高压旋喷桩在公路软土地基中的应用探讨

安宏强

（内蒙古乌兰察布市公路路政管理支队，内蒙古 乌兰察布 012000）

高压旋喷桩在公路软土地基中的应用探讨

安宏强

（内蒙古乌兰察布市公路路政管理支队，内蒙古 乌兰察布 012000）

本文首先分析了高压旋喷桩技术的原理，然后结合某工程，探讨了高压旋喷桩在软土地基中的施工过程及高压旋喷桩的质量控制措施。

高压旋喷桩；公路工程；应用

1 工程概况

1.1 高压旋喷桩原理。高压旋喷桩是通过安装在钻杆机端的特殊喷嘴，向周围土体喷射化学浆液体（常用水泥液体），同时钻杆以一定速度徐徐提升，高压射流破坏了附近的土体结构，并强制与化学浆液混和，在地基中硬化成直径均匀的圆柱体。

1.2 工程概况。某大桥南引道扩建工程全长4.68km，路基宽28.5m，其中K1+396～K1+442段右幅原有路基原有为软基，在进行施工图设计时，软基采用CFG桩处理。该项目通车一年后，局部路段由于不均匀沉降造成路面起伏、跳车，影响道路的服务水平并带来一些其它不良影响。因此，对该路段进行必要的处治势在必行。首先对该路段进行了沉降观测、现场勘测等工作，根据收集的资料、原施工图、竣工图和地质报告及有关行业标准、规范进行沉降处治设计工作。原地基地质层次从上往下分别为：（1）淤泥：厚度14.9m，压缩模量（Es）=2.0MPa，桩周摩阻力τi=20kPa；（2）亚粘土：厚度3.6m，压缩模量（Es）=6.0MPa，桩周摩阻力τi=50kPa；（3）浅黄色砂土：厚度7.19m，压缩模量（Es）=7.56MPa，桩周摩阻力τi=50kPa，容许承载力[бo]=220kPa。

2 处治方案

2.1 考虑的方案：排水固结（袋装砂井）、超载预压、高压旋喷桩、预应力管桩、粉喷桩等。

2.2 比选考虑的因素：若排水固结（袋装砂井）、超载预压，固结变形较缓慢，工期较长；预应力管桩会破坏现有路面及路基；粉喷桩对环境污染较大。该路已经通车、考虑到路中及两侧构造物和设施的使用功能、美观、施工方便、社会影响等因素。经综合比较，最终确定对K1+396～K1+442段右幅路段采用高压旋喷桩处理。横向处治范围为左路缘带外边缘至非机动车道外缘。经计算，高压旋喷桩按1.5m正三角形布置，成桩直径60cm，桩长19.5m且桩端进入持力层不小于1m，桩身强度不小于3MPa（28d），则复合地基承载力250kPa，满足使用要求。

3 高压旋喷桩在软土地基中的施工

3.1 材料要求。旋喷桩原材料包括水泥、土、水，在进场前需确定原材料的种类、品质，并将原材料送至试验室进行化验和做混合料配合比试验。水泥采用袋装32.5号普通硅酸盐水泥。注浆材料的优劣是高压喷射注浆质量的关键问题之一，每批水泥进场时应检查水泥出厂生产合格证和化验单，并自做实验，在现场对水泥要严加保管不得淋雨受潮。

3.2 主要施工机具。施工机具主要包括：（1）高压泵（高压泵包括高压泥浆泵和高压清水泵）；（2）喷射机及钻机；（3）喷射管。

3.3 技术要点。（1）硬化时间的影响。硬化时间过长，易产生冒浆现象，硬化时间过短易堵塞，一般控制在2min～3min。（2）阶段提升。实验证明定位旋喷3～4转成桩良好，当钻机速度未20转/min时，要定位旋喷10s。若使用1.8mm直径的喷嘴在20MPa压力下，喷射量为22L/min，需使用硬化剂110L，则提升速度是0.2m/min，据此可算出阶段提升间距为3cm；如果使用更小直径喷嘴，因喷射流量减少，提升间距要适当缩小，这样也能形成具有光滑外壁的喷射桩。（3）低压冲水。浆液的凝固时间小于拆钻的时间（约几分钟）时，拆钻杆前作减压冲水，冲水时间因高压高压管路及钻杆的长度而异。起隔水作用的喷射桩须注意钻机竖向钻孔的垂直度，喷射桩体本身的透水系数都在10-6cm/s以下，因而不会漏水，关键问题是装群的链接性。为提高不透水性通常设计成桩位搭接双排或多排喷射桩。工作时，每一班完工后，须对整个管路清洗，对压差活门要予以解体清洗。

3.4 高压旋喷桩施工技术要求。（1）水泥浆液：压力20MPa～40MPa，流量80L/min～120L/min，喷嘴孔径2mm～3mm，喷嘴个数1个。（2）注浆管：提升速度20cm/min～25cm/min，旋转速度约20r/min，外径φ42mm或φ50mm。（3）采用32.5号普通硅酸盐水泥，水灰比为0.75∶1，桩每延米水泥用量230kg～270kg，掺外加剂（水玻璃）1%（水泥质量比），成桩直径60cm。（4）桩身强度不小于3MPa（28d）。（5）旋喷桩桩底需入持力层（浅黄色砂土）不小于1m。判断旋喷桩是否进入持力层的方法：（a）根据钻孔进尺发生突变及冒浆；（b）拔出钻头是否为浅黄色的砂土。旋喷桩应同原地基处理的CFG桩相错开，若个别碰到，可作适当移动避开。（6）旋喷桩施工顺序：旋喷桩施工应按跳孔方式进行。（7）路基体及路面结构范围的孔洞用水泥砂浆填满。

3.5 高压旋喷桩的质量控制

（1）为确保高压旋喷桩的工程质量，监理必须采用全过程旁站，全程跟踪检测施工工艺及技术参数，做好记录。重点：①水泥浆配合比；②持力层的判断；③注浆管的提升速度。（2）现场检测：采用钻孔取芯试验，检测频率为2%。（3）质量检验。高压喷射注浆法在地层中直接形成加固体，属隐藏工程，因而不能直接观察到喷射加固体的质量，有必要用科学的、比较切合实际的各种检测检验方法来判定其加固效果。应在严格控制施工参数的基础上，根据具体情况选择质量检验方法。开挖检查法虽简单易行，通常在浅层进行，但难以对整个固结体的质量做全面检查。钻孔取芯是检验单孔固结体质量的常用方法，选用时须以不破坏固结体和有代表性为前提，可以在28d后取芯或在未凝之前取芯（软弱粘性土地基）。

结论

通过现场复合地基承载力、桩身水泥土强度、单桩竖向力、抗压静载等试验检测，均达到设计要求。沉降观测分别对10个断面的左、中、右进行观测，累计沉降为已趋于稳定。从2006年沉降处治完毕后到现在，经过四年的观察，处治过的路基没有明显的沉降，行车状况良好。结果表明，高压旋喷桩桩复合地基具有承载力高，加固效果好的特点，在公路工程中的应用是成功的。

[1]刘爱荣，李小斐.高压旋喷桩在高速公路软土地基处理中的应用探讨[J].中外建筑，2011（05）.

[2]甘国萍.高压旋喷桩技术在公路施工中的应用分析[J].房地产导刊，2014（29）.

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