高壓旋噴樁在高速公路軟基加固中的應用

楊麗權

摘 要：高壓旋噴樁主要是通過高壓旋轉的噴嘴使水泥漿噴入土層并與之混合，從而形成連續(xù)的水泥固體。其具有噪音小、震動小、占地小等特點。由于高速公路與其他公路存在著一定的差異，其車流量較大且通行車輛車速快，因此對其路堤穩(wěn)定度以及路基路面的要求較高，需嚴格控制路基的不均勻沉降，并對已經(jīng)發(fā)生沉降的路基進行及時加固，本文主要介紹了如何利用高壓旋噴樁對高速公路軟基進行加固。

關鍵詞：高壓旋噴樁;高速公路;路基加固

1 加固原理及適用范圍

1.1 加固原理

高壓旋噴樁是指通過進入土地深層的攪拌設施，它是以其通過的高壓設備中獲得高壓噴射流從而獲得能量。在高壓高速的條件下，噴射流所帶的功率是非常巨大的。在使用高壓旋噴樁時首先應該預定好注漿管鉆至土層的位置，然后經(jīng)過高壓脈沖泵噴出，使得水泥漿液通過鉆桿下的噴射裝置向四周土體噴入，這樣形成的水泥土樁，具有很高的地基承載力可以緩解高速公路路段中軟基部分沉降的問題。

1.2 適用范圍

高壓旋噴樁目前使用范圍非常廣泛尤其是在淤泥質土、淤泥、軟塑、流塑、砂土、粉土碎石土、素填土等土層中具有較好的應用效果。一方面它可以提高地基承載力最大程度的減少路面沉降，另一方面使用高壓旋噴樁的施工、管理也相對簡單。并且其耐久性與可穿孔的施工特點都大大增加了它的使用率，因此也被廣泛的應用到各種公路軟基加固的處理中去。

2 施工前準備

（1）在施工前要提前搜尋各種技術資料，并且要對工程地質進行勘探，以便充分了解施工地方的土層性質等。同時要確定施工的各種參數(shù)。例如，鉆進、旋轉、提升等的速度等，并且要配備相關的工作人員進行專門的技術勘測、檢查進場設備完好情況和鉆具配套情況與技術交底工作以確保工作順利進行。

其次是要準備充足的水泥加固料和水。要選擇質量合格符合國家規(guī)范與設計要求的水泥，水泥采用強度等級為32.5級及以上的硅鹽酸水泥、普通硅鹽酸水泥，注漿所用的水泥應符合《硅鹽酸水泥、普通硅鹽酸水泥》（GB175-1999）的規(guī)定。水要干凈，酸堿度適中，pH值在5～10之間，硅酸鹽（以三氧化硫計）含量不超過 2 700 mg/L，含鹽量不得超過 5 000 mg/L。要對于水泥的品種、規(guī)格等也要進行了解，在施工過程中堅決不使用過期、受潮、結板的加固料。

（2）同時，根據(jù)設計要求的噴漿量或現(xiàn)場土樣的情況，按不同含水量設計并調整幾種配合比，通過在室內將現(xiàn)場采取的土樣進行風（烘）干、碾碎，過2 mm～5 mm篩的粉狀土樣，按設計噴漿量、水灰比攪拌、養(yǎng)護、力學試驗，確定施工噴漿量、水灰比。一般水灰比可取1.0～1.5。也可以適當?shù)脑谒嘀袚饺胧嗳掖及?、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、陶土、堿等外摻劑來增強水泥的性能。同時也要注意加固料的噴漿量，確定攪拌樁攪拌速度等參數(shù)，來提高高速旋噴樁的運作效率。

（3）對于設備的準備工作也是非常有必要的，高壓噴射注漿法所用施工機具設備，有國產(chǎn)設備和進口設備。施工用主要設備機具有地質成孔設備，攪拌制漿設備，供氣、供水、供漿設備，噴射注漿設備，控制測量檢測設備。

（4）對于施工場地來說，要盡量選擇平整的場地，要清除地面和地下的可移動障礙。同時要建設好施工時的臨時設備，如供水、供電、材料等，還要做好施工機械的應急設備，以及做好對施工現(xiàn)場廢水、廢漿的回收工作。

3 施工工藝

（1）先進行場地平整，清除樁位處地上、地下的一切障礙物。利用水準儀測定自然地面標高，將樁底標高控制在100 mm左右。

（2）對鉆機進行就位，移動旋噴樁機到指定樁位，將鉆頭對準孔位中心，使得鉆機機座盡可能平穩(wěn)，鉆機與鉆桿的垂直度偏差不大于50 mm。就位后，首先進行低壓（0.5 MPa）射水試驗，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常，對于樁機的定位及垂直度也要進行認真檢查，并填寫檢查記錄表。

