高压旋喷桩施工技术在蓟汕高速公路中的应用

李林育黄恒伟马志聃

（1.昆明理工大学交通工程学院，云南昆明 650500 2.中铁六局集团北京铁路建设有限公司，北京 100000）

高压旋喷桩施工技术在蓟汕高速公路中的应用

李林育1黄恒伟1马志聃2

（1.昆明理工大学交通工程学院，云南昆明 650500 2.中铁六局集团北京铁路建设有限公司，北京 100000）

在高速公路的设计和建设中，如何减小桥头两侧路基沉降，已成为当前高速公路设计和建设者面临的首要任务。文章根据常规高压旋喷桩的成桩原理及其影响因素，结合蓟汕高速公路中津汉标段路基的工程特性，详细介绍了在津汉公路菱形立交桥桥头头两侧采用高压旋喷桩施工技术处理桥头两侧路基的过程。

桥头路基；高压旋喷桩；喷浆

0 引言

随着经济建设的高速发展，各地高速公路交通任务日益繁重，近年来，随着重型货车通行数量地急剧增加，导致高速公路的病害不断加剧。工程实践证明，为保证道路运输的畅通，更好地发挥高速公路在各地交通运输中的重要作用。在建设初期采用特殊施工工艺对高速公路路基中的一些薄弱地点进行处理，可以有效减少高速公路中的病害点。

1 工程概况

1.1 工程简介

蓟汕高速公路北起京津高速，南至津晋高速，沿途经过东丽、津南、西青三区，全长约40km。其中津汉公路标段位于蓟汕高速公路（京津高速-港城大道）工程第四标，设计范围为K9+085.918-K12+530.400，全长约3.444公里。根据津汉公路菱形立交桥头两侧地质条件、填土高度和施工周期，工程对桥头两侧采用高压旋喷桩进行处理。

2 沿线自然条件

2.1 气象条件及地形地质

工程区域属暖温带半湿润、半干旱季风气候。四季分明，春季干旱多风，夏季温高湿重，秋季晴朗清爽，冬季寒冷干燥。工程场地位于天津市东丽区境内，路线沿途经过农田及鱼塘等，场地地形较为平坦，地貌单元属冲积～海积滨海平原。

2.2 水文地质

工程场地内浅层地下水主要为第四系孔隙潜水，主要赋存于第Ⅰ海相层及以上土层，该层潜水主要由大气降水补给，以蒸发形式进行排泄。勘察发现场地内浅层潜水水位埋深0.1～1.5m，标高0.92～3.13m，地层渗透性地下水对混凝土结构具有微腐蚀性。

3 高压旋喷桩

采用高压旋喷桩加固特殊地基，其原理主要体现在：利用旋喷管喷射的高压旋喷流切割土体，旋喷流以脉冲的形式冲击土体，使土体结构发生破坏并出现空洞；在高压旋喷桩施工过程中，通过钻杆不停旋转、提升，在喷射流后形成一定的空隙，在喷射压力的作用下，迫使土体颗粒向喷嘴的相反方向移动，在其与土体中的浆液混合后发生化学反应从而形成整体性较强的团聚固结体；高压喷射流在切割破碎土体时，在破碎带边缘存在部分剩余压力，该剩余压力对周围的土层具有一定的压密作用。

高压旋喷桩施工时可根据实际工程需要和机具设备等条件分为单管、双管及三管（见图1）。其中单管高压旋喷桩施工时仅喷射高压水泥浆液一种介质；双管高压旋喷桩施工时可喷射混合的压缩空气和高压水泥浆液两种介质，其中外喷嘴喷射0.7MPa的压缩空气，内喷嘴喷射20MPa的高压水泥浆液；三管高压旋喷桩施工时可混合喷射压缩空气、高压水流和水泥浆液三种介质，在40MPa的高压水流周围环绕喷射0.7MPa的筒状压缩空气，再另由泥浆泵注入2～5MPa的水泥浆液。

