高壓旋噴樁在公路軟土地基中的應用探討

安宏強

（內蒙古烏蘭察布市公路路政管理支隊，內蒙古 烏蘭察布 012000）

高壓旋噴樁在公路軟土地基中的應用探討

安宏強

（內蒙古烏蘭察布市公路路政管理支隊，內蒙古 烏蘭察布 012000）

本文首先分析了高壓旋噴樁技術的原理，然后結合某工程，探討了高壓旋噴樁在軟土地基中的施工過程及高壓旋噴樁的質量控制措施。

高壓旋噴樁；公路工程；應用

1 工程概況

1.1 高壓旋噴樁原理。高壓旋噴樁是通過安裝在鉆桿機端的特殊噴嘴，向周圍土體噴射化學漿液體（常用水泥液體），同時鉆桿以一定速度徐徐提升，高壓射流破壞了附近的土體結構，并強制與化學漿液混和，在地基中硬化成直徑均勻的圓柱體。

1.2 工程概況。某大橋南引道擴建工程全長4.68km，路基寬28.5m，其中K1+396～K1+442段右幅原有路基原有為軟基，在進行施工圖設計時，軟基采用CFG樁處理。該項目通車一年后，局部路段由于不均勻沉降造成路面起伏、跳車，影響道路的服務水平并帶來一些其它不良影響。因此，對該路段進行必要的處治勢在必行。首先對該路段進行了沉降觀測、現場勘測等工作，根據收集的資料、原施工圖、竣工圖和地質報告及有關行業標準、規范進行沉降處治設計工作。原地基地質層次從上往下分別為：（1）淤泥：厚度14.9m，壓縮模量（Es）=2.0MPa，樁周摩阻力τi=20kPa；（2）亞粘土：厚度3.6m，壓縮模量（Es）=6.0MPa，樁周摩阻力τi=50kPa；（3）淺黃色砂土：厚度7.19m，壓縮模量（Es）=7.56MPa，樁周摩阻力τi=50kPa，容許承載力[бo]=220kPa。

2 處治方案

2.1 考慮的方案：排水固結（袋裝砂井）、超載預壓、高壓旋噴樁、預應力管樁、粉噴樁等。

2.2 比選考慮的因素：若排水固結（袋裝砂井）、超載預壓，固結變形較緩慢，工期較長；預應力管樁會破壞現有路面及路基；粉噴樁對環境污染較大。該路已經通車、考慮到路中及兩側構造物和設施的使用功能、美觀、施工方便、社會影響等因素。經綜合比較，最終確定對K1+396～K1+442段右幅路段采用高壓旋噴樁處理。橫向處治范圍為左路緣帶外邊緣至非機動車道外緣。經計算，高壓旋噴樁按1.5m正三角形布置，成樁直徑60cm，樁長19.5m且樁端進入持力層不小于1m，樁身強度不小于3MPa（28d），則復合地基承載力250kPa，滿足使用要求。

3 高壓旋噴樁在軟土地基中的施工

3.1 材料要求。旋噴樁原材料包括水泥、土、水，在進場前需確定原材料的種類、品質，并將原材料送至試驗室進行化驗和做混合料配合比試驗。水泥采用袋裝32.5號普通硅酸鹽水泥。注漿材料的優劣是高壓噴射注漿質量的關鍵問題之一，每批水泥進場時應檢查水泥出廠生產合格證和化驗單，并自做實驗，在現場對水泥要嚴加保管不得淋雨受潮。

3.2 主要施工機具。施工機具主要包括：（1）高壓泵（高壓泵包括高壓泥漿泵和高壓清水泵）；（2）噴射機及鉆機；（3）噴射管。

3.3 技術要點。（1）硬化時間的影響。硬化時間過長，易產生冒漿現象，硬化時間過短易堵塞，一般控制在2min～3min。（2）階段提升。實驗證明定位旋噴3～4轉成樁良好，當鉆機速度未20轉/min時，要定位旋噴10s。若使用1.8mm直徑的噴嘴在20MPa壓力下，噴射量為22L/min，需使用硬化劑110L，則提升速度是0.2m/min，據此可算出階段提升間距為3cm；如果使用更小直徑噴嘴，因噴射流量減少，提升間距要適當縮小，這樣也能形成具有光滑外壁的噴射樁。（3）低壓沖水。漿液的凝固時間小于拆鉆的時間（約幾分鐘）時，拆鉆桿前作減壓沖水，沖水時間因高壓高壓管路及鉆桿的長度而異。起隔水作用的噴射樁須注意鉆機豎向鉆孔的垂直度，噴射樁體本身的透水系數都在10-6cm/s以下，因而不會漏水，關鍵問題是裝群的鏈接性。為提高不透水性通常設計成樁位搭接雙排或多排噴射樁。工作時，每一班完工后，須對整個管路清洗，對壓差活門要予以解體清洗。

3.4 高壓旋噴樁施工技術要求。（1）水泥漿液：壓力20MPa～40MPa，流量80L/min～120L/min，噴嘴孔徑2mm～3mm，噴嘴個數1個。（2）注漿管：提升速度20cm/min～25cm/min，旋轉速度約20r/min，外徑φ42mm或φ50mm。（3）采用32.5號普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.75∶1，樁每延米水泥用量230kg～270kg，摻外加劑（水玻璃）1%（水泥質量比），成樁直徑60cm。（4）樁身強度不小于3MPa（28d）。（5）旋噴樁樁底需入持力層（淺黃色砂土）不小于1m。判斷旋噴樁是否進入持力層的方法：（a）根據鉆孔進尺發生突變及冒漿；（b）拔出鉆頭是否為淺黃色的砂土。旋噴樁應同原地基處理的CFG樁相錯開，若個別碰到，可作適當移動避開。（6）旋噴樁施工順序：旋噴樁施工應按跳孔方式進行。（7）路基體及路面結構范圍的孔洞用水泥砂漿填滿。

3.5 高壓旋噴樁的質量控制

（1）為確保高壓旋噴樁的工程質量，監理必須采用全過程旁站，全程跟蹤檢測施工工藝及技術參數，做好記錄。重點：①水泥漿配合比；②持力層的判斷；③注漿管的提升速度。（2）現場檢測：采用鉆孔取芯試驗，檢測頻率為2%。（3）質量檢驗。高壓噴射注漿法在地層中直接形成加固體，屬隱藏工程，因而不能直接觀察到噴射加固體的質量，有必要用科學的、比較切合實際的各種檢測檢驗方法來判定其加固效果。應在嚴格控制施工參數的基礎上，根據具體情況選擇質量檢驗方法。開挖檢查法雖簡單易行，通常在淺層進行，但難以對整個固結體的質量做全面檢查。鉆孔取芯是檢驗單孔固結體質量的常用方法，選用時須以不破壞固結體和有代表性為前提，可以在28d后取芯或在未凝之前取芯（軟弱粘性土地基）。

結論

通過現場復合地基承載力、樁身水泥土強度、單樁豎向力、抗壓靜載等試驗檢測，均達到設計要求。沉降觀測分別對10個斷面的左、中、右進行觀測，累計沉降為已趨于穩定。從2006年沉降處治完畢后到現在，經過四年的觀察，處治過的路基沒有明顯的沉降，行車狀況良好。結果表明，高壓旋噴樁樁復合地基具有承載力高，加固效果好的特點，在公路工程中的應用是成功的。

[1]劉愛榮，李小斐.高壓旋噴樁在高速公路軟土地基處理中的應用探討[J].中外建筑，2011（05）.

[2]甘國萍.高壓旋噴樁技術在公路施工中的應用分析[J].房地產導刊，2014（29）.

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