高壓旋噴樁施工技術在薊汕高速公路中的應用

李林育黃恒偉馬志聃

（1.昆明理工大學交通工程學院，云南昆明 650500 2.中鐵六局集團北京鐵路建設有限公司，北京 100000）

高壓旋噴樁施工技術在薊汕高速公路中的應用

李林育1黃恒偉1馬志聃2

（1.昆明理工大學交通工程學院，云南昆明 650500 2.中鐵六局集團北京鐵路建設有限公司，北京 100000）

在高速公路的設計和建設中，如何減小橋頭兩側路基沉降，已成為當前高速公路設計和建設者面臨的首要任務。文章根據常規高壓旋噴樁的成樁原理及其影響因素，結合薊汕高速公路中津漢標段路基的工程特性，詳細介紹了在津漢公路菱形立交橋橋頭頭兩側采用高壓旋噴樁施工技術處理橋頭兩側路基的過程。

橋頭路基；高壓旋噴樁；噴漿

0 引言

隨著經濟建設的高速發展，各地高速公路交通任務日益繁重，近年來，隨著重型貨車通行數量地急劇增加，導致高速公路的病害不斷加劇。工程實踐證明，為保證道路運輸的暢通，更好地發揮高速公路在各地交通運輸中的重要作用。在建設初期采用特殊施工工藝對高速公路路基中的一些薄弱地點進行處理，可以有效減少高速公路中的病害點。

1 工程概況

1.1 工程簡介

薊汕高速公路北起京津高速，南至津晉高速，沿途經過東麗、津南、西青三區，全長約40km。其中津漢公路標段位于薊汕高速公路（京津高速-港城大道）工程第四標，設計范圍為K9+085.918-K12+530.400，全長約3.444公里。根據津漢公路菱形立交橋頭兩側地質條件、填土高度和施工周期，工程對橋頭兩側采用高壓旋噴樁進行處理。

2 沿線自然條件

2.1 氣象條件及地形地質

工程區域屬暖溫帶半濕潤、半干旱季風氣候。四季分明，春季干旱多風，夏季溫高濕重，秋季晴朗清爽，冬季寒冷干燥。工程場地位于天津市東麗區境內，路線沿途經過農田及魚塘等，場地地形較為平坦，地貌單元屬沖積～海積濱海平原。

2.2 水文地質

工程場地內淺層地下水主要為第四系孔隙潛水，主要賦存于第Ⅰ海相層及以上土層，該層潛水主要由大氣降水補給，以蒸發形式進行排泄。勘察發現場地內淺層潛水水位埋深0.1～1.5m，標高0.92～3.13m，地層滲透性地下水對混凝土結構具有微腐蝕性。

3 高壓旋噴樁

采用高壓旋噴樁加固特殊地基，其原理主要體現在：利用旋噴管噴射的高壓旋噴流切割土體，旋噴流以脈沖的形式沖擊土體，使土體結構發生破壞并出現空洞；在高壓旋噴樁施工過程中，通過鉆桿不停旋轉、提升，在噴射流后形成一定的空隙，在噴射壓力的作用下，迫使土體顆粒向噴嘴的相反方向移動，在其與土體中的漿液混合后發生化學反應從而形成整體性較強的團聚固結體；高壓噴射流在切割破碎土體時，在破碎帶邊緣存在部分剩余壓力，該剩余壓力對周圍的土層具有一定的壓密作用。

高壓旋噴樁施工時可根據實際工程需要和機具設備等條件分為單管、雙管及三管（見圖1）。其中單管高壓旋噴樁施工時僅噴射高壓水泥漿液一種介質；雙管高壓旋噴樁施工時可噴射混合的壓縮空氣和高壓水泥漿液兩種介質，其中外噴嘴噴射0.7MPa的壓縮空氣，內噴嘴噴射20MPa的高壓水泥漿液；三管高壓旋噴樁施工時可混合噴射壓縮空氣、高壓水流和水泥漿液三種介質，在40MPa的高壓水流周圍環繞噴射0.7MPa的筒狀壓縮空氣，再另由泥漿泵注入2～5MPa的水泥漿液。

