李林育黃恒偉馬志聃

（1.昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院，云南昆明 650500 2.中鐵六局集團(tuán)北京鐵路建設(shè)有限公司，北京 100000）

高壓旋噴樁施工技術(shù)在薊汕高速公路中的應(yīng)用

李林育1黃恒偉1馬志聃2

（1.昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院，云南昆明 650500 2.中鐵六局集團(tuán)北京鐵路建設(shè)有限公司，北京 100000）

在高速公路的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，如何減小橋頭兩側(cè)路基沉降，已成為當(dāng)前高速公路設(shè)計(jì)和建設(shè)者面臨的首要任務(wù)。文章根據(jù)常規(guī)高壓旋噴樁的成樁原理及其影響因素，結(jié)合薊汕高速公路中津漢標(biāo)段路基的工程特性，詳細(xì)介紹了在津漢公路菱形立交橋橋頭頭兩側(cè)采用高壓旋噴樁施工技術(shù)處理橋頭兩側(cè)路基的過(guò)程。

橋頭路基；高壓旋噴樁；噴漿

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，各地高速公路交通任務(wù)日益繁重，近年來(lái)，隨著重型貨車通行數(shù)量地急劇增加，導(dǎo)致高速公路的病害不斷加劇。工程實(shí)踐證明，為保證道路運(yùn)輸?shù)臅惩ǎ玫匕l(fā)揮高速公路在各地交通運(yùn)輸中的重要作用。在建設(shè)初期采用特殊施工工藝對(duì)高速公路路基中的一些薄弱地點(diǎn)進(jìn)行處理，可以有效減少高速公路中的病害點(diǎn)。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

薊汕高速公路北起京津高速，南至津晉高速，沿途經(jīng)過(guò)東麗、津南、西青三區(qū)，全長(zhǎng)約40km。其中津漢公路標(biāo)段位于薊汕高速公路（京津高速-港城大道）工程第四標(biāo)，設(shè)計(jì)范圍為K9+085.918-K12+530.400，全長(zhǎng)約3.444公里。根據(jù)津漢公路菱形立交橋頭兩側(cè)地質(zhì)條件、填土高度和施工周期，工程對(duì)橋頭兩側(cè)采用高壓旋噴樁進(jìn)行處理。

2 沿線自然條件

2.1 氣象條件及地形地質(zhì)

工程區(qū)域?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)、半干旱季風(fēng)氣候。四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季溫高濕重，秋季晴朗清爽，冬季寒冷干燥。工程場(chǎng)地位于天津市東麗區(qū)境內(nèi)，路線沿途經(jīng)過(guò)農(nóng)田及魚塘等，場(chǎng)地地形較為平坦，地貌單元屬?zèng)_積～海積濱海平原。

2.2 水文地質(zhì)

工程場(chǎng)地內(nèi)淺層地下水主要為第四系孔隙潛水，主要賦存于第Ⅰ海相層及以上土層，該層潛水主要由大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式進(jìn)行排泄?？辈彀l(fā)現(xiàn)場(chǎng)地內(nèi)淺層潛水水位埋深0.1～1.5m，標(biāo)高0.92～3.13m，地層滲透性地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

3 高壓旋噴樁

采用高壓旋噴樁加固特殊地基，其原理主要體現(xiàn)在：利用旋噴管噴射的高壓旋噴流切割土體，旋噴流以脈沖的形式?jīng)_擊土體，使土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞并出現(xiàn)空洞；在高壓旋噴樁施工過(guò)程中，通過(guò)鉆桿不停旋轉(zhuǎn)、提升，在噴射流后形成一定的空隙，在噴射壓力的作用下，迫使土體顆粒向噴嘴的相反方向移動(dòng)，在其與土體中的漿液混合后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而形成整體性較強(qiáng)的團(tuán)聚固結(jié)體；高壓噴射流在切割破碎土體時(shí)，在破碎帶邊緣存在部分剩余壓力，該剩余壓力對(duì)周圍的土層具有一定的壓密作用。

高壓旋噴樁施工時(shí)可根據(jù)實(shí)際工程需要和機(jī)具設(shè)備等條件分為單管、雙管及三管（見圖1）。其中單管高壓旋噴樁施工時(shí)僅噴射高壓水泥漿液一種介質(zhì)；雙管高壓旋噴樁施工時(shí)可噴射混合的壓縮空氣和高壓水泥漿液兩種介質(zhì)，其中外噴嘴噴射0.7MPa的壓縮空氣，內(nèi)噴嘴噴射20MPa的高壓水泥漿液；三管高壓旋噴樁施工時(shí)可混合噴射壓縮空氣、高壓水流和水泥漿液三種介質(zhì)，在40MPa的高壓水流周圍環(huán)繞噴射0.7MPa的筒狀壓縮空氣，再另由泥漿泵注入2～5MPa的水泥漿液。

4 高壓旋噴樁施工工藝

4.1 工藝流程

測(cè)放樁位→鉆機(jī)就位→鉆孔→清孔→移鉆→空壓機(jī)送風(fēng)、高壓泵送水→插入高噴管→高壓泵送漿液→高壓旋噴作業(yè)→孔口充填→清洗設(shè)備→搬遷