（3）制備水泥漿。樁機移位時，即開始按設計確定的配合比拌制水泥漿。必須要確保水泥用量和清水用量等參數(shù)，要保持不斷攪拌，并用比重來控制水灰的比重。

（4）噴射注漿。按照施工的參數(shù)，即可噴射注漿，水泥漿液應在噴注前一小時內攪拌，但要首先檢查高壓水噴射狀況以及密封圈的封閉情況，還要做好高壓射術實驗。要注意高壓水泥漿或高壓水的壓力應大于20 MPa。當噴嘴達到設計高程噴注開始時先送高壓水，再送漿液和壓縮空氣，在底部先旋噴1 min，噴射注漿參數(shù)達到規(guī)定值后分別按旋噴、定噴或擺噴的工藝要求，再邊旋轉邊提升，以防漿管扭斷，提升速度為20 cm/min。中間發(fā)生故障時應停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即進行檢查和排除故障，后開始噴射注漿的孔段要與前段搭接10 cm，防止固結體脫節(jié)。同時在旋噴過程中，應觀察冒漿的情況，及時了解土層情況，并確定噴射注漿的大致效果和噴射參數(shù)是否合理。冒漿量小于注漿量的20%為正?，F(xiàn)象。對冒漿應妥善處理，及時清除沉淀的泥渣。

（5）插管（單重管法、二重管法）。當采用旋噴注漿管進行鉆孔作業(yè)時，鉆孔和插管二道工序可合而為一。當?shù)谝浑A段貫入土中時，可借助噴射管本身的噴射或振動貫入。其過程為：啟動鉆機，同時開啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液，使鉆桿沿導向架振動、射流成孔下沉;直到樁底設計標高，觀察工作電流不應大于額定值。三重管法鉆機鉆孔后，拔出鉆桿，再插入旋噴管。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可用較小壓力（0.5 MPa～1.0 MPa）邊下管邊射水。

（6）樁頭部分處理。當旋噴管提升接近樁頂時，應從樁頂以下1.0 m開始，慢速提升旋噴，旋噴數(shù)秒，再向上慢速提升0.5 m，直至樁頂停漿面。

（7）若遇礫石地層，為保證樁徑，可重復噴漿、攪拌：按上述4～6步驟重復噴漿、攪拌，直至噴漿管提升至停漿面，關閉高壓泥漿泵（清水泵、空壓機），停止水泥漿（水、風）的輸送，將旋噴漿管旋轉提升出地面，關閉鉆機。

（8）清洗。向漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。

（9）補漿。噴射注漿作業(yè)完成后，由于漿液的析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固結體頂部出現(xiàn)凹穴，要及時用水灰比為1.0的水泥漿補灌。

4 效果監(jiān)測

（1）成樁初期，對樁身的上部進行復噴。及時回灌，保持孔內水泥漿滿。通過采用淺層開挖樁頭目測檢查攪拌均勻性、整體性及外觀質量，并測量成樁直徑，開挖深度為停漿面以下1.5 m處。檢查頻率為工點總樁數(shù)的0.1%。

（2）經(jīng)常檢查單樁返漿情況，返漿量在8%～12%屬正常，如出現(xiàn)不返漿或返漿量較大時，應查明原因。

（3）在成樁后，及時用工具蓋住孔口，防止?jié){泥流入。同時利用檢測設備，鉆芯取樣做無側限抗壓強度試驗，同時從鉆取的芯樣中檢查攪拌的均勻性、樁體的完整性、樁長及樁底是否穿過軟土層。同時取巖心口徑70 mm～80 mm的樣本，對其水泥土的心樣性質、顏色及狀態(tài)進行描述。

5 結束語

在高速公路軟基地段加固過程中，采用高壓旋噴樁能有效的解決地基沉陷。但在施工過程中，要結合現(xiàn)場的情況進行合理的布設孔位，同時要嚴格勘測地質狀況，以及嚴格控制高壓旋噴樁的施工質量，保證其完整性和均勻性。

參考文獻：

[1]張玉廣，朱吉斌.高壓旋噴樁在軟土路基加固處理中的應用[J].交通世界，2020（35）：84-85.

[2]賀銘龍.高壓旋噴樁在高速公路路基施工中的應用[J].交通世界，2020（29）：76-77.