淺析高壓旋噴樁施工控制技術(shù)

摘 要：結(jié)合多年施工實踐，從施工方案、施工準備和施工步驟等方面詳細闡述了高壓旋噴樁施工技術(shù)，可供同類工程施工參考。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴樁；鐵路；施工

1 工程概況

某鐵路IV標DK1835+206.54～DK1835+343.32，位于湘南地區(qū)，地質(zhì)巖性及地質(zhì)構(gòu)造：坡面上覆：表層0～3.5m為+黃色黏土；4m～13m為褐黃色黏土夾有較多角礫（碎）石；下接3m左右的粉砂層；第一層的基巖在16m～18m范圍內(nèi)，并呈現(xiàn)從小里程到大里程依次變淺；下伏灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r；下為溶洞，大部分為全充填或者半充溶洞，充填物為粉質(zhì)黏土。溶洞大小4m～8m不等；下部為基巖。不良地質(zhì)及特殊地質(zhì)：表層的厚層覆蓋層主要是由粉質(zhì)粘土加碎石、角礫和圓礫土組成。高壓旋噴樁設(shè)計樁徑0.8m，按梅花型正三角形布置，原設(shè)計孔間橫向間距為1.80m，縱向間距1.56m.，樁徑0.8m。施工采用1：1的水泥漿液，共24786m，1466根。

2 施工控制技術(shù)

2.1 施工方案

高壓噴射注漿法（High Pressure Jte Grouting），20世紀60年代后期始創(chuàng)于日本，70年代在我國巖土工程領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展。近年來將高壓噴射注漿法和深層攪拌法結(jié)合起來，同時發(fā)揮機械攪拌和射流攪拌的優(yōu)點，形成了深層噴射攪拌混合法，主要有JCS-MAN工法、SWING工法、LDJCM工法、WJDCG工法。施工工藝類型有：單管法、二重管法、三重管法和多重管法。本采用雙通道的二重注漿管。先進行二重注漿管鉆進，到達設(shè)計深度后，利用雙重重噴嘴，把空氣和高壓漿液同時噴射到土中，漿液壓力約為20MPa，空氣壓力約為0.7MPa，一邊提升和旋轉(zhuǎn)噴嘴，一邊進行噴射，最終在土體中形成圓柱狀固結(jié)體，固結(jié)體的直徑明顯增加。

2.2 施工準備

①施工前要做好現(xiàn)場復(fù)查和編制施工組織設(shè)計等準備工作。按照設(shè)計圖紙核實設(shè)計孔位處有無防礙施工和影響安全的障礙物；核對地質(zhì)資料；編制施工組織設(shè)計。施工組織設(shè)計主要包括：工程概況；施工現(xiàn)場平面布置；主要施工程序、技術(shù)參數(shù)及注意事項；工程量及施工進度計劃；施工用料、用水及用電計劃；施工人員配置計劃；施工控制標準及質(zhì)量保證體系；質(zhì)量檢驗及施工驗收等。②場地平整、障礙清除。施工現(xiàn)場事先予以平整，清除地上和地下的障礙物。③施工放樣。樁位的定位使用全站，用白灰標出樁的位置，中心在插竹簽。鉆機專人指揮就位，確保位置正確。④材料。水泥采用強度等級為PO32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥或礦碴水泥，水泥漿液的水灰比一般為1.0。雙管法的高壓水泥漿壓力應(yīng)大于20MPa。根據(jù)需要加入適量的外加劑，摻入量應(yīng)通過試驗確定。嚴格按照設(shè)計樁位、樁徑、樁長和樁數(shù)施工，樁位允許偏差為±5cm，垂直度偏差不大于1.5%。噴射孔與高壓注漿泵的距離不宜大于50m。⑤電、路保證暢通。單臺機組用電約105KW。⑥機械組裝和試運轉(zhuǎn)。試驗施工參數(shù)確定為：二重管法高壓噴射。噴漿過程中泵壓為25-28Mpa，空氣壓0.65-0.7Mpa，提升速度控制在12-16cm/min，旋轉(zhuǎn)速度為15-20r/min。

2.3 施工步驟

施工步驟為：平整場地→孔位放樣→鉆機就位→造孔→鉆機移位→成孔校驗→噴射裝置就位→地面噴射→地下試噴→噴射注漿作業(yè)→下管靜壓回填注漿→沖洗機具→高噴臺車移位→間隙性回填注漿。具體為：①鉆機就位：旋噴樁施工時，鉆機安放在設(shè)計孔位上，作水平較正，使鉆桿軸線垂直對準孔位，并固定好鉆機。②鉆進成孔：成孔后，應(yīng)校驗孔位、孔深及垂直度是否符合設(shè)計要求。③下注漿管。成孔合格后即可下注漿套管到預(yù)定深度，下注漿管與鉆孔兩道工序合二為一，鉆孔與下注漿管同時完成；若使用地質(zhì)鉆機，則必須把鉆桿拔出，鉆機移位后，在將噴射裝置就位。在下管前，需進行地面試噴，檢驗噴射裝置及水、氣、漿發(fā)生裝置是否正常。④噴射注漿作業(yè)。將注漿管下到預(yù)定深度后，檢驗噴射方向、擺動角度，進行地下試噴，一切正常后可自上而下進行噴射作業(yè)。施工中注意檢查漿液初凝時間、水汽漿流量及壓力、提升速度、噴射方向等參數(shù)是否符合設(shè)計要求，并及時作好記錄，繪制作業(yè)過程曲線。⑤沖洗器具。噴射作業(yè)完成后，將注漿泵的吸漿管移到水箱內(nèi)，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除，防止殘存水泥漿堵塞管路。

