水泥旋噴樁在小橋涵地基處理中的應(yīng)用

孫亞東

(河北建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071000）

水泥旋噴樁在小橋涵地基處理中的應(yīng)用

孫亞東

(河北建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071000）

伴隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，水泥旋噴樁在小橋涵地基處理中以及得到了廣泛的應(yīng)用。水泥旋噴樁在小橋涵地基處理中的應(yīng)用，不僅可以好整地基的穩(wěn)定性，還具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為工程建設(shè)方減少了成本支出。本文主要對水泥旋噴樁的加固原理及水泥旋噴樁施工及應(yīng)用情況進(jìn)行簡要闡述。

水泥旋噴樁 小橋涵地基處理 應(yīng)用

高壓噴射注法（jet grouting）是60年代后期創(chuàng)始在日本。其主要是用水泥漿通過噴管由水平方向的噴嘴噴出，從而形成噴射流，這樣來切割土體，切割后的土同水泥進(jìn)行加固的地基處理方法。根據(jù)射流作用方向的不同將高壓噴射注法分為擺噴、旋噴、定噴三種。當(dāng)噴射流以旋轉(zhuǎn)方式噴射時(shí)即為旋噴，待其漿液硬化后形成的圓柱形即為旋噴樁。其中根據(jù)旋噴樁的施工工藝不同還可將其分為多重管法、一重管法、二重管法等。使用這些方法可以更好的對地基進(jìn)行加固，提升土的抗剪強(qiáng)度，從而改善地基性質(zhì)，保證地基的穩(wěn)定性。

一、對旋噴樁在小橋涵地基處理中的加固原理分析

具有一定量的化學(xué)添加劑的水泥漿或者水泥通過加壓裝置從噴射嘴中噴射出形成高壓射流，以此來切割破壞的土體。被切割破壞的土體顆粒部分沿著鉆具溢出孔外，剩下的的與水泥相互混合、攪拌，最后使其凝固成樁體。通過高壓發(fā)生裝置，會獲得很大的能量，能量會形成噴射流，其會以特定的運(yùn)動(dòng)方式快速的噴射出來，在單位時(shí)間內(nèi)從噴射嘴噴出的射流會有很大的能量，射流的速度和功率與噴射的壓力關(guān)系如下表表一所示：

表1 噴射流的速度與功率

從表一中可以看出，在噴嘴情況不變的情況下，提升噴嘴的壓力可以提高射流的噴射功率計(jì)速度，從而能使射流像鋼體一樣切割破壞的土體結(jié)構(gòu)。

高壓射流的結(jié)構(gòu)模式主要由三部分組成，即：發(fā)達(dá)區(qū)域、初期區(qū)域、終極區(qū)域。其中在初級區(qū)域中，速度分布相對比較均勻的一部分被稱為噴射核，如果噴射核的末端所擴(kuò)散的寬度有增加，那么軸向動(dòng)壓減小的過渡區(qū)域被稱為遷移區(qū)。在初期區(qū)域后即為主要區(qū)域，此區(qū)域軸向動(dòng)壓會突然減弱，距離的平方與寬度呈正比例關(guān)系，擴(kuò)散常數(shù)為定值，噴射流的混合攪拌即在這一區(qū)域進(jìn)行。此后的區(qū)域是中期區(qū)域，中期區(qū)域的射流量衰減程度很大，在其末端成霧狀。根據(jù)上述表述可以了解到，噴射的加固范圍受到主要區(qū)域及初級區(qū)域的程度所影響，如果有效噴射長度越長，那么攪拌土的距離就越大，噴射固體直徑也越大。在噴射離心力、重力及動(dòng)壓力的作用下，橫截面上的小顆粒比較多，其分布在中間，大顆粒大多分布在橫截面邊緣。因此，通常情況下是中心的強(qiáng)度比邊緣的強(qiáng)度稍低。

二、施工概況

本次施工地質(zhì)情況為：表層1.4m，為人工填土；1.5m-10.7m屬于妃子中濕陷性黃土，最大承載力為170kPa；10.7-38.5m是硬塑性黃土，最大承載力為380kPa。此外，根據(jù)相關(guān)勘測收割機(jī)研究院所提供的設(shè)計(jì)資料顯示：此地基采用旋噴樁復(fù)合基礎(chǔ)加固，樁徑為70cm，樁長度在12.0m左右，此橋用樁98根，樁總長度為1056m，樁間距離為100-120cm。設(shè)計(jì)單樁最大承載力為1200kN，安全系數(shù)為2級。

