬凑赵O(shè)計(jì)長度施工，將樁頂部有缺陷的部分鑿去，再用混凝土填滿或再次注入漿液。也可以在旋噴注漿至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在樁體頂部約80cm 處再鉆進(jìn)50-100cm，原位提桿注漿復(fù)噴一次。

3 高壓旋噴樁施工應(yīng)用分析

3.1 樁孔與鉆機(jī)定位

因?yàn)樾龂姌妒┕さ某蓸哆^程是自下而上，所以需要首先利用鉆機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，以便從設(shè)計(jì)深度開始進(jìn)行旋噴作業(yè)。首先通過測(cè)量確定樁孔的中心點(diǎn)與中心線，并且將鉆機(jī)就位。其次，通過精確的測(cè)量和校正調(diào)整鉆機(jī)的位置并將其水平固定，將鉆桿軸線與樁孔中心線重合度誤差控制在±1．5%，保證精確度。

3.2 水泥漿制備及旋噴作業(yè)

高壓旋噴樁施工使用的水泥漿配比是基于精確計(jì)算和試驗(yàn)確定的，要求制備好的漿液不得離析，不得長時(shí)間放置，放置超過2h的漿液應(yīng)廢棄。漿液倒入集料斗時(shí)應(yīng)加篩過濾，避免漿內(nèi)塊狀物損壞噴漿泵。而在旋噴作業(yè)過程中首先需要檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、管道以及噴嘴密封狀態(tài)有無異常，并且經(jīng)過地下試噴檢驗(yàn)水泥漿能否按預(yù)定方向、壓力順利噴射。其次，在從樁孔底部開始旋噴作業(yè)時(shí)要實(shí)時(shí)觀測(cè)、記錄和控制好鉆桿提升、旋轉(zhuǎn)速度以及噴射壓力等工藝參數(shù)，鉆桿提升速度應(yīng)不大于25cm/min，旋轉(zhuǎn)速度約16r/min。當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴漿不足時(shí)，應(yīng)整樁復(fù)打；當(dāng)施工因故停機(jī)時(shí)，應(yīng)使攪拌頭下沉至停機(jī)面以下0．5m 處；當(dāng)停機(jī)超過3h 時(shí)，應(yīng)拆卸輸漿管路，清洗后方可繼續(xù)施工，防止?jié){液硬結(jié)堵管。在旋噴樁施工達(dá)到設(shè)計(jì)的高度時(shí)，即可沖洗設(shè)備并將其移至下一個(gè)樁孔的施工位置[2]。

3.3 樁頭處理與清洗的質(zhì)量控制

旋噴管在提升過程中，一旦接近樁頂位置，施工人員就要降低提升速度，待旋噴管在噴射數(shù)秒以后，再慢慢向上提速，直到旋噴管將樁井位置噴漿完成。在噴漿過程中，如遇到碩石地層，為保證樁徑符合施工要求，應(yīng)在該層段予以反復(fù)噴漿攪拌，一直到噴漿面結(jié)束為止。待高壓泥漿噴漿結(jié)束以后，施工人員應(yīng)停止輸送并提升旋噴漿管，然后關(guān)閉鉆機(jī)。為防止泥漿凝固，應(yīng)用清水對(duì)漿液灌注機(jī)進(jìn)行清洗，在清洗過程中需用高壓泵實(shí)施高壓式清洗法，只有這樣才能將漿液罐中殘留的泥漿清洗干凈，同時(shí)還要將噴漿管頭位置一并清洗干凈[3]。

4 結(jié)語

由于高速公路建設(shè)逐漸向復(fù)雜的地理環(huán)境延伸，因此路基以及橋梁基礎(chǔ)施工需要應(yīng)對(duì)越來越復(fù)雜的軟土層處理和加固問題。如果工藝設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)運(yùn)用不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致高速公路過早出現(xiàn)病害并影響其使用安全。因此，鑒于該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用越來越多，研究其工藝特點(diǎn)以及有效的質(zhì)量控制策略具有重要意義。所以，在高速公路工程的施工中應(yīng)用這一施工技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。