浆喷桩在加固高速公路软基处理中的应用

周 林 肖 莉

(1.湖南新溆高速公路建设开发有限公司，湖南新化 417600; 2.中南林业科技大学涉外学院，湖南长沙 410000)

浆喷桩处理软基是用特制的机械设备把水泥浆送入地下，通过水泥浆和原位地基土强制搅拌混合，使地基土和加固料之间很快发生一系列物理—化学反应，在短期内，使浆液形成固态柱体，将软土地基变成具有整体性、水稳性和一定强度的加固土桩复合地基[1]，从而达到提高地基有效承载力，减小地基工后沉降量的目的。由于水泥搅拌桩加固软土地基后，路基填筑施工基本上不受软土地基稳定性控制，大大缩短了工期。因此，在高速公路软土地基施工中常常采用粉喷桩或浆喷桩技术。

1 工程概况

湖南新溆高速公路1标K6+094～K6+875段淤泥深度为4 m～5 m，软土为淤泥质，呈黑灰色，可塑性，含水量大，承载力低。其自上至下土层依次为:①淤泥、淤泥质土，层厚0.5 m～1 m;②粉质粘土，层厚3 m～4 m。

2 方案经济性对比

2.1 挖除淤泥后回填砾石

该处长度781 m，平均处理深度3 m～5 m，开挖淤泥130 124 m3，回填砾石(片石)32 531 m3，工程金额见表1。

表1 清淤回填片石费用估算

此方案的工程特点:

1)清淤深度较深，考虑路基的扩散应力，清淤宽度需要增大，部分地段需要加征土地。2)清淤量大，需要加征一个大的弃土场。3)在设备充足、弃土场运输距离近的情况下清淤回填的工期为70 d。

2.2 浆喷桩

搅拌桩按等边三角形布置，间距为2 m，砂垫层厚度为50 cm，搅拌桩向上进入砂垫层30 cm，向下嵌入硬层50 cm，桩长为3 m～5 m，砂垫层上铺设2层土工格栅。工程金额估算见表2。

表2 浆喷桩费用估算

此方案的工程特点:

1)每台水泥搅拌设备每天能完成600 m，在保证三台搅拌机的情况下施工工期能控制在30 d以内。2)砂砾材料使用量较少，运输较容易。3)对环境的污染小。

通过以上的对比，在确保质量的前提下，从工程数量、工程金额、工期上比较，浆喷桩方案比清淤回填片石方案更有利于降低工程造价，降低施工难度，加快施工进度，且对环境的破坏较小。

3 施工工艺

本次浆喷桩设计采用42.5号普通硅酸盐水泥，每米掺灰量不小于60 kg，水泥掺量10%～18%。设计目标值:28 d无侧限抗压强度不小于0.9 MPa，压缩模量不小于35 MPa。

浆喷桩施工须符合JTG F10-2006公路路基施工技术规范。为保证水泥的用量符合设计要求，在搅拌机上安装自动计量装置;为控制桩机的负荷和防止搅拌不均而形成“夹心”泥片，严格控制成桩的速度;每次提升或者下沉，要求成桩速度都必须均匀，严禁中途换档，以防止桩身水泥掺入量不均匀。浆喷桩施工完一个月后宜抽芯检验，抽检数量不小于总桩数的3%。

具体施工工艺如下:

1)场地平整:清除桩位所在位置地上及地下一切障碍(包括路面破除、树根和生活垃圾等)，如场地低洼时可回填粘土。

2)钻机定位:调整导轨的垂直度，钻头须对中桩位，对中误差不大于10 cm，垂直度偏差率应不大于1.5%。

3)拌制浆液:在搅拌机预搅调试的同时，拌制水泥浆液，在开始压浆前将浆液放入集料斗中。选用水泥标号P.O42.5普通硅酸盐水泥拌制浆液，水灰比应控制在0.40～0.50范围内，按照设计要求每米搅拌桩水泥用量不得少于50 kg。