4 高压旋喷桩施工工艺

4.1 工艺流程

测放桩位→钻机就位→钻孔→清孔→移钻→空压机送风、高压泵送水→插入高喷管→高压泵送浆液→高压旋喷作业→孔口充填→清洗设备→搬迁

4.2 工艺步骤

4.2.1 钻机就位及钻孔

图 1 高压旋喷桩施工

为使钻头对准孔位中心，钻机应平稳牢固地安置在预先设计好的孔位上，且在钻机就位后还应作水平校正，以保证钻孔达到要求的垂直度。桩孔的中心位置应先用钻头钻一直径127mm的钻孔，作为插入高压旋喷管的导孔，同时要求钻孔的实际深度应超过设计深度0.3～0.5m。钻孔施工时需采取措施防止钻孔倾斜，可适当加长岩芯管长度。在钻进过程中每加一次钻具就应找平一次，以保证钻进中孔位偏差＜5cm，孔斜率＜1%。钻进过程中若出现严重漏浆或孔口不返浆时，可采取向钻孔内填充堵漏材料或提高泥浆浓度、泥浆中掺砂等措施予以补救，直至孔口正常返浆后再继续钻进。

4.2.2 制浆

工程中注浆材料采用普硅42.5号水泥与清水搅拌混合后制成水泥浆液，每延米水泥用量为200kg，其水灰比为1:1，水泥浆液在符合要求后通过高压泥浆泵进行注浆。水泥浆液在进入高压泥浆泵实施施喷前，需进行过滤处理，同时为保证高压旋喷机在施工时能够正常工作，在高压旋喷管搭接好以后，入孔前应先在地面上进行试喷。

4.2.3 旋喷灌浆

将旋喷管下放至预定标高后，待各项压力参数和流量参数均满足要求，且孔口已返出水泥浆液时，接通泥浆泵自下向上进行旋转喷浆，并将钻孔中泥浆及时清理排出。在旋喷过程中，旋喷管需达到预定的喷射压力并开始喷浆后，再稳步提升旋喷管，以防止折断旋喷管。当喷嘴下放至设计标高时，应在原位进行约10s旋转，待孔口正常冒浆后再缓慢提升钻杆，同时为确保高压旋喷桩底部的喷射质量，对桩底部1.0m范围内应适当增加旋喷管的喷浆时间。高压旋喷桩施工时，钻杆的提升和旋转应连续进行。施工过程中的废浆应予以充分利用，可采用在相邻桩之间开挖一定深度的浆液存储沟（宽

0.6 ～0.8米，深0.8～1.0米），待浆液凝固后形成具有一定强度的桩间横系梁，以增强各桩间的共同作用，提高地基的承载能力。

5 质量控制措施

（1）施工过程中浆液应拌和均匀，不得有结块，同时要求浆液停滞时间不得过长或发生离析。灌浆过程中若发生串浆，则应首先填堵串孔，待其结束后，尽快进行串孔的喷射。

（2）高压旋喷注浆过程中，要时刻留意冒浆情况，以及时了解钻孔中的土层性质和旋喷效果，验证旋喷参数是否合理。冒浆量小于注浆量的20%时，可视为正常现象，若冒浆量超过注浆量的20%或者完全不冒浆时，则要及时查明原因并采取相应的技术措施。

（3）当钻孔内出现严重漏浆时，应及时向孔内填充土、粗砂等堵漏材料，并降低水压力和流量，在喷射水流中加入速凝剂，同时可提高浆液浓度或进行原地灌水泥粘土浆或水泥砂浆进行处理，待孔口冒浆正常后，方可继续施工。

（4）构造物基底的桩顶高程应根据构造物基底高程进行确定，同时应考虑凿除上部50cm软桩头后的影响。当桩顶接近设计标高时，为保证桩头的施工质量，钻杆应稳步缓慢自地面以下1m喷浆旋转提升出地面。喷射注浆至设计顶面后需待水泥浆从孔口退出后，方可停止送浆。

（5）高压旋喷桩在成桩28d后，才可开始路基基槽开挖，同时凿除上部50cm的软桩头。

结语

桥头路基沉降是高速公路建设中的常见问题，其主要原因是随着交通量的剧增，导致桥头两侧路基病害的频发。针对高速公路中桥头两侧出现的路基沉降问题，道路修建时采用高压旋喷桩施工方法对桥头两侧路基进行处理，可有效提高路基的承载能力，减少桥头路基病害的发生，具有较高的实际应用价值。

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