胡干一

（中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 400037）

0 引言

高壓旋噴樁技術(shù)又稱高壓旋噴樁法，是使用鉆孔機(jī)在土層中鉆孔至設(shè)計(jì)要求的深度，并將帶有特殊噴嘴的澆注管插入鉆孔的土層中，然后使用高壓泵將水泥漿噴出，水泥漿與土壤完全均勻混合后在周圍的地面形成均勻堅(jiān)固的圓柱固結(jié)體。施工時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)節(jié)水灰比、提升速度和噴漿壓力等工藝性參數(shù)來獲得最好的成樁效果。高壓旋噴樁技術(shù)在臨近既有線路、建筑物等特殊地形條件的地區(qū)具有明顯優(yōu)勢。

1 高壓旋噴樁施工方法與質(zhì)量控制

1.1 工程簡介

本項(xiàng)目位于樂清市白石鎮(zhèn)既有樂清高鐵站附近，交通較便利。施工區(qū)域?yàn)闆_海積平原，地勢平坦開闊，周邊多為農(nóng)田，局部為既有甬臺(tái)溫場坪填土。旋噴樁樁徑0.6 m，樁間距1.6～1.7 m，呈正方形布置，樁長22.5～28.5 m。

1.2 工藝流程

本標(biāo)段擬采用單管旋噴法，該工藝多用于軟基處理加固中，圖1 為單管旋噴法工藝流程。

圖1 單管旋噴法工藝流程

1.3 施工方法

（1）準(zhǔn)備工作?，F(xiàn)場施工人員根據(jù)放樣位置，用紅線將場地四周圈起來，然后用挖機(jī)在圈出的范圍進(jìn)行場地平整和碎石攤鋪，并做好排水設(shè)施。

（2）測量定位。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的里程及樁號(hào)，測量人員用全站儀或GPS 定位儀將樁位坐標(biāo)放出，并用紅噴漆或竹簽標(biāo)注好樁位，在四周布好控制樁。

（3）機(jī)具調(diào)整就位。樁機(jī)自身移動(dòng)裝置配合挖機(jī)將機(jī)器移動(dòng)至指定樁位。用吊錘和水平尺對樁機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，使其水平度和垂直度均滿足設(shè)計(jì)要求。為保證平面位置準(zhǔn)確無誤，通過線繩拉控制樁進(jìn)行對中，保證樁中心和孔位中心重合，誤差不超過5 cm。對中完成后，再通過低壓注水試驗(yàn)來檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。

（4）鉆孔、插管。再次檢查鉆桿是否暢通，長度是否滿足要求，密封是否完好。后續(xù)每次接管時(shí)均需進(jìn)行此操作。正式鉆進(jìn)后，穿過上部淤泥層，借助噴射管本身的噴射或振動(dòng)貫入。其過程為：啟動(dòng)鉆機(jī)→低壓輸送水泥漿液→振動(dòng)→射流成孔下沉→觀察工作電流。邊下管邊射水以防止泥砂堵塞噴嘴，壓力控制在0.5～1.0 MPa，至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止鉆進(jìn)[1]。

（5）配置水泥漿。隨著打樁機(jī)的移動(dòng)開始混合水泥漿。高壓旋噴樁的灌漿應(yīng)使用普通硅酸鹽水泥。水灰比一般為（0.8:1）～（1.5:1）。施工現(xiàn)場上部軟土為壤土，含水量高，而且屬性很差，根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)，水灰比分別選為0.8:1、0.9:1 和1:1。攪拌水泥漿時(shí)，往桶內(nèi)加水，并做好刻度標(biāo)記，根據(jù)水灰比加入對應(yīng)量水泥，水泥用電子秤準(zhǔn)確稱量，邊加入邊攪拌，攪拌時(shí)間15 min 為最佳。通過篩網(wǎng)（孔徑0.8 mm）過濾將水泥漿灌入泥漿池，再通過第二個(gè)篩網(wǎng)（孔徑0.8 mm）進(jìn)行二次過濾。要保證泥漿池內(nèi)不間斷攪拌，試樁施工時(shí)有足夠水泥漿。

