高压旋喷桩在高速公路施工中的应用

2017-04-09郭少杰

设备管理与维修 2017年5期

关键词：灰浆喷浆软土

郭少杰

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，四川成都 300350）

高压旋喷桩在高速公路施工中的应用

郭少杰

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，四川成都 300350）

在高速公路施工过程中经常会遇到软土路基，为保证施工质量，需要对公路软土路基进行处理。以实际工程为例，采用高压旋喷桩施工技术，工程完工后取得良好施工效果。

高压旋喷桩；测量放样；技术参数

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.67

0 前言

在高速公路工程施工过程中，高压旋喷桩是一种常用的地基加固措施，具有轻便、操作简单、施工成本低、施工速度快等优点。在高速公路软土路基中应用高压旋喷桩处理软土路基，能够固定软土，有效降低不均匀沉降量。

1 工程概况

某高速公路工程某标段总建设长度为4.5 km，施工过程中出现了一段软土路基，在对工程进行分析后，经参建各方研究确定使用高压旋喷桩技术对软土路基进行加固处理，总处理长度36 m，路基处理宽度31 m。旋喷桩施工技术参数，桩径≥50 cm，单桩长度12 m，桩间距1 m，水泥土桩固结体28 d单轴抗压强度标准值≥2 MPa，水泥土桩固结体28 d单轴承载力≥150 kN。

2 高压旋喷桩加固机理

高压旋喷桩加固机理：高压旋喷注浆法是把与注浆管连接在一起的喷射器送到预定地层后，借助高压泵产生的高压喷射流对土层结构形成破坏作用，从而使土粒发生分离或剥落，除小部分土粒返出孔外，大部分的土粒会在喷射流的作用下，在压力的影响范围之内重新进行排列，并被水泥浆液所胶结，从而形成性质稳定、结构强度较高的固结体，即旋喷体[1]。从受力的机理分析，通过高压注浆法形成的旋喷桩能够作为桩基础来使用。按照喷射方式的不同，可将喷射注浆分为单管法、双管法和3管法3种。该工程使用的是单管法。

3 工程施工准备工作

3.1 主要选配机具

该项工程主要是使用单管施工方法进行高压旋喷桩施工，采用的机械设备主要有以下几种，即地质钻探机与高压注浆泵、空压机、水泥浆搅拌机等，其中钻机的钻杆直径114 mm，采用1个喷嘴，喷嘴的直径3 mm。

3.2 材料与配合比

（1）使用型号为P.O.32.5R的水泥，符合水泥使用标准。

（2）对于水泥的配合比，通过试验得知水泥浆水灰比为。水泥的掺量为200 kg/m，做好施工过程记录工作。设计要求在正式施工前先进行有关的试桩施工，为保证试验桩具有代表性，喷桩设计最大深度为18 m，取试验桩长度为20 m。

（3）旋喷桩施工的基本参数，清水压力10 MPa，喷浆压力22 MPa，水灰比0.8∶1，水泥掺量200 kg/m。

4 施工工艺及技术要求

4.1 施工流程

平整场地→定孔、钻机就位→钻孔→安装调试、试喷→下喷射管→制浆→高压喷射注浆作业（喷射参数调整）→喷射作业结束→成桩（墙）→冲洗器具→移开机具→回填注浆。

4.2 施工准备工作

首先清理施工路段的场地，并将地面上所有的草皮以及杂物清理干净。然后对洼地进行抽水与清淤处理，再根据施工设计需求采用黏性土回填洼地，并使用堆土机进行平整处理，再做成横坡确保排水顺畅，最后再在路基两旁修建土沟，保证场地整洁干净。

4.3 桩位放线

在施工前应严格按照施工设计图纸对施工桩位进行确定和标志，结合施工顺序做好标记编号。接着利用小木桩在施工现场准确的标出每一个桩的具体位置。桩位的平面误差必须控制在50 mm之内。

4.4 机具定位

钻机稳定就位后首先对钻机的水平度进行调整，然后让钻头对准桩位的中心点，然后从2个方向对钻杆的垂直度进行调整，误差应≤0.5%。

4.5 钻孔

下钻之前严格控制清水的压力在10 MPa左右，只有这样才能确保喷嘴不堵塞，同时还需要对土体进行喷射处理，确保土体形成混合液，有效减少喷浆作业的阻力，全面提升桩体的施工质量。在钻进施工中需随时针对钻杆的垂直度进行测量，若出现垂直度偏差现象时需及时使用相应的措施予以处理[2]。如果钻孔施工的深度已经满足设计需求，可立即停止钻进作业。钻孔施工结束的同时，也要确保插管作业顺利完成。

4.6 浆液拌置及喷浆作业

（1）灰浆的制作流程。严格按照施工工程的设计需求进行施工，每米的有效桩需要损耗200 kg灰浆。施工前期必须要按照设计需求用量进行灰浆制作，在制作过程中充分搅拌灰浆，控制搅拌时间≥15 min，若是灰浆搅拌时间不充足则无法进行使用，对于超过初凝时间的灰浆也应禁止投入使用。灰浆在使用前需要进行必要的过滤，以防在施工过程中对喷嘴形成堵塞。

（2）旋喷管下降到指定深度、灰浆制作完成后则可以开始旋喷作业，该工程的旋喷作业根据由下至上顺序开展。在旋喷施工中需认真根据实际状况严格控制好旋喷速度和提升速度，而实际旋转速度和提升速度必须要根据冒浆的实际状况进行调整。对旋喷管拆卸作业过程中必须要以最快速度完成各项工作，并且旋喷管间的搭接长度应＞0.2 m。在旋喷施工过程中必须要安排专门的监督人员检查各项指标参数，其中需要重点检查浆液的初凝时间和注浆流量以及提升速度等，在高压旋喷施工过程中需要确保喷射注浆压力在22 MPa，旋喷过程中提升钻杆，提升速度保持在20～25 cm/min，注浆旋转速度保持在20～25 r/min。

（3）提速控制。在施工中需按照施工工程的实际状况来设置提升速度，一是有效提升桩的端部承载力，当到达桩端位置时需展开喷浆作业，并且保证脱档喷浆作业的时间＞30 s。采用此种方式展开作业能够确保桩底部实现最大桩地直径。二是采用2挡提升速度，同时也是正常成桩的提升速度。

4.7 机具的冲洗

高压喷枪施工结束后需及时拆卸注浆管等机具，然后全部清洗施工工具，彻底清洗干净机具内部的浆液。其中冲洗方法是将浆液换成清水，并在地面上进行冲射，直到浆液被全部冲洗干净为止。

5 施工质量检查

成桩28 d后进行钻芯取样，然后进行无侧限抗压强度试验，分别从桩基的上部、中部和下部3个部分取试件。试件无侧限抗压强度如果超过3 MPa,则达到了设计要求。同时钻芯取样对桩长、旋喷的均匀性进行检查。经过检查证明试验桩芯样均匀，没有出现断桩的情况，桩长也达到了施工要求。对单根旋喷桩进行荷载试验后，承载力达到设计要求，施工效果良好。