4 高壓旋噴樁施工工藝

4.1 工藝流程

測放樁位→鉆機就位→鉆孔→清孔→移鉆→空壓機送風、高壓泵送水→插入高噴管→高壓泵送漿液→高壓旋噴作業→孔口充填→清洗設備→搬遷

4.2 工藝步驟

4.2.1 鉆機就位及鉆孔

圖 1 高壓旋噴樁施工

為使鉆頭對準孔位中心，鉆機應平穩牢固地安置在預先設計好的孔位上，且在鉆機就位后還應作水平校正，以保證鉆孔達到要求的垂直度。樁孔的中心位置應先用鉆頭鉆一直徑127mm的鉆孔，作為插入高壓旋噴管的導孔，同時要求鉆孔的實際深度應超過設計深度0.3～0.5m。鉆孔施工時需采取措施防止鉆孔傾斜，可適當加長巖芯管長度。在鉆進過程中每加一次鉆具就應找平一次，以保證鉆進中孔位偏差＜5cm，孔斜率＜1%。鉆進過程中若出現嚴重漏漿或孔口不返漿時，可采取向鉆孔內填充堵漏材料或提高泥漿濃度、泥漿中摻砂等措施予以補救，直至孔口正常返漿后再繼續鉆進。

4.2.2 制漿

工程中注漿材料采用普硅42.5號水泥與清水攪拌混合后制成水泥漿液，每延米水泥用量為200kg，其水灰比為1:1，水泥漿液在符合要求后通過高壓泥漿泵進行注漿。水泥漿液在進入高壓泥漿泵實施施噴前，需進行過濾處理，同時為保證高壓旋噴機在施工時能夠正常工作，在高壓旋噴管搭接好以后，入孔前應先在地面上進行試噴。

4.2.3 旋噴灌漿

將旋噴管下放至預定標高后，待各項壓力參數和流量參數均滿足要求，且孔口已返出水泥漿液時，接通泥漿泵自下向上進行旋轉噴漿，并將鉆孔中泥漿及時清理排出。在旋噴過程中，旋噴管需達到預定的噴射壓力并開始噴漿后，再穩步提升旋噴管，以防止折斷旋噴管。當噴嘴下放至設計標高時，應在原位進行約10s旋轉，待孔口正常冒漿后再緩慢提升鉆桿，同時為確保高壓旋噴樁底部的噴射質量，對樁底部1.0m范圍內應適當增加旋噴管的噴漿時間。高壓旋噴樁施工時，鉆桿的提升和旋轉應連續進行。施工過程中的廢漿應予以充分利用，可采用在相鄰樁之間開挖一定深度的漿液存儲溝（寬

0.6 ～0.8米，深0.8～1.0米），待漿液凝固后形成具有一定強度的樁間橫系梁，以增強各樁間的共同作用，提高地基的承載能力。

5 質量控制措施

（1）施工過程中漿液應拌和均勻，不得有結塊，同時要求漿液停滯時間不得過長或發生離析。灌漿過程中若發生串漿，則應首先填堵串孔，待其結束后，盡快進行串孔的噴射。

（2）高壓旋噴注漿過程中，要時刻留意冒漿情況，以及時了解鉆孔中的土層性質和旋噴效果，驗證旋噴參數是否合理。冒漿量小于注漿量的20%時，可視為正?，F象，若冒漿量超過注漿量的20%或者完全不冒漿時，則要及時查明原因并采取相應的技術措施。

（3）當鉆孔內出現嚴重漏漿時，應及時向孔內填充土、粗砂等堵漏材料，并降低水壓力和流量，在噴射水流中加入速凝劑，同時可提高漿液濃度或進行原地灌水泥粘土漿或水泥砂漿進行處理，待孔口冒漿正常后，方可繼續施工。

（4）構造物基底的樁頂高程應根據構造物基底高程進行確定，同時應考慮鑿除上部50cm軟樁頭后的影響。當樁頂接近設計標高時，為保證樁頭的施工質量，鉆桿應穩步緩慢自地面以下1m噴漿旋轉提升出地面。噴射注漿至設計頂面后需待水泥漿從孔口退出后，方可停止送漿。

（5）高壓旋噴樁在成樁28d后，才可開始路基基槽開挖，同時鑿除上部50cm的軟樁頭。

結語

橋頭路基沉降是高速公路建設中的常見問題，其主要原因是隨著交通量的劇增，導致橋頭兩側路基病害的頻發。針對高速公路中橋頭兩側出現的路基沉降問題，道路修建時采用高壓旋噴樁施工方法對橋頭兩側路基進行處理，可有效提高路基的承載能力，減少橋頭路基病害的發生，具有較高的實際應用價值。

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1007-6344（2016）02-0178-02