■簡錫湖

（龍巖廈蓉高速公路擴(kuò)建工程管理有限公司，龍巖　364000）

淺談高壓旋噴樁施工技術(shù)在高速公路地基處理中的應(yīng)用

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（龍巖廈蓉高速公路擴(kuò)建工程管理有限公司，龍巖364000）

軟土地基的處理效果對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和耐久性有很大的影響。采用經(jīng)濟(jì)、合理與技術(shù)適宜的工藝措施處治不良地基，提高結(jié)構(gòu)物安全、穩(wěn)定與耐久性，已經(jīng)成為高速公路地基處理工藝的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文結(jié)合廈蓉高速公路擴(kuò)建工程闡述軟土地基的特性以及高壓旋噴樁施工質(zhì)量控制方法與要點(diǎn)。

高壓旋噴樁箱涵地基處理應(yīng)用

1　工程概況

廈蓉高速公路龍巖收費(fèi)站于2015年11月進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘，橋址處于巖溶發(fā)育區(qū)，工程地質(zhì)復(fù)雜：地面以下0～30m為素填土、角礫和黏土層；30～50m范圍溶洞呈串珠狀密集分布（全部溶蝕，無填充物）；50～72m范圍多分布大型溶洞，此次勘察發(fā)現(xiàn)洞頂至底部最大高差可至20m，72m以下為中風(fēng)化石灰質(zhì)基巖，巖體較破碎、風(fēng)化較強(qiáng)烈，巖心呈短柱狀（工程地質(zhì)典型斷面如圖1）。經(jīng)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析巖溶地基處理費(fèi)用過高，工期難以控制，經(jīng)建設(shè)單位研究，取消原4×23m橋梁設(shè)計(jì)方案，變更為4-1× 15.5m整體式剛構(gòu)箱涵。但是設(shè)計(jì)箱涵底0～10m為淤泥質(zhì)黏土軟弱地基，承載力不足120KPa，箱涵要求地基承載力不低于290KPa，無法滿足箱涵的地質(zhì)要求，設(shè)計(jì)經(jīng)過多方案比較，老橋范圍內(nèi)軟基部分采用高壓旋噴樁加砂墊層復(fù)合地基處理。圖2為舊橋拆除過程及高壓旋噴樁地基處理施工場(chǎng)景。

2　軟土地基處理常見的目的與方法

地基處理是利用擠密、置換、排水、固結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法，對(duì)地基土進(jìn)行加固，以改善壓縮層內(nèi)一部分或全部地基土的強(qiáng)度、壓縮性、滲透性、動(dòng)力特性等特殊土地基特性。

（1）沉降處理：加速固結(jié)沉降，減小有害的剩余沉降量；減小地基總沉降量。

（2）穩(wěn)定處理：控制剪切變形，制止周圍地基因路基或結(jié)構(gòu)物荷載作用發(fā)生隆起或流動(dòng)；阻止因荷載作用而強(qiáng)度降低，以保持穩(wěn)定；加速地基強(qiáng)度的增長；改變路堤形狀或換填部分地基，增加抗滑阻力。

3　高壓旋噴樁施工技術(shù)簡介

旋噴時(shí)，高壓噴射流在地基中將土體切削破壞，其加固范圍就是噴射距離加上滲透部分或壓縮部分的長度為半徑的圓柱體。一部分細(xì)小的土粒被噴射的漿液所置換，隨著液流被帶到地面上（俗稱冒漿），其余的土粒與漿液攪拌混合。在噴射動(dòng)壓力、離心力和重力的共同作用下，在橫斷面上土粒按質(zhì)量大小有規(guī)律地排列起來，小顆粒在中部居多，大顆粒多數(shù)在外側(cè)或邊緣部分，形成了漿液主體攪拌混合、壓縮和滲透等部分，經(jīng)過一定時(shí)間便凝固成強(qiáng)度較高且滲透系數(shù)較小的固結(jié)體（見圖3）。

4　箱涵地基高壓旋噴樁的設(shè)計(jì)與施工

4.1施工圖設(shè)計(jì)要求

（1）高壓旋噴樁采用雙管法，雙管旋噴注漿加固體直徑一般為0.5～1.0m。成孔直徑60cm，施工水灰比為0.8（水：水泥），噴射壓力25～30MPa，提升速度20cm/min（具體要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試樁情況調(diào)整）。

（2）旋噴樁成樁28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度3.5MPa，單樁承載力應(yīng)不小于390kN。

4.2試驗(yàn)樁

為查明噴射固結(jié)體的直徑和強(qiáng)度、驗(yàn)證參數(shù)設(shè)計(jì)的可靠性和安全度，在施工現(xiàn)場(chǎng)做2根試樁進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)樁參數(shù)：試樁水灰比采用0.80：1～1.0：1，其對(duì)應(yīng)漿液比重分別為1.50g/cm3和1.48g/cm3，選用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，不摻外加劑。試樁參數(shù)見表1。

表1　試樁擬定參數(shù)

