高壓旋噴樁在沿海軟基處理中的應用

郭驍健

摘要：唐山市濱海大道工程一標段K2+860~K2+970段路基，因有橫穿路基高壓線，采用碎石樁處理極易發生電擊事故，所以改為設備高度較低的高壓旋噴樁。本文結合一標段現場施工實例，從工作原理，施工工藝，施工要點及質量檢測幾個方面對高壓旋噴樁的施工做了闡述。

關鍵字：沿海軟基處理，高壓旋噴樁，施工，質量控制

1工程概況

唐山市濱海大道工程一標K2+860~K2+970段，高壓線橫穿路基，碎石樁機較高，施工中極易發生電擊事故，因此改為高壓旋噴樁處理。地層上部5~6m為淤泥質粉質黏土，深灰色，軟塑~流塑，土質不均，砂感強，含少量云母和貝殼碎片，承載力基本容許值80kpa，摩阻力20kpa，下部為粉砂層：灰褐色，飽和松散~中密，礦物成分以石英、長石為主。含少量云母和貝殼碎片。承載力基本容許值90kpa，摩阻力30kpa，可改為高壓旋噴樁。樁長8m，樁間距1.5m，樁徑0.6m。為鄰排錯開的三角形布樁。水泥采用32.5mpa復合硅酸鹽水泥，用量為50~60kg/m。

2 施工原理

2.1加固機理：

高壓噴射注漿是利用工程鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置，以高壓設備使漿液成為20Mpa左右的高壓流從噴嘴里噴射出來，沖擊破壞土體，當能量大、速度快和呈脈動狀的噴射流的動壓超過土體結構強度時，土料便從土體剝落下來，高壓流切割攪碎的土層，呈顆粒狀分散，一部分被漿液和水帶出鉆孔，另一部分則與漿液攪拌混合，隨著漿液的凝固，組成具有一定強度和抗滲能力的固結體，當噴射流以360°旋轉、自下而上噴射提升時，固結體的截面形狀為圓形即稱為旋噴。在鉆機的鉆桿最前端設置一個高壓液體噴射裝置，當鉆機把該高壓噴射裝置送到土層預定深度時，通過高壓泵向鉆桿中心孔連續輸送高壓水泥漿液，高壓水泥漿液即通過噴射裝置中的噴嘴小孔噴入鉆桿周圍的砂層、土層及砂土層，與此同時鉆機帶動鉆桿緩慢旋轉并提升使噴嘴緩慢螺旋上升，從而使高壓水泥漿不斷切割攪拌土層，形成水泥、砂、土及速凝劑的混合攪拌漿體，通過固化劑和軟土間所產生的一系列物理化學反應，生成水化物，然后水化物膠結形成凝膠體，將土顆粒凝結在一起形成具有整體性、水穩定性和較高強度的結構整體，從而提高其復合地基承載力及改變地基土物理化學性能，達到提高地基承載力、減少地基沉降、阻止水體流動、增強地基穩定性的目的。旋噴樁主要用于加固地基，提高地基的抗剪強度，改善地基土的變性性能，使其在上部結構荷載作用下，不至破壞或產生過大的變形。

3 工藝特點

（1）施工機具設備簡單，施工簡便。

（2）具有較好的耐久性，且料源廣闊，價格低廉。

（3）噪聲小，施工周期短。

4 施工工藝

現場的整理：施工場地要求平整密實并做好排水。就地采用沿線設置的變壓器，現場需配置發電機一臺，確保臨時停電或高壓停電時工程進行的連續性。

測量放樣：根據設計圖紙對現場樁位進行布點，用顏色醒目的木樁或竹樁標記，之后報監理工程師驗收。

鉆機及人員就位：鉆機就位時先使鉆頭對準樁位標志中心，然后進行鉆桿的雙向調平，之后，再次調整對中，最后再精確調平。垂直度誤差不超過1%，對中誤差小于5cm。

試樁、技術參數確定：施工前必須先打不少于3根的工藝試驗樁，試樁深度不小于軟土層下3m，以檢驗機具性能及施工工藝中的各項技術參數，其中包括最佳的灰漿稠度、工作壓力、鉆進和提升速度等，還應根據被加固土的性質及單樁承載力要求，確定水泥摻入量。通過試驗樁確定本工程高壓旋噴樁的技術參數為：A、旋噴壓力為20~40MPa。B、旋轉提升速度為25~28cm/min。C、旋轉速度為20~28r/min。D、噴嘴直徑為2.0~3.2mm。E、水泥摻入量50~60kg/m。

鉆孔：鉆孔前，現場技術人員對每節鉆桿的長度進行量取記錄，根據圖紙給出的樁長計算鉆桿數量。

噴射灰漿：將符合設計要求的漿液儲備在桶中并不斷攪拌，待下一步工作。灰漿的噴射由下而上作業，噴射過程中，嚴格控制旋噴壓力、提升速度，并根據冒漿情況隨時調整。拆卸旋噴管的動作要快，冒出的灰漿可酌情回收利用。

清洗器具：噴射作業完成后，將注漿泵的吸漿管移到水箱內，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管內的漿液全部排除，防止殘存水泥漿將管路堵塞。

5 技術要點

（1）施工中，旋噴樁機應隔排作業，避免由于間距較近互相影響。

（2）灰漿的攪拌時間應不小于4分鐘，以保證灰漿完全攪拌均勻，不得有結塊。大于初凝時間的灰漿不得使用。

（3）對于不能回收利用的漿液，可在相鄰樁間挖溝，使漿液流入溝中，凝固后，形成一根橫系梁，提高地基的承載力。

（4）冒漿量不能大于20%，大于20%時，應及時查明原因。

（5）水泥漿液應連續供應。如發生斷漿現象，須復打，復打重疊長度必須大于1.0m。

（6）提鉆噴射灰漿時，保證旋噴速度和壓力穩定，還應保持不小于0.2米的搭接長度。

6 質量檢測

（1）對樁長、樁徑、樁間距進行檢測，采用現場開挖測量及檢查施工記錄的方法。對不合格的樁，根據數量和位置等情況，采取補樁和加強臨樁等措施，檢查數量為2%。

（2）28d成樁后，進行鉆探取芯。抽檢頻率應不小于總樁數的2%。取芯位置：沿樁徑2/5軸線出垂直鉆進。

（3）28d成樁時進行荷載試驗，測定單樁承載力，抽檢頻率2%，且不少于3根。

（4）檢驗數量的合格率不下于90%。如低于90%，再次進行抽檢，抽檢頻率為5%。如再不合格，則應補樁處理。

結論：

高壓旋噴樁處理沿海軟基中，具有效率高，施工簡便，成樁效果好，加固效果強等優點，對于沿海淤泥粉質黏土和粉砂層的地基的加固效果明顯。適用于施工作業面空間受限的施工場地。

參考文獻：

[1] 程云朋. 高壓旋噴樁在地基加固中的應用探討[J]. 山西建筑，2007

[2] 中華人民共和國交通部發布 公路橋涵施工技術規范[JTJ]. 中國人民出版社，2000