旋喷桩技术在高速公路地基处理中的应用

姚毓琳

1 工程概况

延(安)—吴(起)高速公路位于延安中部区域。地质勘测报告表明，该段路线多位于杏子河河床及二、三级阶地，地形水埋藏较深，地下水无腐蚀性，地层分布主要为:上部为第四系上更新统风积物()新黄土，褐黄色，土质均一，孔隙发育，有砂感，偶见蜗牛贝壳，硬塑～坚硬。下部为第四系上更新统()卵砾石(密实)及中更新统()老黄土，下伏基岩为侏罗系()砂岩。

其中K4+560～K4+880处由于道路穿越旧河道，地质情况复杂。根据原地质勘查报告及实际地基开挖的地质情况，该段路基地质情况大致为:0 m～1.6 m为杂填土，1.6 m～3.8 m为粉质粘土，3.8 m～5.2 m为淤泥质土，下伏基岩为砂岩。根据设计要求，该段采用高压旋喷桩进行地基处理。

2 施工原理

旋喷桩兴起于20世纪70年代的高压喷射注浆法，八九十年代在全国得到全面发展和应用。实践证明此法对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我国已将其列入现行的《地基与基础施工规范》。高压旋喷桩系利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度(20 r/min)旋转，一面低速(15 cm/min～30 cm/min)徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度(0.5 MPa～8.0 MPa)的圆柱固结体(即旋喷桩)，从而使地基得到加固。采用旋喷桩可有效提高地基的抗剪强度，利用小直径钻孔旋喷成比孔大8倍～10倍的大直径固结体，施工噪声相对较低，振动小，适用范围广泛。

3 施工技术要求

本路段地基加固旋喷桩施工采用单管成桩法施工。施工机具为H300Y2单管旋喷机、XY-100地质工程钻机、浆液搅拌器及其他辅助设备。根据设计要求，旋喷桩浆液采用以下材料:水泥采用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，其性能必须符合GB 175-2007通用硅酸盐水泥的规定，且在有效期内使用;严禁使用受潮、结块、变质的劣质水泥。水:饮用水或经化验符合混凝土拌合用水。旋喷桩每根长度为6.0 m，桩径为600 mm，桩间距为1.2 m，呈正三角形布置，旋喷桩加固后要求复合地基应力fspk≥0.3 MPa，28 d桩体无侧限抗压强度不小于3.0 MPa。

旋喷桩设计参数要求如表1所示。

4 施工工艺流程

1)确定桩位。根据设计要求确定，在施工前由技术人员放出桩位，桩位用小竹片桩标记。2)钻机就位。钻机组装好后，采用导轨法就位。钻机基本就位后，调平安稳，将转盘、钻杆轴线对准桩位小竹片桩，对准误差控制在5 cm以内，再调整钻架、钻杆，使钻杆垂直度控制在1%以内。3)设备试运转。旋喷桩设备安装、就位完毕后，必须进行试运转，确保状态良好、运转正常。4)钻孔。钻孔前，应测量每根钻杆长度，并按序用红油漆编号，在最上一根钻杆壁上用红油漆标出深度控制红线。钻进深度控制，以地面水平测量和设计桩底标高为依据，确定钻杆入土深度。根据设计要求，旋喷桩深度为6.0 m，在达到设计深度后请有关人员确认。5)下喷射管。将旋喷用机具移至孔口，先进行地面试喷以调整喷射压力。为防止水嘴和气嘴堵塞，下管前可用塑料布包扎，下喷射管至设计喷射深度。6)水泥浆液制备。浆液用32.5普通硅酸盐水泥和自来水配制，水泥浆液水灰比宜为1.0，稠度应适宜，防止过稠堵喷嘴、过稀影响质量，水泥浆液制备在旋喷前1 h进行，随配随用。拌制好的水泥浆液必须经过严格过滤，除去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。制备好的水泥浆液在旋喷过程中必须连续不停地搅拌，防止沉淀。7)喷射提升。喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的水、气、浆，待浆液冒出孔口后即按设计的提升速度、旋转速度自下而上开始喷射，旋转、提升到设计的终喷高度停喷，并提出喷射管。8)回灌。喷射灌浆结束后，利用水泥浆进行回灌，直到孔内浆液面不下沉为止。9)喷射结束、拔管、器械清洗。旋喷注浆达到设计桩顶后，注浆泵继续送浆液，同时拔出旋喷管，待水泥浆液从孔口返出后，即可停止送浆，然后抽取清水将钻机清洗干净。

表1 旋喷桩参数表

5 施工注意事项

1)在旋喷桩施工区桩采用1，5，9…间隔跳打的方法进行施工，相邻两桩的施工时间间隔应不小于48 h。2)旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，倾角与设计误差一般不得大于0.5°。3)旋喷桩的钻孔深度一定要达到设计要求，并进行记录。4)喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求，管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。5)喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌，并要预防其他钻孔排出的泥土或杂物进入。6)对冒出的浆液应妥善处理，在顺线路方向挖设排浆池，用泥浆泵将浆液抽入排浆池中。

6 结语

根据设计要求及施工规范要求采用旋喷桩对延吴高速软弱地基进行处理，从施工过程及后续检测结果来看，绝大部分旋喷桩达到了设计要求。旋喷桩施工部分土体具有较好的复合承载力，为路基填筑提供了坚实的基础。

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