（6）噴射注漿。施工前應(yīng)檢查各設(shè)備和管路是否合格，并做高壓水射水試驗(yàn)，合格后方可噴射漿液。旋噴作業(yè)按預(yù)設(shè)工藝參數(shù)進(jìn)行，并安排專人記錄樁號(hào)、旋噴起止時(shí)間、水泥漿用量、冒漿情況、施工樁長等。噴漿管下降到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停鉆旋轉(zhuǎn)，高壓泥漿泵壓力增加到參數(shù)設(shè)定值，噴漿半分鐘，邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿，確保水泥漿與土體充分?jǐn)嚢琛Ｈ缬龉收蠒r(shí)，應(yīng)立即檢查排除故障，重新噴射注漿應(yīng)與前段搭接不小于1 m，防止樁體脫節(jié)。為提高樁的承載力和處理質(zhì)量，在樁底部1 m 及樁頂3 m 范圍內(nèi)將提升速度控制在18 cm/min，并在旋噴至樁頂以下1.0 m 時(shí)旋噴5~10 s 后，再向上旋噴直至樁頂停漿面[2]。噴漿施工完成后，會(huì)因不同程度的收縮出現(xiàn)凹穴，要用水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌，保證樁頭部分的完整性。

（7）樁頭部分處理。當(dāng)旋噴至樁頂3.0 m 時(shí)應(yīng)慢速提升，提升至樁頂0.5 m 時(shí)可適當(dāng)減少漿壓，確保樁頭完整和施工安全。

（8）器具清理及移位。施工完成后，應(yīng)及時(shí)用清水沖洗管路，防止堵管。檢查管路長度是否滿足要求后將樁機(jī)勻速移動(dòng)至下一根樁的位置，重復(fù)上述流程，進(jìn)行下一根樁基的施工。

1.4 控制要點(diǎn)

（1）鉆桿旋轉(zhuǎn)和提升過程必須連續(xù)，拆卸、接長鉆桿或繼續(xù)旋噴時(shí)要保證有10～20 cm 的搭接長度，避免出現(xiàn)斷樁。

（2）水泥漿每次攪拌使用時(shí)間應(yīng)控制在2 h 以內(nèi)；施工時(shí)需進(jìn)行跳樁施工，相鄰兩樁施工間隔時(shí)間應(yīng)不小于48 h。

（3）噴射注漿過程中，應(yīng)先達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿量后方可提升注漿管。冒漿量小于注漿量的20%為正?，F(xiàn)象，若超過20%或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)查明原因并在解決問題后方可施工。

2 工藝性參數(shù)的確定

2.1 工藝性參數(shù)的取值范圍

根據(jù)試驗(yàn)指南及規(guī)范要求，旋噴樁施工的各項(xiàng)主要參數(shù)為：水灰比?。?.8:1）～（1.5:1），高壓水泥漿壓力應(yīng)大于20 MPa；提升速度15～25 cm/min。本項(xiàng)目的試驗(yàn)樁主要工藝參數(shù)取值如下。

2.1.1 水灰比

本工點(diǎn)軟土上部10 m 多為淤泥，含水量大，屬性極差。本次高壓旋噴樁試樁分別選取水灰比0.8:1、0.9:1 和1:1 三大類進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)工作。

2.1.2 提升速度

考慮地層上部10 m 軟土為淤泥，下部軟土為淤泥質(zhì)黏土，對不同地質(zhì)采取不同的提升速度，本次試驗(yàn)上部分別取 20 cm/min、22 cm/min 和 24 cm/min，下部分別取 22 cm/min、24 cm/min 和 25 cm/min[3]。

2.1.3 漿壓

本次試驗(yàn)對應(yīng)不同的提升速度，分別取20 MPa、21 MPa 和 22 MPa 共 3 組漿壓。

本次試驗(yàn)樁按水灰比、提升速度共進(jìn)行了27 根高壓旋噴樁試驗(yàn)。具體的試驗(yàn)樁技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 試驗(yàn)樁技術(shù)參數(shù)