3 施工措施

3.1 搞好施工前的安全檢查。注漿施工設(shè)備的排量和壓力必須符合規(guī)定要求，對檢查高壓泵的安全閥、活塞缸套等零件，保證設(shè)備安全可靠；保證吸水管、高壓管路暢通、不漏氣，注漿管接頭良好密封。

3.2 施工中應(yīng)保證管路和噴嘴暢通。在吸水管、高壓泵、水泥漿儲備箱等地方設(shè)置篩孔1～2mm的過濾網(wǎng)；及時保養(yǎng)維護注漿泵，防止沉淀水泥漿；下注漿管時，要預(yù)防水氣噴嘴被水泥砂堵塞，可在插管前用一層塑料薄膜包扎好，也可邊射水邊下管，但水壓力一般不高于1Mpa，以防射坍孔壁。

3.3 噴射注漿過程至設(shè)計頂面后，即可停氣、停水，繼續(xù)用注漿泵注漿，待水泥漿從孔口返出后，方可停止送漿，確保固體頂部質(zhì)量。所用水泥漿，水灰比要按設(shè)計規(guī)定不得隨意更改，要保證質(zhì)量，水泥應(yīng)過篩，其細度在標準篩上（4900孔/m2）的篩余量應(yīng)不大于15%。禁止使用受潮或過期水泥，在噴射注漿過程中應(yīng)防止水泥漿沉淀。

3.4 應(yīng)處理好冒漿，及時清除沉淀的泥渣。冒出地面的漿液可經(jīng)過濾、沉淀除去雜質(zhì)和調(diào)整濃度后，予以回收再利用。當前，回收再利用的漿液中難免含有砂礫，故只有三重管法可以利用冒漿注漿，單管法和二重管法施工只能利用漿回灌固體頂部凹穴。處理已有結(jié)構(gòu)物地基時，應(yīng)采用控制施工速度、順序和加快漿液凝固時間等方法防止或減小已有結(jié)構(gòu)的附加變形。

3.5 在軟弱地層旋噴時，固結(jié)體強度較抵，可以在旋噴后用砂漿泵注如砂漿來提高固結(jié)體的強度。隨著注漿深度的增加，旋噴時注漿管承受的阻力增大，其彈性扭轉(zhuǎn)變形不可忽視，容易造成上部擺動角大、下部擺動角小，甚至上部擺動、下部不擺的情況。施工中應(yīng)根據(jù)孔深和地層情況，適當加大擺動角，一般可加大100～200。

3.6 在砂層尤其干砂層中旋噴時，噴頭外徑不宜大于注漿管，否則易扭斷。旋噴時，應(yīng)先噴水或噴漿，后旋轉(zhuǎn)和提升，以防止注漿管扭斷。噴射注漿孔與高壓泵不宜過遠，防止高壓軟管過長，沿程損失增大，造成實際噴射壓力降低。在加固工程中，為使樁頂與原結(jié)構(gòu)結(jié)合嚴密，可于旋噴作業(yè)結(jié)束后24h在旋噴樁中心鉆一個小孔，再用小徑單層注漿管補噴一次。

3.7 質(zhì)量控制。經(jīng)室內(nèi)配方試驗和現(xiàn)場噴射試驗，來確定噴射注漿后固結(jié)體尺寸、強度、承載力以及連續(xù)性、止水效果等。室內(nèi)配方試驗配置的試樣，其配合比必須與實際施工的配合比相符。需采取根據(jù)實際采用的噴射參數(shù)計算單位時間內(nèi)水泥漿用量及水的用量，并根據(jù)單位時間內(nèi)被處理土量計算出水泥土混合漿液中各種成分，即水泥、外加劑、土粒和水的比例。根據(jù)設(shè)計現(xiàn)場情況，準確控制好樁基是否進入持力層，該實體樁徑為0.6m，按梅花型正三角形布置，橫向間距為1.56m，縱向間距1.17m，經(jīng)質(zhì)量檢測均符合相關(guān)規(guī)定要求，表明本文的施工方法是成功的。

參考文獻

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[2]鄧子勝，譚樹光，楊永生.單管雙噴嘴交替噴射高壓旋噴注漿[J].工業(yè)建筑，2010，13（1）.

作者簡介：倪體亮（1985，1），?？?，助理工程師，主要從事工程施工與管理。