分析高壓旋噴樁施工技術(shù)及其應(yīng)用

董學(xué)志（福建華東巖土工程有限公司）

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分析高壓旋噴樁施工技術(shù)及其應(yīng)用

董學(xué)志（福建華東巖土工程有限公司）

高壓旋噴樁施工技術(shù)以其振動小、占地少、施工方便的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于市政工程中，也可以被應(yīng)用于狹窄和陡峭的位置，現(xiàn)已發(fā)展成為重要的地基加固方法。本文結(jié)合高壓旋噴樁的施工過程，總結(jié)了施工要點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際案例分析了這一施工技術(shù)的應(yīng)用。

高壓旋噴樁；施工要點(diǎn)；技術(shù)應(yīng)用

高壓旋噴樁借助噴射注漿法成樁，對地基進(jìn)行加固處理，技術(shù)應(yīng)用過程中先應(yīng)用鉆孔設(shè)備將注漿管底部的噴嘴置入設(shè)計(jì)深度的土層中，之后借助高壓泥漿泵以20MPa左右的壓力將預(yù)先制備好的水泥、水玻璃等建筑材料形成的漿液高壓噴出，對土體造成較大的沖擊力。在注漿管旋轉(zhuǎn)和垂直云頂?shù)倪^程中，可以保證漿液及時攪拌崩落土體，攪拌一定時間后凝固，在土體中形成圓柱狀且具有較高強(qiáng)度的固結(jié)體，該固結(jié)體具有較強(qiáng)的抗?jié)B能力，很大程度上提高了地基承載力。本文重點(diǎn)對該施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，探究了施工要點(diǎn)。

1　高壓旋噴樁施工過程

高壓旋噴樁施工過程主要包括定孔位、鉆機(jī)就位、鉆進(jìn)成孔、插管和水泥漿配置、噴射等，旋噴固結(jié)體的形成示意如圖1所示。

圖1　旋噴固結(jié)體的形成示意

高壓旋噴樁正視施工之前，需要對實(shí)際地質(zhì)環(huán)境有充分的了解，及時選取具有代表性的點(diǎn)位進(jìn)行試樁，為了準(zhǔn)確獲得符合設(shè)計(jì)規(guī)范的工藝控制參數(shù)，工藝性試樁數(shù)量在5根以上。以下為簡要施工流程。

定孔位：結(jié)合設(shè)計(jì)需求放樣定位，將點(diǎn)位誤差控制在允許的范圍內(nèi)，將小木楔打入所定樁位的中心點(diǎn)，及時做好標(biāo)記。

鉆機(jī)就位：以設(shè)計(jì)孔位為基準(zhǔn)設(shè)置鉆機(jī)，鉆桿與孔位的中心線在同一直線上。為了保證鉆孔能夠滿足設(shè)計(jì)的垂直度要求，需要在鉆機(jī)就位后及時進(jìn)行水平校正，即保證鉆桿軸線和鉆孔中心位置重合，旋噴注漿管的最大傾斜度在1.5%以內(nèi)。

鉆進(jìn)成孔：應(yīng)用鉆機(jī)在設(shè)計(jì)樁位的中心鉆出一個導(dǎo)孔，導(dǎo)孔尺寸以旋噴注漿管的直徑為依據(jù)，導(dǎo)孔深度滿足工藝要求。施工過程中準(zhǔn)確記錄孔位、孔深和不同鉆孔內(nèi)部的涌水情況、巖土地質(zhì)資料等。

插管及水泥漿配制：鉆孔結(jié)束后及時插入旋噴注漿管，在插管的過程中配置水泥漿，高壓旋噴樁應(yīng)用的水泥強(qiáng)度等級一般為C32.5的普通硅酸鹽水泥，水泥漿配備之前檢查水泥質(zhì)量，保證無結(jié)塊，配置過程中將水灰比控制為1：1。為了避免配置時出現(xiàn)離析問題，將水泥用量2%的早強(qiáng)劑加入其中。針對單樁而言，其水泥用量必須結(jié)合現(xiàn)場試噴工藝進(jìn)行確定。施工前在不同的攪拌桶上做好明確的標(biāo)記，加入一定量的水泥和水，充分?jǐn)嚢韬蟊ＷC液面達(dá)到相應(yīng)標(biāo)記的位置［1］。

