淺談高壓旋噴樁在高速公路軟基處理的應(yīng)用

張繼強(qiáng)

摘 要：在高速公路建設(shè)施工中，高壓旋噴樁的融入性應(yīng)用是必不可少的，在實(shí)際施工中它不僅能夠在多種惡劣環(huán)境下推進(jìn)施工作業(yè)，施工流程中對操作工藝的要求更是十分簡單，在應(yīng)用設(shè)備成本投入少的前提下優(yōu)勢特點(diǎn)則更加顯著。基于此，本文對高壓旋噴樁在高速公路軟基處理的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)和分析。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴樁;高速公路;軟基

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）12-0103-02

0 引言

隨著我國社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在公路工程施工建設(shè)過程中，各種先進(jìn)的施工技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用越來越多，但是高壓旋噴樁因?yàn)槠湓胍粜　?qiáng)度大、對環(huán)境影響小等優(yōu)勢，在一定范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。強(qiáng)化對高壓旋噴樁技術(shù)的運(yùn)用，不僅是可以保護(hù)施工環(huán)境，有效降低噪音，更是在施工過程中，只要在施工現(xiàn)場有很小一塊的地方，就可以進(jìn)行施工。旋挖高壓旋噴樁是指旋挖鉆機(jī)利用其鉆桿和鉆斗的高壓旋轉(zhuǎn)，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進(jìn)壓力，通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土、和泥漿置換護(hù)壁，反復(fù)循環(huán)挖土，成孔后安放鋼筋籠并澆筑混凝土而形成的一種灌注樁。高壓旋噴樁技術(shù)主要是改變土體的形態(tài)，具體的操作步驟是：第一步，把注漿管鉆進(jìn)土層之中;第二步，把超過25MPa的高壓噴射流用噴嘴噴出，破壞地基的土體結(jié)構(gòu)，按預(yù)設(shè)的計(jì)劃開成空間;第三步，漿水會把土體上面的土層沖刷下來，經(jīng)過一段時間混合在一起，形成固結(jié)體。這種樁適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層，以及一般磨盤鉆不能鉆進(jìn)的卵石層，軟巖層。若采用巖芯鉆斗還可嵌入堅(jiān)硬巖層。旋挖鉆孔和其他成孔方式相比，具有較顯著地優(yōu)點(diǎn)：成孔速度快，施工效率高（平均每天施工200米），即可進(jìn)行干成孔，亦能帶泥漿鉆進(jìn)，孔底沉渣少，機(jī)械化程度高，利用電腦坐標(biāo)及顯示，可有效控制樁位及垂直度，成孔質(zhì)量好，減少泥漿排放，對施工環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。

1 高壓旋噴樁鉆孔質(zhì)量通病

1.1 偏斜孔

當(dāng)鉆機(jī)安裝時，支撐不好，樁孔地質(zhì)結(jié)構(gòu)的故障不均勻，鉆孔的整體或鉆頭在鉆孔過程中偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致部分孔。應(yīng)從鉆井傾斜鉆機(jī)中取出鉆孔孔，檢查鉆孔壁的狀況，如果鉆孔壁穩(wěn)定，應(yīng)在施工基礎(chǔ)的加固范圍內(nèi)或增加鉆機(jī)的支撐面積，然后重新安裝恢復(fù)工作鉆機(jī);鉆孔壁隨時可能塌陷，孔應(yīng)重新填充到原始表面，然后當(dāng)?shù)貙屿o止時，鉆孔將恢復(fù)正常。

1.2 樁孔塌陷

由于工程地質(zhì)欠佳，套管坍塌灌注，施工單位組織施工嚴(yán)重不足，灌注工程，孔洞塌陷或嚴(yán)重砂流，阮素質(zhì)量原因等粘土砂樁破碎;如果它崩潰了，它應(yīng)該被拉出來，用粘土回收。施工過程中容易發(fā)現(xiàn)輕微的倒塌，當(dāng)測量聲音時，發(fā)現(xiàn)局部囊性泥沙或沙漏現(xiàn)象。施工時，地質(zhì)條件淤泥，孔洞發(fā)生頻繁發(fā)生，聲測，存在砂夾雜現(xiàn)象，雖然不明顯，但也可影響樁的質(zhì)量。

1.3 縮頸

在鉆孔過程中，由于不及時焊接維修，錐形鉆磨損或再次發(fā)生或?qū)訝钆蛎浀能浲粒缯惩粒搸r，容易出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，即膨脹軟土，俗稱探土，成孔試驗(yàn)無關(guān)緊要，但在開發(fā)夏布后仍然下降，需要回填鉆孔。如果不能穿孔多次，則在錐體頂部加入焊接合金鋼，重新放大孔徑，并在孔后面排出孔。