4)预搅下沉:启动电机，放松钢丝绳，使钻头沿导轨下沉钻进至设计深度。注意工作电流不应大于额定电流。

5)喷浆搅拌提升:开启灰浆泵待浆液到达喷浆口，按规定的低速档或中速档提升，边喷、边搅拌、边提升直至桩顶。停灰面宜在离地面35 cm处。

6)喷浆复搅下沉:为保证软土与固化剂搅拌均匀，应该再次将钻杆下沉至设计要求深度。

7)复搅提升至地面位置。

浆喷桩施工检测完毕后施砂垫层，铺设土工格栅。

搅拌桩采用“四搅四喷”施工工艺，加固剂采用P.O42.5号水泥，水泥掺量12%～17%，水灰比控制在0.45～0.55，成桩桩径不小于500 mm，每米水泥用量55 kg。均匀搅拌，进入持力层50 cm，单桩承载力达到设计值，搅拌桩施工后地基承载力标准值不小于设计值。

所用的双向土工格栅每延米横向拉伸屈服力不小于45 kN/m，纵向拉伸屈服力不小于25 kN/m。

4 施工质量控制措施

浆喷桩施工质量应符合设计文件以及《公路工程质量检验评定标准》各项要求。具体控制措施如下:

1)首先在具体试桩过程中对自动记录装置进行校核，保证完成桩身长度、单位桩长水泥用量以及水泥是否到达喷浆孔底的数据真实可信，并在正式施工过程中不定期检查校核该装置。

2)施工过程中确保桩长，不中途中断喷浆。钻杆提升作业在尚未到达设计桩底标高和尚未喷浆的情况下进行;如因机械故障或停电等特殊原因而中断喷浆时，钻机应下钻至断浆点之下不小于0.6 m的位置，待设备恢复后继续喷浆。

3)施工过程中注意记录钻机钻进、提升速度、喷浆量、压力、孔底电流等有关参数。由工艺性试验所确定的施工参数，具体施工过程中应严格遵守。

4)施工过程中随时检查已完工程的喷浆量，严格按设计要求的喷浆量喷浆，如发现喷浆量不足时，及时对原桩复钻复喷。施工过程中随时复核每米喷浆量及成桩后喷浆总量。

5)复搅深度、停浆面标高、钻进深度、停浆时间;钻机垂直度及水平位置、终钻提升的确定等工艺参数应严格遵守。水泥损耗量不得大于 3 kg/m[3]。

5 缺陷、故障及应对措施

1)采用流量控制泵调节喷浆速度，注浆泵的出口压力需保持在0.45 MPa ～0.6 MPa。

2)如果阻力太大，下沉速度太慢，可以通过输浆管适当送水稀释土体以利钻进。

3)注意保证浆喷桩钻机桩位的对中偏差，其最大偏差不得大于15 mm。

4)在施工过程中遇特殊情况如因地下障碍物等原因使钻杆无法钻进时，应及时通知监理及设计人员，以便及时采取相应补桩措施。

5)钻杆机架的垂直度偏差不大于2%，设备就位后必须平整，确保施工过程中不发生倾斜和移动，如果发现偏差过大，应该及时调整，施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度。

6)制备好的水泥浆停置时间不得超过2 h，不然易出现离析现象，停置时间过长的水泥浆不使用。

7)在施工过程中，因磨损过度使叶片直径小于设计桩径时，需立即更换叶片，定期检查搅拌叶片的直径大小。

8)为保证施工质量符合设计要求、提高现场工作效率、减少水泥浪费，尽量连续施工，输浆阶段必须保证注浆泵有足够的输浆压力，连续供浆;严格按照试桩时确定的工程参数控制搅拌提升速度和喷浆量;如停浆30 min以上，为防止水泥浆在管路中凝结影响施工，需对输浆管路全面清洗;如因故短时间停浆，需将搅拌头下沉至停浆点0.6 m以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌。

6 结语

浆喷桩加固软土路基是一种有效的处理软弱地基施工方法，由于具有施工较简单、造价低、有效地基承载力提高幅度大、工期短、无挤土效应等优势，在我国得到了广泛应用。实践表明，浆喷桩施工时无污染、无噪声、无振动，加固效果明显，加固后可很快投入使用，适应快速施工要求。有效提高了地基承载力，解决了软土地基沉降问题，符合经济和环保要求。

[1] 龚晓南.地基处理手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社，2000.

[2] JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S].

[3] JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[S].