噴射作業(yè)：噴射作業(yè)是高壓旋噴樁施工過程中最關(guān)鍵的部分，將噴頭裝置安裝在旋噴轉(zhuǎn)桿位置，旋噴轉(zhuǎn)桿達(dá)到預(yù)定的深度后啟動高壓泵設(shè)備，及時檢查泵壓，各項(xiàng)參數(shù)滿足施工要求后，從孔底開始自下而上開始噴射施工，在噴射過程中及時提升旋噴鉆桿，直到達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為止。

施工結(jié)束后及時清洗注漿管和相應(yīng)機(jī)具設(shè)備，注漿管內(nèi)機(jī)具內(nèi)不得殘留水泥漿，之后將鉆機(jī)設(shè)備移動到下一個孔位。

2　高壓旋噴樁施工技術(shù)要點(diǎn)

水泥攪拌系統(tǒng)中需要安裝有精確的計(jì)量設(shè)備，將流量表和壓力計(jì)等檢測裝置配置在噴漿系統(tǒng)中，還應(yīng)有可靠的測速裝置在噴漿過程中對注漿管的提升速度進(jìn)行測定。

施工前需要在監(jiān)理工程師的指導(dǎo)下正確標(biāo)定出漿液的流量、噴漿壓力和噴嘴的提升速度等參數(shù)。施工過程中一般將鉆機(jī)和注漿泵的距離控制在50～80m范圍內(nèi)，可以結(jié)合實(shí)際施工場地的大小做出調(diào)整。如果施工中出現(xiàn)設(shè)備故障，必須立即停止注漿管提升和旋噴作業(yè)，查明故障并排除后進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴的高度控制在50cm以上，設(shè)備修理過程中需要將注漿管沖洗干凈，避免下次噴射時阻塞管路。

施工中應(yīng)用的水泥漿必須在旋噴作業(yè)開始前1h內(nèi)攪拌均勻，噴射時保證鉆孔中正常的冒漿量在20%以下，如果不滿足該指標(biāo)，必須采取可靠的措施解決。施工過程中安排專業(yè)人員做好施工記錄，例如定位測量結(jié)果、漿液配置比例、噴漿壓力和漿液流量等。

施工過程中保證鉆機(jī)機(jī)座平穩(wěn)，立軸和轉(zhuǎn)盤對準(zhǔn)孔位中心，傾角與設(shè)計(jì)值的誤差控制在0.5°以內(nèi)。旋噴注漿強(qiáng)雞翅檢查設(shè)備的狀態(tài)，例如高壓設(shè)備和管理系統(tǒng)的性能等，設(shè)備的壓力和排量必須都應(yīng)滿足設(shè)計(jì)需求，其中的管路系統(tǒng)需要有密封圈可靠密封，不同的通道和噴嘴必須清潔［2］。

噴射注漿過程中先打開注漿泵，判斷水泥漿的前峰流出噴嘴后提升注漿管，鉆進(jìn)工藝中需要借助清水旋噴成孔，如果鉆頭進(jìn)入到距離樁底標(biāo)高1m以內(nèi)后，需要停止1min后再進(jìn)行噴射注漿，提升注漿管。

為了避免固結(jié)體脫節(jié)，最開始噴射注漿的孔端需要與前段搭接0.1m長度，保證注漿均勻。噴射注漿作業(yè)結(jié)束后，需要重點(diǎn)考慮漿液的析水作用，固結(jié)體出現(xiàn)不同程度的收縮形變，固結(jié)體的頂端出現(xiàn)凹穴，此時需要應(yīng)用水灰比在0.6～1.0范圍內(nèi)的水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌，同時避免泥土和雜物進(jìn)入。

