浅谈高压旋喷桩在高速公路软基处理的应用

2019-08-15张继强

中国科技纵横 2019年12期

张继强

摘要：在高速公路建设施工中，高压旋喷桩的融入性应用是必不可少的，在实际施工中它不仅能够在多种恶劣环境下推进施工作业，施工流程中对操作工艺的要求更是十分简单，在应用设备成本投入少的前提下优势特点则更加显著。基于此，本文对高压旋喷桩在高速公路软基处理的应用进行了总结和分析。

关键词：高压旋喷桩;高速公路;软基

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0103-02

0 引言

随着我国社会的发展和科学技术的进步，在公路工程施工建设过程中，各种先进的施工技术和设备的应用越来越多，但是高压旋喷桩因为其噪音小、强度大、对环境影响小等优势，在一定范围内得到广泛的应用。强化对高压旋喷桩技术的运用，不仅是可以保护施工环境，有效降低噪音，更是在施工过程中，只要在施工现场有很小一块的地方，就可以进行施工。旋挖高压旋喷桩是指旋挖钻机利用其钻杆和钻斗的高压旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土、和泥浆置换护壁，反复循环挖土，成孔后安放钢筋笼并浇筑混凝土而形成的一种灌注桩。高压旋喷桩技术主要是改变土体的形态，具体的操作步骤是：第一步，把注浆管钻进土层之中;第二步，把超过25MPa的高压喷射流用喷嘴喷出，破坏地基的土体结构，按预设的计划开成空间;第三步，浆水会把土体上面的土层冲刷下来，经过一段时间混合在一起，形成固结体。这种桩适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层，以及一般磨盘钻不能钻进的卵石层，软岩层。若采用岩芯钻斗还可嵌入坚硬岩层。旋挖钻孔和其他成孔方式相比，具有较显著地优点：成孔速度快，施工效率高（平均每天施工200米），即可进行干成孔，亦能带泥浆钻进，孔底沉渣少，机械化程度高，利用电脑坐标及显示，可有效控制桩位及垂直度，成孔质量好，减少泥浆排放，对施工环境的适应能力强。

1 高压旋喷桩钻孔质量通病

1.1 偏斜孔

当钻机安装时，支撑不好，桩孔地质结构的故障不均匀，钻孔的整体或钻头在钻孔过程中偏转，导致部分孔。应从钻井倾斜钻机中取出钻孔孔，检查钻孔壁的状况，如果钻孔壁稳定，应在施工基础的加固范围内或增加钻机的支撑面积，然后重新安装恢复工作钻机;钻孔壁随时可能塌陷，孔应重新填充到原始表面，然后当地层静止时，钻孔将恢复正常。

1.2 桩孔塌陷

由于工程地质欠佳，套管坍塌灌注，施工單位组织施工严重不足，灌注工程，孔洞塌陷或严重砂流，阮素质量原因等粘土砂桩破碎;如果它崩溃了，它应该被拉出来，用粘土回收。施工过程中容易发现轻微的倒塌，当测量声音时，发现局部囊性泥沙或沙漏现象。施工时，地质条件淤泥，孔洞发生频繁发生，声测，存在砂夹杂现象，虽然不明显，但也可影响桩的质量。

1.3 缩颈

在钻孔过程中，由于不及时焊接维修，锥形钻磨损或再次发生或层状膨胀的软土，如粘土，页岩，容易出现颈缩现象，即膨胀软土，俗称探土，成孔试验无关紧要，但在开发夏布后仍然下降，需要回填钻孔。如果不能穿孔多次，则在锥体顶部加入焊接合金钢，重新放大孔径，并在孔后面排出孔。

1.4 卡管

卡管现在也是诱发断桩的重要因素之一。由于人造成分可选性别大，造成施工过程中混凝土混合比例误差大，坍落度波动，干燥时稀释后混合搅拌。当它们通过时，它们产生孤立的现象，这导致粗骨料挤压并阻塞导管。坍落度花费少许或输注时间过长，缩短混凝土的初始凝固时间，增加混凝土下落阻力导管，这将导致管道卡死事故，造成破碎桩。

2 高压旋喷桩在高速公路软基处理的应用

2.1 工程概况

甘肃省某高速公路，遇到了软土路基，经过综合考虑，决定采用高压旋喷桩对其进行处理，该项目基础采用旋挖高压旋喷桩后注浆工艺，桩径为800mm，实桩长约20-21m，桩数674根桩，单根桩承载力特征值4700KN。