1.4 卡管

卡管現(xiàn)在也是誘發(fā)斷樁的重要因素之一。由于人造成分可選性別大，造成施工過程中混凝土混合比例誤差大，坍落度波動，干燥時稀釋后混合攪拌。當(dāng)它們通過時，它們產(chǎn)生孤立的現(xiàn)象，這導(dǎo)致粗骨料擠壓并阻塞導(dǎo)管。坍落度花費(fèi)少許或輸注時間過長，縮短混凝土的初始凝固時間，增加混凝土下落阻力導(dǎo)管，這將導(dǎo)致管道卡死事故，造成破碎樁。

2 高壓旋噴樁在高速公路軟基處理的應(yīng)用

2.1 工程概況

甘肅省某高速公路，遇到了軟土路基，經(jīng)過綜合考慮，決定采用高壓旋噴樁對其進(jìn)行處理，該項(xiàng)目基礎(chǔ)采用旋挖高壓旋噴樁后注漿工藝，樁徑為800mm，實(shí)樁長約20-21m，樁數(shù)674根樁，單根樁承載力特征值4700KN。

2.2 地質(zhì)條件

擬建場地巖土層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，地基巖土層劃分如下：（1）填土;（2）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;（3）粉質(zhì)粘土;（4）中細(xì)砂;（5）圓礫;（6）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖;（7）中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

其中上部：（1）填土;（2）為軟土層，厚度較深;（3）中細(xì)砂層極易塌孔，下部卵石層較厚，亦易坍塌，且需進(jìn)入中風(fēng)化層，成孔難度較大。

2.3 施工工藝

2.3.1 鉆孔方法及鉆機(jī)選型

設(shè)計(jì)人員勘察現(xiàn)場以后設(shè)計(jì)出圖紙，測量人員再據(jù)此確定具體的樁位，施工人員根據(jù)放置好的樁位，把鉆機(jī)擺放到指定的樁位所處的地方。在正式施工之中，還要仔細(xì)比對，確保鉆機(jī)位置準(zhǔn)確，在確認(rèn)沒有絲毫誤差以后方可施工。校正后鉆機(jī)的機(jī)頭要與孔的中心點(diǎn)完全匹配，不管是垂直還是水平方向的誤差都要控制在5CM之內(nèi)。根據(jù)地層特點(diǎn)及工期要求，該項(xiàng)目決定采用大功率入巖型旋挖鉆機(jī)+優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁鉆孔的高效成孔工藝。施工設(shè)備選用三一SR280RⅡ型入巖旋挖鉆機(jī)。

2.3.2 場地平整

為保證樁基施工的順利進(jìn)行，首先采用大型挖掘機(jī)對施工場地進(jìn)行平整碾壓，并修建施工便道。

2.3.3 施工放樣

由專業(yè)測量人員根據(jù)施工需要采用全站儀測放樁位，做好標(biāo)記加以保護(hù)，并報監(jiān)理復(fù)核驗(yàn)收。

2.3.4 埋設(shè)鋼護(hù)筒

該場地上層覆蓋人工填土，易坍塌漏漿，在鉆孔前，應(yīng)埋設(shè)護(hù)筒，起定位、保護(hù)孔口等作用。護(hù)筒用3～5mm鋼板制作，直徑為φ1000，埋入土中深度在1.2米左右，在護(hù)筒頂部開設(shè)1個溢水口，同時在護(hù)筒周邊設(shè)中心控制點(diǎn)。為保持護(hù)筒的位置正確、穩(wěn)定，護(hù)筒與坑壁之間應(yīng)用無雜質(zhì)的粘土填實(shí);護(hù)筒中心與樁位中的偏差不大于20mm。

2.3.5 泥漿制備

因該項(xiàng)目地層易坍塌，故應(yīng)帶泥漿鉆進(jìn)，且泥漿在鉆進(jìn)過程中極為重要，起著保護(hù)孔壁，防止塌孔的作用，特別是本工程地層的特殊性，泥漿性能將直接影響成孔質(zhì)量，我們通過認(rèn)真研究，仔細(xì)比對，決定采用優(yōu)質(zhì)膨潤土造漿護(hù)壁，可滿足成孔質(zhì)量。

