淺談高壓旋噴樁施工技術(shù)在高速公路地基處理中的應(yīng)用

■簡(jiǎn)錫湖

（龍巖廈蓉高速公路擴(kuò)建工程管理有限公司，龍巖　364000）

淺談高壓旋噴樁施工技術(shù)在高速公路地基處理中的應(yīng)用

■簡(jiǎn)錫湖

（龍巖廈蓉高速公路擴(kuò)建工程管理有限公司，龍巖364000）

軟土地基的處理效果對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和耐久性有很大的影響。采用經(jīng)濟(jì)、合理與技術(shù)適宜的工藝措施處治不良地基，提高結(jié)構(gòu)物安全、穩(wěn)定與耐久性，已經(jīng)成為高速公路地基處理工藝的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文結(jié)合廈蓉高速公路擴(kuò)建工程闡述軟土地基的特性以及高壓旋噴樁施工質(zhì)量控制方法與要點(diǎn)。

高壓旋噴樁箱涵地基處理應(yīng)用

1　工程概況

廈蓉高速公路龍巖收費(fèi)站于2015年11月進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘，橋址處于巖溶發(fā)育區(qū)，工程地質(zhì)復(fù)雜：地面以下0～30m為素填土、角礫和黏土層；30～50m范圍溶洞呈串珠狀密集分布（全部溶蝕，無(wú)填充物）；50～72m范圍多分布大型溶洞，此次勘察發(fā)現(xiàn)洞頂至底部最大高差可至20m，72m以下為中風(fēng)化石灰質(zhì)基巖，巖體較破碎、風(fēng)化較強(qiáng)烈，巖心呈短柱狀（工程地質(zhì)典型斷面如圖1）。經(jīng)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析巖溶地基處理費(fèi)用過(guò)高，工期難以控制，經(jīng)建設(shè)單位研究，取消原4×23m橋梁設(shè)計(jì)方案，變更為4-1× 15.5m整體式剛構(gòu)箱涵。但是設(shè)計(jì)箱涵底0～10m為淤泥質(zhì)黏土軟弱地基，承載力不足120KPa，箱涵要求地基承載力不低于290KPa，無(wú)法滿足箱涵的地質(zhì)要求，設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多方案比較，老橋范圍內(nèi)軟基部分采用高壓旋噴樁加砂墊層復(fù)合地基處理。圖2為舊橋拆除過(guò)程及高壓旋噴樁地基處理施工場(chǎng)景。

2　軟土地基處理常見(jiàn)的目的與方法

地基處理是利用擠密、置換、排水、固結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法，對(duì)地基土進(jìn)行加固，以改善壓縮層內(nèi)一部分或全部地基土的強(qiáng)度、壓縮性、滲透性、動(dòng)力特性等特殊土地基特性。

（1）沉降處理：加速固結(jié)沉降，減小有害的剩余沉降量；減小地基總沉降量。

（2）穩(wěn)定處理：控制剪切變形，制止周圍地基因路基或結(jié)構(gòu)物荷載作用發(fā)生隆起或流動(dòng)；阻止因荷載作用而強(qiáng)度降低，以保持穩(wěn)定；加速地基強(qiáng)度的增長(zhǎng)；改變路堤形狀或換填部分地基，增加抗滑阻力。

3　高壓旋噴樁施工技術(shù)簡(jiǎn)介

旋噴時(shí)，高壓噴射流在地基中將土體切削破壞，其加固范圍就是噴射距離加上滲透部分或壓縮部分的長(zhǎng)度為半徑的圓柱體。一部分細(xì)小的土粒被噴射的漿液所置換，隨著液流被帶到地面上（俗稱冒漿），其余的土粒與漿液攪拌混合。在噴射動(dòng)壓力、離心力和重力的共同作用下，在橫斷面上土粒按質(zhì)量大小有規(guī)律地排列起來(lái)，小顆粒在中部居多，大顆粒多數(shù)在外側(cè)或邊緣部分，形成了漿液主體攪拌混合、壓縮和滲透等部分，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間便凝固成強(qiáng)度較高且滲透系數(shù)較小的固結(jié)體（見(jiàn)圖3）。

4　箱涵地基高壓旋噴樁的設(shè)計(jì)與施工

4.1施工圖設(shè)計(jì)要求

（1）高壓旋噴樁采用雙管法，雙管旋噴注漿加固體直徑一般為0.5～1.0m。成孔直徑60cm，施工水灰比為0.8（水：水泥），噴射壓力25～30MPa，提升速度20cm/min（具體要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試樁情況調(diào)整）。

（2）旋噴樁成樁28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度3.5MPa，單樁承載力應(yīng)不小于390kN。

4.2試驗(yàn)樁

為查明噴射固結(jié)體的直徑和強(qiáng)度、驗(yàn)證參數(shù)設(shè)計(jì)的可靠性和安全度，在施工現(xiàn)場(chǎng)做2根試樁進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)樁參數(shù)：試樁水灰比采用0.80：1～1.0：1，其對(duì)應(yīng)漿液比重分別為1.50g/cm3和1.48g/cm3，選用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，不摻外加劑。試樁參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　試樁擬定參數(shù)

