高壓旋噴樁在公路路基施工中的應(yīng)用

和 琳 寇振姣

（河南鵬程路橋建設(shè)有限公司，河南 焦作 454150）

1 高壓旋噴樁的概述

公路建設(shè)中經(jīng)常會遇到不良土質(zhì)路段，如黃土、黏土、膨脹土等，為提高工程質(zhì)量，必須根據(jù)工程實(shí)際情況選擇合適的處理措施。高壓旋噴樁是公路建設(shè)中常見的一種施工方法，主要利用鉆機(jī)將帶有噴嘴結(jié)構(gòu)的注漿管鉆入至預(yù)設(shè)位置，再對管內(nèi)的水泥漿進(jìn)行高壓噴射，這種高壓足以將土體沖破，并促使稀漿與土顆粒均勻混合攪拌，稀漿與土顆粒的混合體凝固之后形成的固結(jié)體可以有效提高地基強(qiáng)度。該技術(shù)可進(jìn)行分段施工，對路面交通的影響較小且不會損害邊坡。如果高壓噴射注漿法與深層攪拌處理方式聯(lián)合使用，則可發(fā)揮出更強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢。

2 工程概況

某公路項(xiàng)目施工前地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)該區(qū)域地層中上部主要為淤泥和灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，下部主要為沙層，地質(zhì)條件較為惡劣，若不處理會造成路面出現(xiàn)龜裂、不均勻沉降等病害，給道路運(yùn)行埋下隱患。技術(shù)人員經(jīng)過多次分析討論后決定采用高壓旋噴樁施工技術(shù)加以處理，以提高該區(qū)段地基的強(qiáng)度。

3 高壓旋噴樁施工工藝

1）原地面清理。施工之前對施工場地進(jìn)行清理，減少施工區(qū)域雜質(zhì)對工程質(zhì)量的影響。根據(jù)工程地質(zhì)資料，本項(xiàng)目需清除0.3m厚的表層土，并按照要求整平原地面，保持施工區(qū)域整潔干凈。

2）樁孔與鉆機(jī)定位。因?yàn)樾龂姌妒┕さ某蓸哆^程是自下而上，所以需要首先利用鉆機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，以便從設(shè)計(jì)深度開始進(jìn)行旋噴作業(yè)。首先通過測量確定樁孔的中心點(diǎn)與中心線，并且將鉆機(jī)就位。其次，通過精確地測量和校正調(diào)整鉆機(jī)的位置并將其水平固定，將鉆桿軸線與樁孔中心線重合度誤差控制在±1.5%，保證樁孔位置參數(shù)和幾何尺寸的精確度。

3）鉆孔及注漿管插入。在鉆孔工序的施工過程中鉆頭類型、鉆進(jìn)速度以及采用何種工藝都應(yīng)以保證樁孔質(zhì)量和插管過程順利為原則。首先考慮已有施工設(shè)備的性能特點(diǎn)，并且依據(jù)軟土層的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、高壓旋噴樁的深度等進(jìn)行選擇。在鉆孔過程中則需要實(shí)時監(jiān)控鉆進(jìn)深度，并且同時對噴射裝置進(jìn)行調(diào)試和檢測，確保泥漿制備、高壓噴射設(shè)備以及噴頭能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)值時，開始將注漿管插入至孔底預(yù)定位置，在此過程中應(yīng)伴隨噴頭射水，以防孔壁脫落的砂土堵塞噴頭和注漿管，同時注意控制水壓和避免對孔壁造成沖擊破壞。為防止孔間串漿，施工時必須采用隔樁調(diào)跳打法，相鄰兩根樁施工間隔時間不小于24h。

4）水泥漿制備及旋噴作業(yè)。高壓旋噴樁施工使用的水泥漿配比是基于精確計(jì)算和試驗(yàn)確定的，要求制備好的漿液不得離析，不得長時間放置，放置超過2h的漿液應(yīng)廢棄。漿液倒入集料斗時應(yīng)加篩過濾，避免漿內(nèi)塊狀物損壞噴漿泵。而在旋噴作業(yè)過程中首先需要檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、管道以及噴嘴密封狀態(tài)有無異常，并且經(jīng)過地下試噴檢驗(yàn)水泥漿能否按預(yù)定方向、壓力順利噴射。其次，在從樁孔底部開始旋噴作業(yè)時要實(shí)時觀測、記錄和控制好鉆桿提升、旋轉(zhuǎn)速度以及噴射壓力等工藝參數(shù)，鉆桿提升速度應(yīng)不大于25cm/min，旋轉(zhuǎn)速度約16r/min。當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴漿不足時，應(yīng)整樁復(fù)打;當(dāng)施工因故停機(jī)時，應(yīng)使攪拌頭下沉至停機(jī)面以下0.5m處，待恢復(fù)供漿后再噴漿提升;當(dāng)停機(jī)超過3h時，應(yīng)拆卸輸漿管路，清洗后方可繼續(xù)施工，防止?jié){液硬結(jié)堵管。當(dāng)鉆頭提升至距離地面1m時，宜用慢速提升;當(dāng)噴漿口即將出地面時，應(yīng)停止提升，攪拌數(shù)秒，保證樁頭攪拌均勻。在旋噴樁施工達(dá)到設(shè)計(jì)的高度時，即可沖洗設(shè)備并將其移至下一個樁孔的施工位置。