三、旋噴樁在小橋涵地基處理中的施工工藝

（一）施工中使用的工具

旋噴樁在小橋涵地基處理中，使用的施工工具主要有高壓發(fā)生設(shè)備及鉆機(jī)兩部分組成。

（二）具體施工流程

旋噴樁在小橋涵地基施工流程可以分為六部分，分別為：定點(diǎn)測量工作、鉆機(jī)準(zhǔn)備工作、鉆孔插管工作、沖射施工、沖洗及整理階段、移動(dòng)機(jī)具工作。對于定點(diǎn)測量工作就是在未施工前將工程樁用經(jīng)緯儀測量出準(zhǔn)確的位置，在人工確定準(zhǔn)確后，再進(jìn)行木樁埋設(shè)工作；鉆機(jī)準(zhǔn)備工作中，要將其放置在樁位上，其誤差要在4cm內(nèi)，保證鉆機(jī)的底部水平，樁位與轉(zhuǎn)盤對齊，在施工時(shí)要保證旋噴管的傾斜度在1.3%以內(nèi)；在鉆孔插管工作中，對于小橋可以用SH30-2X-1型鉆機(jī)，應(yīng)用高壓噴射法成孔，縮短成孔時(shí)間，這樣可以提升成孔速度；噴射作業(yè)中，要自下而上進(jìn)行噴射施工，要嚴(yán)格控制好按試裝的參數(shù)，并對參數(shù)加以記錄，當(dāng)漿液初次凝固時(shí)間超過20h，就要立刻停止對該漿液的使用；噴射施工完成后，要將管內(nèi)的漿液排除，注入清水；移動(dòng)機(jī)具工作中，要將鉆機(jī)等機(jī)具移動(dòng)到新的孔位上，按照事先制定的步驟進(jìn)行施工。

（三）施工中要注意的問題及操作要領(lǐng)

在鉆機(jī)就位時(shí)，要保證其放置位置的準(zhǔn)確性，機(jī)座要保持平穩(wěn)；在進(jìn)行噴射施工時(shí)，要對管路系統(tǒng)及高壓設(shè)備加以檢驗(yàn)，設(shè)備的排量及壓力大小要滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，此外，要保證管道系統(tǒng)的密閉性。管道施工的啟動(dòng)順序也非常重要，在鉆孔到設(shè)計(jì)的深度后，待高壓泵正常啟動(dòng)，就要對水泥漿流出的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確估算，在流出噴嘴后，才開始旋轉(zhuǎn)提升注漿管，保持自下而上的噴射注漿。還要注意，在拆卸注漿管時(shí)，事前要停止回轉(zhuǎn)工作，泵漿也要停止。待拆卸完成注漿時(shí)，要先泵漿后回轉(zhuǎn)提升，并且要保證此孔段與前一孔段搭接不小于11cm，以此減少固體脫節(jié)情況發(fā)生。為了更好的保證樁頂部的質(zhì)量，要在樁頂下1/2樁頭范圍復(fù)噴，并且由于漿液析水的作用，一般會有不同程度的收縮情況出現(xiàn)，使固體頂部出現(xiàn)凹穴，因此要用水泥漿補(bǔ)灌，待其成樁后鑿除突出部分。在施工中，要按照試樁參數(shù)進(jìn)行施工控制，要對噴射的壓力、漿液的密度、提升的速度等做好記錄。此外，在噴射注漿過程中，要時(shí)刻仔細(xì)觀察注漿的情況，還要對土體的參數(shù)及情況進(jìn)行了解，還要考慮噴射注漿的效果及參數(shù)是否符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。在一般情況下，要保證冒漿量小于注漿量的20%，如果超出這一標(biāo)準(zhǔn)，就要展開調(diào)查， 查明原因并采取相應(yīng)措施。如果出現(xiàn)冒漿較多情形，就要減少注漿量或者提升回轉(zhuǎn)速度，必要情況下也可以進(jìn)行復(fù)噴。

總結(jié)：本次施工中，應(yīng)用水泥噴射樁法處理地基取得了很好的效果。使用水泥噴射樁法在很大程度上減少了成本支出，縮短了施工期限，保證了地基施工質(zhì)量，提升了施工的穩(wěn)定性及安全性。毫無疑問，水泥噴射樁法是一種即方便有可靠的方法，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]沈曉黎.高壓旋噴樁在高層建筑地基處理中的應(yīng)用[J].建筑安全,2012（01）.

[2]劉倡冠.高壓旋噴技術(shù)在軟弱地基處理中的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011（08）.

[3]王會云.高壓旋噴樁在地基處理中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2013（07）.

TQ172 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1007-6344（2015）06-0007-01

孫亞東 1980年8月20日，男，籍貫：河北保定徐水縣人，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，主要研究方向：無。