旋喷注浆加固桥梁下部结构技术

路亚玲 翟春霞

（宁陵县路桥工程公司 河南 宁陵 476700）

桥梁的下部结构包括墩台和基础，他们承受上部结构的荷载，并传递个下部的地基，地基的好坏直影响整个桥梁的整体稳定性。高压旋喷法是一种有效的软土地基处理方法，由于水泥的固化时间短，在短期内可以达到很好的效果。处理后的地基抗侧向变形能力强，压缩性明显减小，使软土的整体稳定性提高。

1 高压旋喷法的特点和适用条件

高压旋喷法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻到预定的土层内，利用高压设备将浆液从喷嘴中高压喷出，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度慢慢向上提升，浆液和土体经过搅拌混合固结后成为一个固结体。注浆时，喷嘴一边旋转一边提升，这种方法主要用于加固地基，提高地基的强度。可以运用于修建前或者修建中的工程，特别是用于桥梁加固工程中，具有不损坏上部结构和不影响正常使用的好处。

选用旋喷法可以有效的减少地基沉降量，这对控制路堤工后沉降有很好的效果；加固后地基的侧向位移减小，增加上部结构的稳定性；适应快速填筑施工，形成复合地基并不需要预压就能较高的承载力和变形模量。

旋喷法具有使用范围广泛、施工方便、固结体形状可以控制、既可以垂直也可以倾斜和水平喷射、具有较好的耐久性、料源广阔，价格低、浆液集中流失少、设备和管理简单、对环境影响较小的特点。

2 影响高压旋喷法固结体强度的因素

2.1 高压旋喷法注浆工艺对固结体强度的影响

单管注浆二重管旋喷时，水泥浆为载能介质，直接对土体造成破坏并搅拌成桩。固结体内，浆土混合体的含水量为浆液和土体的含水量综合，固结强度很高。三重管时载能介质是高压水，利用高压水破坏土体，很容易引起浆液的沉淀离析，引起较大的冒浆现象，固结强度低。多重管时会现在地层中形成空洞，然后以浆液沙石填充，固结强度受地层和施工方式的影响较小。

2.2 施工技术参数对固结体强度的影响

主要技术参数主要包括：高压喷射压力、钻机的旋转和提升速度、喷嘴的几何尺寸等。喷射流的压力越大速度越大，对土体的破坏越强，但是提高压力也会造成设备的损坏速度和磨损，对材料的要求也更严格。在喷射量一定的条件下，减小喷嘴的直径，可以能提高喷射流的压力，加快喷射速度，提高喷射流的切割能力，这也是提高固结强度的一种有效方法。钻机的旋转和提升速度要满足喷射流在土体内连续不断的对土颗粒造成冲击，改变旋转和提升速度对成桩直径有很大的影响，改变了旋转速度是改变了相对定向喷射时间；改变提升速度则是改变重复破坏次数。

3 提高高压旋喷法注浆固结体强度的方法

3.1 水泥浆

水泥浆具有较好的可喷性，我国主要是以水泥浆为主要浆液，掺加少量外加剂，水灰比越大，可喷性越好，水灰比过大则会影响稳定性，水泥浆的稳定性是指浆液在初凝前析水多少，稳定性好的水泥沉降速度慢，分散性好，实际工程中，在浆液中加入膨润土、纯碱等物可以提高浆液的稳定性。水泥浆中掺加砂粒对浆液影响较大，使用时要进行测试保证满足设计要求。

3.2 采用外加剂提高固结体的强度

石膏是一种天然的矿物材料，可以在注浆液中提供钙离子，水泥浆和土颗粒混合后可以吸收这种钙离子提高固结体强度，并且可以促进固结体后期的强度增长。

水玻璃也是一种提高固结体强度的外加剂，经过试验表明，掺加水玻璃后，水泥土固结体的早期强度较高，而且强度增长较快。但水泥浆要保持一定的浓度，水泥浆过几小时，会随着水玻璃的增加，各龄期的抗压强度会有所降低。

4 高压注浆法施工和关键技术

4.1 施工要点

施工前要进行场地平整，挖好排浆沟，定位钻机，钻杆垂直，钻机水平。用注射管注射高压水到设计深度后，喷射钻具从孔底开始注浆，30秒后开始旋转提升，同时高压射流与土进行拌合，直到钻具注浆到设计高程。施工过程中准确记录喷射数据和参数，并及时的处理废弃浆液。喷射管插入前先检测高压水与空气的喷射情况，检查各部位是否密封良好，插入后先进入高压水试验，合格后开始正式注浆。喷射时先达到预定的喷射压力，然后慢慢提升注浆管，中间如果发生故障，要停止喷射和提升，防止桩体中断。喷射过程中冒浆控制在10%～25%。对于需要扩大加固提升强度的工程，可以采取复喷措施。喷到设计高程后要立刻拔出注浆管，用清水冲洗管路，防止堵塞，相邻的桩施工时时间间隔不应小于48h。

4.2 施工的关键技术

旋喷深度、直径、抗压强度、透水性要符合设计要求；及时的检验施工好的桩，检验点为施工的2%～5%。

钻机基座要平稳，调整好施工机械，施工开始前检查高压设备和管路系统，设备压力和排浆量要满足设计要求，确保管路密封良好，且通道内不能有杂物。

由于浆液的析水作用，开始作业后一般会发生不同程度的收缩现象，固结体顶部出现凹穴，要及时利用合适水泥浆进行补灌，，为了加大固结体尺寸，可以提高旋喷压力、输浆量和降低旋转、提升速度的措施来满足要求。

旋喷过程中会有一部分的土粒，随着浆液冒出地面，通过观测冒浆的特点，判断土层的状况，旋喷注浆的效果，冒浆量大概在注浆量的20%为正常现象，过多或者过少都应及时的检查并采取措施。如果地下存在较大的空隙，可以在浆液中掺加速凝剂，是注浆在一定的范围内凝固。

4.3 施工注意的事项

施工时严格按照桩孔的位置顺序，以及施工参数进行，设备出现故障时及时的处理，不能擅自更改桩孔施工顺序，施工时认真记录各种数据，发现问题及时处理。

浆液搅拌好后，送浆时要有滤网过滤，完工后清洗干净泵，受潮结块的水泥不能使用。

桩孔较深时容易造成下细上粗的现象，影响固结体的承载力，因此在下部注浆时要加大压力和流量，同时降低旋转和提升速度进行补救。

冒浆量过大时要提高旋喷压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转速度，冒出的浆液根据实际情况可以回收利用。喷浆量不足时采取复喷的措施。

5 质量检测

高压旋喷法属于隐蔽工程，不能直接的进行观测，所以要通过间接的科学的方法进行检查。

施工前，严格按照设计要求对试验固结体进行质量检查，控制旋喷参数、浆液配方，检查外加剂的用量是否合适。

施工进行一段时间后，选择地质复杂的地点，按固结体数量的2%～5%进行抽检。检测的内容主要包括固结体的整体性和均匀性、固结体的直径、垂直度、强度特性、固结体的耐久性等。

经过检查不合格的，要在附近进行补喷或采用其他措施，然后再进行质量检查。检验的时间最后在4周以后进行，防止固结强度不够，在检验时损坏桩身。

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