4.2 工藝步驟

4.2.1 鉆機(jī)就位及鉆孔

圖 1 高壓旋噴樁施工

為使鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，鉆機(jī)應(yīng)平穩(wěn)牢固地安置在預(yù)先設(shè)計(jì)好的孔位上，且在鉆機(jī)就位后還應(yīng)作水平校正，以保證鉆孔達(dá)到要求的垂直度。樁孔的中心位置應(yīng)先用鉆頭鉆一直徑127mm的鉆孔，作為插入高壓旋噴管的導(dǎo)孔，同時(shí)要求鉆孔的實(shí)際深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)深度0.3～0.5m。鉆孔施工時(shí)需采取措施防止鉆孔傾斜，可適當(dāng)加長(zhǎng)巖芯管長(zhǎng)度。在鉆進(jìn)過(guò)程中每加一次鉆具就應(yīng)找平一次，以保證鉆進(jìn)中孔位偏差＜5cm，孔斜率＜1%。鉆進(jìn)過(guò)程中若出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿或孔口不返漿時(shí)，可采取向鉆孔內(nèi)填充堵漏材料或提高泥漿濃度、泥漿中摻砂等措施予以補(bǔ)救，直至孔口正常返漿后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

4.2.2 制漿

工程中注漿材料采用普硅42.5號(hào)水泥與清水?dāng)嚢杌旌虾笾瞥伤酀{液，每延米水泥用量為200kg，其水灰比為1:1，水泥漿液在符合要求后通過(guò)高壓泥漿泵進(jìn)行注漿。水泥漿液在進(jìn)入高壓泥漿泵實(shí)施施噴前，需進(jìn)行過(guò)濾處理，同時(shí)為保證高壓旋噴機(jī)在施工時(shí)能夠正常工作，在高壓旋噴管搭接好以后，入孔前應(yīng)先在地面上進(jìn)行試噴。

4.2.3 旋噴灌漿

將旋噴管下放至預(yù)定標(biāo)高后，待各項(xiàng)壓力參數(shù)和流量參數(shù)均滿足要求，且孔口已返出水泥漿液時(shí)，接通泥漿泵自下向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴漿，并將鉆孔中泥漿及時(shí)清理排出。在旋噴過(guò)程中，旋噴管需達(dá)到預(yù)定的噴射壓力并開始噴漿后，再穩(wěn)步提升旋噴管，以防止折斷旋噴管。當(dāng)噴嘴下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)在原位進(jìn)行約10s旋轉(zhuǎn)，待孔口正常冒漿后再緩慢提升鉆桿，同時(shí)為確保高壓旋噴樁底部的噴射質(zhì)量，對(duì)樁底部1.0m范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)增加旋噴管的噴漿時(shí)間。高壓旋噴樁施工時(shí)，鉆桿的提升和旋轉(zhuǎn)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。施工過(guò)程中的廢漿應(yīng)予以充分利用，可采用在相鄰樁之間開挖一定深度的漿液存儲(chǔ)溝（寬

0.6 ～0.8米，深0.8～1.0米），待漿液凝固后形成具有一定強(qiáng)度的樁間橫系梁，以增強(qiáng)各樁間的共同作用，提高地基的承載能力。

5 質(zhì)量控制措施

（1）施工過(guò)程中漿液應(yīng)拌和均勻，不得有結(jié)塊，同時(shí)要求漿液停滯時(shí)間不得過(guò)長(zhǎng)或發(fā)生離析。灌漿過(guò)程中若發(fā)生串漿，則應(yīng)首先填堵串孔，待其結(jié)束后，盡快進(jìn)行串孔的噴射。

（2）高壓旋噴注漿過(guò)程中，要時(shí)刻留意冒漿情況，以及時(shí)了解鉆孔中的土層性質(zhì)和旋噴效果，驗(yàn)證旋噴參數(shù)是否合理。冒漿量小于注漿量的20%時(shí)，可視為正?，F(xiàn)象，若冒漿量超過(guò)注漿量的20%或者完全不冒漿時(shí)，則要及時(shí)查明原因并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

（3）當(dāng)鉆孔內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿時(shí)，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)填充土、粗砂等堵漏材料，并降低水壓力和流量，在噴射水流中加入速凝劑，同時(shí)可提高漿液濃度或進(jìn)行原地灌水泥粘土漿或水泥砂漿進(jìn)行處理，待孔口冒漿正常后，方可繼續(xù)施工。

（4）構(gòu)造物基底的樁頂高程應(yīng)根據(jù)構(gòu)造物基底高程進(jìn)行確定，同時(shí)應(yīng)考慮鑿除上部50cm軟樁頭后的影響。當(dāng)樁頂接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，為保證樁頭的施工質(zhì)量，鉆桿應(yīng)穩(wěn)步緩慢自地面以下1m噴漿旋轉(zhuǎn)提升出地面。噴射注漿至設(shè)計(jì)頂面后需待水泥漿從孔口退出后，方可停止送漿。

（5）高壓旋噴樁在成樁28d后，才可開始路基基槽開挖，同時(shí)鑿除上部50cm的軟樁頭。

結(jié)語(yǔ)

橋頭路基沉降是高速公路建設(shè)中的常見問(wèn)題，其主要原因是隨著交通量的劇增，導(dǎo)致橋頭兩側(cè)路基病害的頻發(fā)。針對(duì)高速公路中橋頭兩側(cè)出現(xiàn)的路基沉降問(wèn)題，道路修建時(shí)采用高壓旋噴樁施工方法對(duì)橋頭兩側(cè)路基進(jìn)行處理，可有效提高路基的承載能力，減少橋頭路基病害的發(fā)生，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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