4.2.1機(jī)械配置（見表2）

表2　機(jī)械配置情況

4.2.2制備水泥漿

按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿。依次將水、水泥和外摻劑倒入桶中，開動(dòng)攪拌機(jī)攪拌10～20min，而后擰開攪拌桶閥門，放入第一道篩網(wǎng)（孔徑為0.8mm），過濾后流入漿液池，然后抽進(jìn)第二道過濾網(wǎng)（孔徑為0.8mm），第二次過濾后流入漿液桶中，待壓漿時(shí)備用。

4.2.3試樁施工工藝

（1）鉆機(jī)就位：鉆機(jī)就位應(yīng)調(diào)平、對(duì)中，調(diào)整樁機(jī)的垂直度，保證鉆桿與樁位一致；并調(diào)試空壓機(jī)、泥漿泵，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；校驗(yàn)鉆桿長度，用紅油漆在鉆塔旁標(biāo)注深度線，保證孔底標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)深度。

（2）鉆進(jìn)：鉆機(jī)施工前，應(yīng)在地面進(jìn)行試噴，試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后開始注漿孔鉆造，將噴管插入地層預(yù)定的深度。鉆孔過程中記錄好鉆桿節(jié)數(shù)，保證鉆孔深度的準(zhǔn)確。

（3）提升鉆桿，噴射作業(yè)：當(dāng)噴射注漿管插入設(shè)計(jì)深度后，接通空壓管，開動(dòng)泥漿泵、空壓機(jī)和鉆機(jī)，并控制壓力、流量和風(fēng)量，相應(yīng)控制值達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)由下向上旋噴，同時(shí)將孔內(nèi)泥漿排出。為保證樁底端的質(zhì)量，噴嘴下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)，坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，待孔口冒漿正常后按照設(shè)計(jì)和試樁確定的提升速度提升鉆桿，鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。

在旋噴提升過程中，可根據(jù)不同的土層，調(diào)整旋噴參數(shù)。值班技術(shù)人員必須時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，并隨時(shí)做好記錄。

4.2.4試樁檢驗(yàn)

成樁28d后進(jìn)行試驗(yàn)樁檢測(cè)與驗(yàn)收。檢驗(yàn)主要內(nèi)容包括：固結(jié)體的整體性和均勻性、固結(jié)體的有效直徑、固結(jié)體的垂直度和固結(jié)體的強(qiáng)度特性等。

根據(jù)試驗(yàn)樁施工記錄和成樁試驗(yàn)檢測(cè)，試樁實(shí)際采用工藝參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3　試樁實(shí)際工藝參數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果

4.2.5施工參數(shù)的確定

以上試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，兩種工藝參數(shù)條件下旋噴樁均滿足設(shè)計(jì)要求。為提高地基處理安全儲(chǔ)備，選定S1試樁各項(xiàng)工藝參數(shù)作為正式施工。

5　施工質(zhì)量控制與檢驗(yàn)

5.1旋噴樁施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

旋噴樁的施工技術(shù)要求見表4，抽檢頻率應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求。

表4　旋噴樁施工技術(shù)檢查表

5.2高壓旋噴樁施工注意事項(xiàng)

（1）當(dāng)噴射注漿過程中出現(xiàn)下列異常情況時(shí)，需查明原因并采取相應(yīng)措施：①流量不變而壓力突然下降時(shí)，應(yīng)檢查各部位的泄漏情況，必要時(shí)拔出注漿管，檢查密封性能。②出現(xiàn)不冒漿或斷續(xù)冒漿時(shí)，若系土質(zhì)松軟則視為正?，F(xiàn)象，可適當(dāng)進(jìn)行復(fù)噴；若系附近有空洞、通道，則應(yīng)不提升注漿管繼續(xù)注漿直至冒漿為止或拔出注漿管待漿液凝固后重新注漿。③壓力稍有下降時(shí)，可能系注漿管被擊穿或有孔洞，使噴射能力降低。此時(shí)應(yīng)拔出注漿管進(jìn)行檢查。④壓力陡增超過最高限值、流量為零、停機(jī)后壓力仍不變動(dòng)時(shí)，則可能系噴嘴堵塞。應(yīng)拔管疏通噴嘴。

（2）質(zhì)量檢驗(yàn)在注漿結(jié)束28d后進(jìn)行，對(duì)檢驗(yàn)不合格的應(yīng)復(fù)噴。

6　結(jié)語

本項(xiàng)目高壓旋噴樁處理范圍約680㎡，設(shè)計(jì)長度10～14m，設(shè)計(jì)總樁長3600m，共施工高壓旋噴樁300根，按照5%檢測(cè)頻率檢測(cè)樁徑、樁距，共檢測(cè)15根，一次檢測(cè)合格率100%；鉆孔取芯15根并進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，每樁三等分段各取芯樣一個(gè)，合格率93.3%；單樁承載能力靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)工3處，根據(jù)復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，旋噴樁復(fù)合地基承載力均大于設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明施工中所采用的工藝參數(shù)與質(zhì)量控制方法合理，不良地基的成功處治為下一步高速公路軟基施工奠定了良好的基礎(chǔ)。

［1］JGJ 79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］JTG/T D31-02-2013，公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2013.