設(shè)計(jì)水泥漿液的水灰比采用1:1，默認(rèn)每米水泥用量為218 kg。從表1 可知，第8 小組試驗(yàn)樁的參數(shù)與設(shè)計(jì)采用參數(shù)近似。

2.2 工藝性試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 樁頭開挖檢測

對27 根試驗(yàn)樁樁頭進(jìn)行開挖檢測，本次試驗(yàn)樁樁頭直徑均在0.6～0.7 m 內(nèi)，設(shè)計(jì)樁徑為0.6 m，所有試驗(yàn)樁樁頭直徑均超過設(shè)計(jì)樁頭直徑，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 取芯檢測

對試驗(yàn)樁進(jìn)行取芯，每組分別在上部1～10 m、中部 10～23 m、下部 23～28 m 取出代表性芯樣，進(jìn)行28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下：第1 小組平均水泥用量270 kg/m，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度2.41 MPa；第2 小組平均水泥用量252 kg/m，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度2.14 MPa；第4 小組平均水泥用量253 kg/m，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度2.12 MPa；剩余小組均不合格。

2.2.3 單樁靜載試驗(yàn)

對取芯明顯不合格的試驗(yàn)樁放棄靜載試驗(yàn)，本次只對第1 小組、第2 小組和第4 小組共9 根試驗(yàn)樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 單樁承載力試驗(yàn)結(jié)果

2.3 工藝性最終參數(shù)的確定

綜合取芯檢測的28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和單樁承載力試驗(yàn)成果，各試驗(yàn)樁綜合判定如表3 所示。

表3 試驗(yàn)樁綜合判定

根據(jù)表3：采用第1 小組、第2 小組和第3 小組的工藝參數(shù)的試驗(yàn)樁均能保證樁體質(zhì)量合格，滿足設(shè)計(jì)要求。第8 小組參數(shù)與設(shè)計(jì)采用參數(shù)近似，但第8 小組試驗(yàn)樁明顯不合格，不滿足設(shè)計(jì)相關(guān)要求。

經(jīng)3 組合格樁對比，第1 小組成樁效果最好，強(qiáng)度較高，但是水泥用量較大，不經(jīng)濟(jì)；第2 小組和第4 小組成樁效果均良好，水泥用量和28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度都基本相同，但第2 小組在相同水泥用量情況下，施工成樁質(zhì)量更好控制，施工也更快捷。

綜合分析后采用第2 小組高壓旋噴樁工藝參數(shù)，主要工藝參數(shù)如下。

水泥漿液水灰比采用0.8:1，上部10 m 每米進(jìn)漿量311 L 以上、提升速度不得大于22 cm/min、泥漿泵壓力控制在21 MPa 以上，平均每米水泥用量276.5 kg；10 m 以下每米進(jìn)漿量269 L 以上、提升速度不得大于24 cm/min、泥漿泵壓力控制在21 MPa 以上，平均每米水泥用量239 kg。全孔深平均每米水泥用量252 kg。

3 結(jié)語

總之，高壓旋噴樁在鐵路路基加固中的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)工程。對于不同地區(qū)、不同地質(zhì)的工程，高壓旋噴樁的各項(xiàng)參數(shù)也會(huì)變化，施工前應(yīng)做好工藝性試驗(yàn)，以確定最優(yōu)的試驗(yàn)參數(shù)來達(dá)到最好的成樁效果，這樣才能有效減少路基沉降，保證路基穩(wěn)定性和鐵路的運(yùn)行安全。結(jié)合鐵路工程的實(shí)際建設(shè)，高壓旋噴樁具有占地面積少、施工靈活、工期短的優(yōu)勢，但也有投入大、易污染等缺點(diǎn)，所以最佳工藝性參數(shù)對經(jīng)濟(jì)、安全尤為重要，可在相關(guān)項(xiàng)目中擇優(yōu)使用，效果顯著。