4.2.1機(jī)械配置（見(jiàn)表2）

表2　機(jī)械配置情況

4.2.2制備水泥漿

按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿。依次將水、水泥和外摻劑倒入桶中，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)攪拌10～20min，而后擰開(kāi)攪拌桶閥門，放入第一道篩網(wǎng)（孔徑為0.8mm），過(guò)濾后流入漿液池，然后抽進(jìn)第二道過(guò)濾網(wǎng)（孔徑為0.8mm），第二次過(guò)濾后流入漿液桶中，待壓漿時(shí)備用。

4.2.3試樁施工工藝

（1）鉆機(jī)就位：鉆機(jī)就位應(yīng)調(diào)平、對(duì)中，調(diào)整樁機(jī)的垂直度，保證鉆桿與樁位一致；并調(diào)試空壓機(jī)、泥漿泵，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；校驗(yàn)鉆桿長(zhǎng)度，用紅油漆在鉆塔旁標(biāo)注深度線，保證孔底標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)深度。

（2）鉆進(jìn)：鉆機(jī)施工前，應(yīng)在地面進(jìn)行試噴，試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后開(kāi)始注漿孔鉆造，將噴管插入地層預(yù)定的深度。鉆孔過(guò)程中記錄好鉆桿節(jié)數(shù)，保證鉆孔深度的準(zhǔn)確。

（3）提升鉆桿，噴射作業(yè)：當(dāng)噴射注漿管插入設(shè)計(jì)深度后，接通空壓管，開(kāi)動(dòng)泥漿泵、空壓機(jī)和鉆機(jī)，并控制壓力、流量和風(fēng)量，相應(yīng)控制值達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)由下向上旋噴，同時(shí)將孔內(nèi)泥漿排出。為保證樁底端的質(zhì)量，噴嘴下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)，坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，待孔口冒漿正常后按照設(shè)計(jì)和試樁確定的提升速度提升鉆桿，鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。

在旋噴提升過(guò)程中，可根據(jù)不同的土層，調(diào)整旋噴參數(shù)。值班技術(shù)人員必須時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，并隨時(shí)做好記錄。

4.2.4試樁檢驗(yàn)

成樁28d后進(jìn)行試驗(yàn)樁檢測(cè)與驗(yàn)收。檢驗(yàn)主要內(nèi)容包括：固結(jié)體的整體性和均勻性、固結(jié)體的有效直徑、固結(jié)體的垂直度和固結(jié)體的強(qiáng)度特性等。

根據(jù)試驗(yàn)樁施工記錄和成樁試驗(yàn)檢測(cè)，試樁實(shí)際采用工藝參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　試樁實(shí)際工藝參數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果

4.2.5施工參數(shù)的確定

以上試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，兩種工藝參數(shù)條件下旋噴樁均滿足設(shè)計(jì)要求。為提高地基處理安全儲(chǔ)備，選定S1試樁各項(xiàng)工藝參數(shù)作為正式施工。

5　施工質(zhì)量控制與檢驗(yàn)

5.1旋噴樁施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

旋噴樁的施工技術(shù)要求見(jiàn)表4，抽檢頻率應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求。

表4　旋噴樁施工技術(shù)檢查表

5.2高壓旋噴樁施工注意事項(xiàng)

（1）當(dāng)噴射注漿過(guò)程中出現(xiàn)下列異常情況時(shí)，需查明原因并采取相應(yīng)措施：①流量不變而壓力突然下降時(shí)，應(yīng)檢查各部位的泄漏情況，必要時(shí)拔出注漿管，檢查密封性能。②出現(xiàn)不冒漿或斷續(xù)冒漿時(shí)，若系土質(zhì)松軟則視為正常現(xiàn)象，可適當(dāng)進(jìn)行復(fù)噴；若系附近有空洞、通道，則應(yīng)不提升注漿管繼續(xù)注漿直至冒漿為止或拔出注漿管待漿液凝固后重新注漿。③壓力稍有下降時(shí)，可能系注漿管被擊穿或有孔洞，使噴射能力降低。此時(shí)應(yīng)拔出注漿管進(jìn)行檢查。④壓力陡增超過(guò)最高限值、流量為零、停機(jī)后壓力仍不變動(dòng)時(shí)，則可能系噴嘴堵塞。應(yīng)拔管疏通噴嘴。

（2）質(zhì)量檢驗(yàn)在注漿結(jié)束28d后進(jìn)行，對(duì)檢驗(yàn)不合格的應(yīng)復(fù)噴。

6　結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目高壓旋噴樁處理范圍約680㎡，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度10～14m，設(shè)計(jì)總樁長(zhǎng)3600m，共施工高壓旋噴樁300根，按照5%檢測(cè)頻率檢測(cè)樁徑、樁距，共檢測(cè)15根，一次檢測(cè)合格率100%；鉆孔取芯15根并進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，每樁三等分段各取芯樣一個(gè)，合格率93.3%；單樁承載能力靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)工3處，根據(jù)復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，旋噴樁復(fù)合地基承載力均大于設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明施工中所采用的工藝參數(shù)與質(zhì)量控制方法合理，不良地基的成功處治為下一步高速公路軟基施工奠定了良好的基礎(chǔ)。

［1］JGJ 79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］JTG/T D31-02-2013，公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2013.