3　高壓旋噴樁在建筑工程中的應(yīng)用

某污水處理廠調(diào)節(jié)池地基處理。工程廠址為內(nèi)海邊灘土，地形廣闊平坦。場地位于海洋與陸地的交界處，為海岸漫灘地貌單元。廠址上覆蓋層為較深的淤泥軟土層，厚度在5～15m之間。調(diào)節(jié)池為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為36.4m×18.2m× （5.38～8.05）m，采用筏板基礎(chǔ)，底板厚50cm，側(cè)墻厚45cm，結(jié)構(gòu)自重約為18434kN，有效容積為2550m3，運(yùn)營期間調(diào)節(jié)池出現(xiàn)地基不均勻沉降。地基變形主要表現(xiàn)為：南側(cè)沉降約為50cm，北側(cè)沉降約為 10cm，結(jié)構(gòu)沉降差約 40cm，傾斜率0.0219，超過規(guī)范限制要求，且不均勻?qū)е抡{(diào)節(jié)池外圍變形嚴(yán)重，墻體開裂，出現(xiàn)污水外滲，以及刮泥機(jī)軌道變形嚴(yán)重，影響調(diào)節(jié)池的正常使用，及時應(yīng)用可靠的工程措施進(jìn)行治理。

為了調(diào)整調(diào)節(jié)池不均勻沉降，本工程中應(yīng)用高壓旋噴樁法加固地基并適當(dāng)糾偏。設(shè)計(jì)樁長超過淤泥層進(jìn)入到殘積土層1m左右，高壓旋噴樁樁徑設(shè)計(jì)為500mm。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）的要求，對本地基處理工程進(jìn)行施工全過程的監(jiān)測。調(diào)節(jié)池沉降觀測點(diǎn)延調(diào)節(jié)池四周布置，用于監(jiān)測高壓旋噴對底板的影響。

根據(jù)本工程特點(diǎn)設(shè)備選擇如表1所示。

表1　設(shè)備選型

其中主機(jī)鉆桿的內(nèi)徑為53mm，外徑76mm，鉆頭上設(shè)置的噴嘴直徑2.8mm，主塔高度18.5m。主體借助液壓撐腿進(jìn)行調(diào)平，可以結(jié)合實(shí)際設(shè)備的性能和地面深度對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證一次成孔［3］。

參數(shù)控制：施工中應(yīng)用金牛牌普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度P. O42.5R；外摻劑應(yīng)用改性高效減水劑和早強(qiáng)劑，水泥漿水灰比為1：1，水泥漿用量150kg/m，沉降嚴(yán)重部位采用200kg/m，鉆進(jìn)過程中將鉆桿的轉(zhuǎn)速控制為20r/min，注漿管的提升速度控制為0.1～0.25m/min范圍內(nèi)，沉降嚴(yán)重部位將高壓泵的壓力控制在28～30MPa范圍，一般沉降部位壓力控制在20～22MPa范圍。高壓泵流量控制為80L/min。

施工效果：本工程中共應(yīng)用67根高壓旋噴樁，工程結(jié)束后，建筑物的沉降變形問題得到有效解決。工程竣工后對建筑物連續(xù)觀察一個水文年，建筑物目前沒有再出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降變形問題，處理效果良好。

4　結(jié)束語

隨著城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，高壓旋噴樁以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢獲得了廣泛的應(yīng)用。該項(xiàng)施工技術(shù)應(yīng)用的過程中，必須明確施工流程，對不同環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。成樁后及時作出質(zhì)量檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題后及時解決，以提高整體成樁質(zhì)量。

［1］韓 東，趙 雪，丁潤華，等.高壓旋噴樁施工工藝［J］.現(xiàn)代交通，2014，26（4）：80.

［2］顧紅偉，孔綱強(qiáng)，丁選明，等.高壓旋噴樁處治已通車高速公路軟基分析［J］.施工技術(shù)，2014，43（7）：63.

［3］狄宏規(guī)，冷伍明，周順華，等.某客運(yùn)專線路基斜向高壓旋噴樁加固效果［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，41（12）：181.

2016-5-1

U416.1

A

2095-2066（2016）14-0175-02