高壓旋噴注漿技術在地基加固中的應用探討

李莉玲　陳飛燕

摘要：高壓旋噴技術在軟基處理中應用廣泛，是一種較為有效的處理手段。文章結合工程實例，探討了高壓旋噴注漿技術在地基加固中的應用。

關鍵詞：高壓旋噴注漿技術；地基加固；施工控制

中圖分類號：U445文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0173-02

近年來，高壓旋噴技術在軟基處理中得到了廣泛應用，利用射流作用切割摻攪地層，改變原地層的結構和組成，同時灌入水泥漿或復合漿形成凝結體，借以達到加固地基和防滲的目的。由于目前地質勘察工作的規范局限性，對橋梁樁基未采用一樁一孔的方式勘察，往往導致樁底持力層實際地質與設計推定的地質情況存在較大出入，必須采用加固手段方案滿足樁基的穩定。

本文結合工程實際情況，就高壓旋噴注漿技術在橋梁樁基軟弱層加固中的應用進行了分析和探討。

一、工程概況

廣梧高速公路河口至雙鳳段第七合同段下圍高架橋0#臺后YC樁，樁基設計為挖孔摩擦樁，樁身砼設計等級為C25，樁徑為φ1.3m，樁長為16.80m，樁頂標高105.65m，設計地質情況為從全風化至弱風化不同層厚分布的泥質粉砂巖，樁底需進入弱風化層不小于8m。施工完成后，對該樁進行取芯檢測時發現，樁底存在強風化泥質粉砂巖夾層，巖芯呈半巖土狀、碎塊狀。

為消除樁底軟弱夾層的安全隱患，保證樁基礎安全、穩定，需對樁端持力層范圍內的強風化夾層進行注漿補強處理。綜合考慮本工程特點、地質特征情況，選擇了高壓旋噴注漿加固方案。

二、高壓旋噴注漿的加固原理

（一）基本原理

高壓噴射注漿加固地基，是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管在預定位置以高壓設備使漿液或水、（空氣）成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后形成固結的水泥結石體，具備一定的強度，達到預定加固目的。

噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關，其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強度τ、噴咀直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴咀直徑d成正比，與提升速度S、土的抗剪強度τ和漿液稠度B成反比。采用旋噴注漿加固后的固結情況如圖1所示。

（二）高壓旋噴注漿加固樁基持力層

首先采用高壓清水射流旋噴切割，破壞強風化泥質粉砂巖，使其中夾雜的碎塊、土等分離，然后利用高壓空氣按反循環鉆機的工作機理清渣，將已高壓清水切割分離的土、細粒巖從孔口溢出，再采用高壓旋噴注漿、孔內注漿、壓水泥漿相結合的施工方法，保證加固段、孔內壓注高壓水泥漿，并形成固結整體，達到加固目的。其加固示意圖如圖2所示：

三、高壓旋噴注漿的施工

（一）施工工藝流程

施工工藝流程如圖3所示：

（二）施工方法

1．注漿孔布置。利用原有的兩個抽芯孔作為注漿孔。

2．注漿孔的鉆孔。注漿孔采用用XY-1A地質鉆機，φ101mm金鋼石雙管鉆具對樁身砼進行抽芯鉆孔，基巖部分可采用φ91mm金鋼石鉆具進行加深鉆孔。鉆孔終孔深度確定原則：鉆孔進入設計樁端持力層基巖深度應不小于3倍樁徑，且穿過軟弱夾層入弱風化巖0.50m以上。

注：0# 臺后YC樁1#抽芯鉆孔現有孔深20.10m，2#抽芯鉆孔現有孔深20.05m，鉆孔進入設計樁端持力層基巖深度小于3倍樁徑，且沒有穿過軟弱夾層0.50m以上。因此在補強施工時，應對兩孔進行加深至終孔深度（不小于22.80m）。

3．高壓清水切割。通過高壓泵產生的高壓水噴射流主要對軟弱夾層頂、底板區間段內的巖土層進行高壓清水切割，旋噴切割時，采用高壓力（25～30MPa）、慢轉速（5～10r/min）、慢提升（5～10cm/min）等措施，在處理段內重復切割次數5次以上，施工切割段為層頂、底板上下各延長1.00m。

4．氣舉反循環清渣。利用氣舉反循環法施工參數為：空氣壓力0.6～0.7MPa，空氣排量6～9m3/min。本步驟施工以達到盡可能將孔內的充填物及泥漿、削落物、孔底沉渣等物清出樁外為目的。根據現場實際情況，第3、4步驟可反復進行。