4 高壓旋噴樁施工質(zhì)量控制措施

1）噴漿管施工控制。噴漿管在下沉過程中，施工人員應(yīng)控制好深度，確定噴漿管達(dá)到施工設(shè)計(jì)及要求的深度以后，便可以停止繼續(xù)鉆進(jìn)。雖然停止鉆進(jìn)深度，但是鉆桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動仍不能停止，高壓旋噴樁的壓力達(dá)到40MPa以后，高壓旋噴樁底座部位就會噴發(fā)出漿體，在高壓噴樁一邊噴漿一邊旋轉(zhuǎn)的同時，施工人員應(yīng)依照施工操作標(biāo)準(zhǔn)要求提升鉆桿鉆進(jìn)速度。如施工過程中使用三重管法，在下管到達(dá)一定深度以后，便可以將高壓水管與空壓管進(jìn)行連接，然后開動水泥泵、高壓清水以及鉆機(jī)等相關(guān)機(jī)械設(shè)備一同進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

2）冒漿處理。在旋噴施工過程中，如果有土顆粒從注漿管道中冒出，即為冒漿現(xiàn)象。為防止這種問題的發(fā)生，施工人員應(yīng)實(shí)時查看旋噴施工時是否有冒漿的情況發(fā)生，這樣既能科學(xué)掌握每段土層發(fā)生的變化情況，同時還能查看旋噴漿效果與質(zhì)量是否符合施工要求，同時查看各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)是否符合施工要求。如冒漿量≤20%，屬于正常情況，施工人員大可不必?fù)?dān)心。如冒漿量＞20%或旋噴處不冒漿，這時施工人員應(yīng)根據(jù)具體情況予以處理。

如果冒漿流量在遭受壓力的情況發(fā)生下降，要及時檢查注漿管，查看注漿管是否有漏漿情況，同時準(zhǔn)確尋找出漏漿位置。如注漿管漏漿嚴(yán)重，需將注漿管從樁井中全部取出，仔細(xì)查找漏漿位置，待修補(bǔ)好以后才能繼續(xù)應(yīng)用。如果施工土質(zhì)較為松軟，使注漿管出現(xiàn)冒漿或不冒漿情況，這是正常情況，施工人員只需對其進(jìn)行再次復(fù)噴就可恢復(fù)正常。如果施工現(xiàn)場周圍有暗道，致使旋噴管道不冒漿或時斷時續(xù)地冒漿，應(yīng)向上升起注漿管直到注漿管再次冒漿為止。還可以把注漿管從樁井中拔出，待井底的注漿凝固以后，將注漿管再次放入樁井位置進(jìn)行注漿。如果該注漿施工環(huán)節(jié)有時間限制，可以采用速凝漿液進(jìn)行注漿，這樣可以有效節(jié)省注漿凝固時間。另外，在采取減少冒漿措施時，如旋噴設(shè)備噴射范圍與實(shí)際注漿情況存在差異，這就會使注漿量超出設(shè)定范圍，致使冒漿量增多。一旦出現(xiàn)這種問題，施工人員應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整噴漿量，同時還要加大旋噴壓力，提升旋轉(zhuǎn)速度。對于地面出現(xiàn)的冒漿情況，應(yīng)調(diào)整漿液濃度，從而避免出現(xiàn)返漿回灌情況。

3）樁頭處理與清洗質(zhì)量控制。旋噴管在提升過程中，一旦接近樁頂位置，施工人員就要降低提升速度，待旋噴管在噴射數(shù)秒以后，再慢慢向上提速，直到旋噴管將樁井位置噴漿完成。在噴漿過程中，如遇到碩石地層，為保證樁徑符合施工要求，應(yīng)在該層段予以反復(fù)噴漿攪拌，一直到噴漿面結(jié)束為止。待高壓泥漿噴漿結(jié)束以后，施工人員應(yīng)停止輸送并提升旋噴漿管，然后關(guān)閉鉆機(jī)。為防止泥漿凝固，應(yīng)用清水對漿液灌注機(jī)進(jìn)行清洗，在清洗過程中需用高壓泵實(shí)施高壓式清洗法，只有這樣才能將漿液罐中殘留的泥漿清洗干凈，同時還要將噴漿管頭位置一并清洗干凈。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路修建項(xiàng)目逐年增多。在一些公路的路基修建過程中，會遇到紅黏土、膨脹土以及黃土等特殊土層。為提升公路路基穩(wěn)定性，需要對這些特殊土壤進(jìn)行處理。高壓旋噴樁具有施工速度快、施工快捷和成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于軟土路基處理。經(jīng)過高壓旋噴樁施工技術(shù)處理后的路基質(zhì)量可達(dá)到預(yù)期效果，有效提高了地基承載力，減少了路基沉陷等病害發(fā)生的可能，建議在類似的工程中推廣應(yīng)用。