2.2 地质条件

拟建场地岩土层结构较复杂，地基岩土层划分如下：（1）填土;（2）淤泥质粉质粘土;（3）粉质粘土;（4）中细砂;（5）圆砾;（6）强风化泥质砂岩;（7）中风化泥质砂岩。

其中上部：（1）填土;（2）为软土层，厚度较深;（3）中细砂层极易塌孔，下部卵石层较厚，亦易坍塌，且需进入中风化层，成孔难度较大。

2.3 施工工艺

2.3.1 钻孔方法及钻机选型

设计人员勘察现场以后设计出图纸，测量人员再据此确定具体的桩位，施工人员根据放置好的桩位，把钻机摆放到指定的桩位所处的地方。在正式施工之中，还要仔细比对，确保钻机位置准确，在确认没有丝毫误差以后方可施工。校正后钻机的机头要与孔的中心点完全匹配，不管是垂直还是水平方向的误差都要控制在5CM之内。根据地层特点及工期要求，该项目决定采用大功率入岩型旋挖钻机+优质泥浆护壁钻孔的高效成孔工艺。施工设备选用三一SR280RⅡ型入岩旋挖钻机。

2.3.2 场地平整

为保证桩基施工的顺利进行，首先采用大型挖掘机对施工场地进行平整碾压，并修建施工便道。

2.3.3 施工放样

由专业测量人员根据施工需要采用全站仪测放桩位，做好标记加以保护，并报监理复核验收。

2.3.4 埋设钢护筒

该场地上层覆盖人工填土，易坍塌漏浆，在钻孔前，应埋设护筒，起定位、保护孔口等作用。护筒用3～5mm钢板制作，直径为φ1000，埋入土中深度在1.2米左右，在护筒顶部开设1个溢水口，同时在护筒周边设中心控制点。为保持护筒的位置正确、稳定，护筒与坑壁之间应用无杂质的粘土填实;护筒中心与桩位中的偏差不大于20mm。

2.3.5 泥浆制备

因该项目地层易坍塌，故应带泥浆钻进，且泥浆在钻进过程中极为重要，起着保护孔壁，防止塌孔的作用，特别是本工程地层的特殊性，泥浆性能将直接影响成孔质量，我们通过认真研究，仔细比对，决定采用优质膨润土造浆护壁，可满足成孔质量。

根据地质报告，该场地地层均为松散层，自造浆无法有效护壁，采用膨润土造浆方能顺利成孔。

（1）泥浆原材料。水：采用自来水或无污染的河水、井水。膨潤土：采用钠质膨润土，用量为水的8%～20%，根据孔位的砂层厚度调整。

碳酸钠：又称纯碱，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水率，掺入量为用水量的0.2%。

（2）泥浆拌制。现场采用搅浆桶进行泥浆制备，制备时将定量的清水加入搅浆桶，然后加入相应的膨润土搅拌，待搅拌均匀后加入纯碱，稍加搅拌放入储浆池备用。

（3）泥浆性能指标检测。泥浆制备完成后应对泥浆各项性能进行检测，主要检测3项指标：1）比重：1.05～1.1;2）粘度：18～22Pa·s;3）含砂率<1%。

2.3.6 钻孔

本工程采用3台履带式三一SR280RⅡ型入岩旋挖钻机钻机，自带柴油机动力，行走方便，钻进系统采用液压动力头带动钻杆，钻斗切削土体，钻杆为伸缩式，无须拆卸加接，自带电脑坐标及显示，可有效控制桩位、孔深及垂直度，成孔质量好。

（1）开钻前，应对好桩位，并检查钻机是否平稳。

（2）开钻时，应轻压慢钻，并及时将泥浆注入孔内，平衡孔内压力，并在孔壁形成泥皮，达到护壁效果。

（3）钻进时，钻斗旋挖切削土体，每次进尺1米左右，将钻斗提出孔外，甩开钻斗底盖倒土至指定位置，提升或下放钻斗时应做到轻提慢放，如此反复至设计孔深。在钻进上部土层时，应轻压慢钻，控制进尺，并及时补充泥浆;在钻进下部卵石层及基岩时，应重压快钻，一次挖出，不可反复钻进，以免破坏孔壁。