5．埋設孔口壓漿裝置。樁內每個補強鉆孔均清洗完成后，將樁頂表面雜物清除干凈，在孔口埋置φ108mm孔口管作為孔口封閉壓漿；并經候凝待埋設孔口管的砂漿強度達5MPa以上后可轉入下一步施工。

6．高壓旋噴注漿施工。根據鉆孔揭露的軟弱夾層發育情況，2孔作為高壓旋噴注漿孔。施工參數為：壓力：20～25MPa；流量：60～70L/min；提升速度：10～15cm/min；旋轉速度：8～10r/min。噴射段長為孔底自下而上至處理段頂、底上下各延長1.00m ，注漿影響半徑不小于25cm。

高噴注漿材料采用42.5R水泥、水和外加劑（緩凝型減水劑）按比例配制，水灰比（重量比）為0.8（水泥漿液比重：1.61），外加劑摻入比例宜在注漿前宜由現場試配或按有關說明確定。

7．孔口注、壓漿。樁內的各個旋噴注漿孔待孔內的清水及泥漿替換出孔外至孔口返出濃水泥漿后，即關閉孔口返漿閥門進行孔口封閉式壓漿，注漿泵壓力1.0～3.0MPa；流量：30～60L/min。

根據鉆孔連通情況及施工現場的需要，可選擇1孔作為壓漿孔，其余孔作為排浠水泥漿出漿孔，待所有出漿孔均返出濃水泥漿后即關閉閥門進行封閉式壓漿。

孔口注、壓漿材料采用42.5R水泥、水和外加劑（緩凝型減水劑）按比例配制，水灰比為不大于0.6（水泥漿液比重大于1.7），外加劑摻入比例宜在注漿前宜由現場試配確定。

8．孔口補漿。壓漿結束后在水泥漿液終凝前再進行孔口補漿，消除漿液回縮，直至孔口滿漿為止。

（三）施工控制

1．鉆孔。使用XY-1鉆機開孔，鉆孔要求如下：（1）孔位：對預留注漿管進行統一編號，按方案設計要求進行定位；（2）孔徑：鉆進成孔φ91～110mm；（3）鉆孔傾斜度：鉆孔應盡量保持垂直，鉆孔斜率不超過1%；（4）鉆進方式：采用回轉鉆進方法，鉆進時應詳細記錄孔位、終孔深度、軟弱夾層深度、分布情況及巖性特征。鉆進暫停或終孔等待噴漿時，孔口應加蓋保護，防止掉入雜物。

2．高壓清水切割及高壓旋噴注漿、壓漿。（1）鉆孔經驗收合格后，方可進行高壓清水切割。（2）下噴射管前，應進行地面試噴并調準。（3）下入、拆卸噴射管時，應采取措施防止噴嘴堵塞。（4）按劃分的處理段上、下各延伸1.00m，反復用清水進行高壓切割，每孔段切割次數不少于5遍。（5）高壓注漿時，噴嘴下至高壓旋噴注漿設計深度，應先按規定參數送漿進行駐噴一段時間，然后開始高壓旋噴注漿。（6）高壓旋噴注漿時，按劃分的處理段上、下各延伸1.00m，對旋噴段應全段連續作業且復噴1次。每次拆卸噴射管后應進行復噴，保證搭接長度不小于0.2m。（7）在高壓清水切割或旋噴注漿過程中，出現壓力突降或驟增時，應查明原因，及時處理，恢復正常情況后方可繼續作業。（8）施工中應如實記錄各項參數、漿液材料用量、異常現象及處理情況等。（9）高壓旋噴注漿應監測提升速度、噴射壓力、流量和漿液比重等四個參數的變化情況。（10）孔內嚴重漏漿可采取以下措施進行處理：1）降低噴射管提升速度或停止提升；2）降低噴漿壓力、流量進行原地灌漿；3）停止注漿候凝（間隔時間一般為30～60分鐘）；4）加大漿液濃度或摻入一定比例的水玻璃速凝溶液。

四、結語

該樁經注漿加固處理后，進行了取芯驗證注漿處理效果，水泥結石體的無側限抗壓強度達到了20.8MPa，達到了預期目的。從確保質量來看，采用高壓旋噴注漿方式進行橋梁樁基基底軟弱層的加固滿足技術及設計的要求，是一種較為有效的處理手段。

作者簡介：李莉玲（1980－），女（瑤族），供職于廣西桂通公路工程監理咨詢有限責任公司；陳飛燕（1979－），女，供職于廣西桂通公路工程監理咨詢有限責任公司。