根據(jù)地質(zhì)報告，該場地地層均為松散層，自造漿無法有效護(hù)壁，采用膨潤土造漿方能順利成孔。

（1）泥漿原材料。水：采用自來水或無污染的河水、井水。膨潤土：采用鈉質(zhì)膨潤土，用量為水的8%～20%，根據(jù)孔位的砂層厚度調(diào)整。

碳酸鈉：又稱純堿，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水率，摻入量為用水量的0.2%。

（2）泥漿拌制。現(xiàn)場采用攪漿桶進(jìn)行泥漿制備，制備時將定量的清水加入攪漿桶，然后加入相應(yīng)的膨潤土攪拌，待攪拌均勻后加入純堿，稍加攪拌放入儲漿池備用。

（3）泥漿性能指標(biāo)檢測。泥漿制備完成后應(yīng)對泥漿各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測，主要檢測3項(xiàng)指標(biāo)：1）比重：1.05～1.1;2）粘度：18～22Pa·s;3）含砂率<1%。

2.3.6 鉆孔

本工程采用3臺履帶式三一SR280RⅡ型入巖旋挖鉆機(jī)鉆機(jī)，自帶柴油機(jī)動力，行走方便，鉆進(jìn)系統(tǒng)采用液壓動力頭帶動鉆桿，鉆斗切削土體，鉆桿為伸縮式，無須拆卸加接，自帶電腦坐標(biāo)及顯示，可有效控制樁位、孔深及垂直度，成孔質(zhì)量好。

（1）開鉆前，應(yīng)對好樁位，并檢查鉆機(jī)是否平穩(wěn)。

（2）開鉆時，應(yīng)輕壓慢鉆，并及時將泥漿注入孔內(nèi)，平衡孔內(nèi)壓力，并在孔壁形成泥皮，達(dá)到護(hù)壁效果。

（3）鉆進(jìn)時，鉆斗旋挖切削土體，每次進(jìn)尺1米左右，將鉆斗提出孔外，甩開鉆斗底蓋倒土至指定位置，提升或下放鉆斗時應(yīng)做到輕提慢放，如此反復(fù)至設(shè)計(jì)孔深。在鉆進(jìn)上部土層時，應(yīng)輕壓慢鉆，控制進(jìn)尺，并及時補(bǔ)充泥漿;在鉆進(jìn)下部卵石層及基巖時，應(yīng)重壓快鉆，一次挖出，不可反復(fù)鉆進(jìn)，以免破壞孔壁。

（4）達(dá)到終孔深度時，應(yīng)將泥漿補(bǔ)充至護(hù)筒溢漿口位置，停滯5分鐘左右，使泥漿中的懸浮物沉淀，再下放鉆斗撈出，確保孔底沉渣滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3 應(yīng)用效果

采用膨潤土泥漿護(hù)壁后，沒有出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，混凝土充盈系數(shù)均在1.1左右，與前期施工單位混凝土大量超方有了明顯的改善，有效保證了樁身質(zhì)量。經(jīng)檢測驗(yàn)收，全部樁基均一次驗(yàn)收合格，得到監(jiān)理和檢測單位肯定。

4 結(jié)語

隨著我國人口結(jié)構(gòu)的老齡化，原本性價比較高，占市場主流的磨盤鉆，因其操作環(huán)境艱苦且用工較多，將逐步被旋挖鉆機(jī)取代。如何提高旋挖鉆機(jī)的性價比及對高速公路軟土路基處理的效率是當(dāng)前樁基施工中亟需研究的課題，通過本工程的成功實(shí)施，我們對旋挖鉆機(jī)在本地區(qū)高速公路軟土路基處理中的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘吉祥，潘方治.高壓旋噴注漿法在軟土地基中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2009（06）：124-126+19.

[2] 劉布陽.高壓旋噴樁在橋梁深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].資源環(huán)境與工程，2006（03）：248-250+292.

[3] 姬程飛，孫小菊，劉濤.隧道工程富水破碎帶注漿加固效果綜合評定技術(shù)[J].公路工程，2017（02）：223-227.

[4] 張霄，李術(shù)才，張慶松，等.關(guān)鍵孔注漿方法在高壓裂隙水封堵中的應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2010（07）：1414-1421.

[5] 劉彬.鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用[J].交通世界（運(yùn)輸.車輛），2015（06）：156-157.

[6] 于志華，劉炎炎，宋建，等.鉆孔灌注樁樁端后壓漿技術(shù)及工程應(yīng)用[J].水利與建筑工程學(xué)報，2011（03）：40-43.

[7] 肖銀濤.軟土路基處理在高速公路施工中的運(yùn)用探討[J].黑龍江交通科技，2015（10）：61.

[8] 王聰.軟土路基處理技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用分析[J].北方交通，2015（03）：85-88.