桥梁基础加固高压旋喷桩的应用

张增祥

（江苏省交通工程集团有限公司，江苏镇江 212100）

1 桥梁基础加固技术机理

相较于其他类型的建筑工程，桥梁的建设工程是更加讲究基础工程的工程质量的。在进行桥梁基础加固工作时，常采用高压旋喷桩技术，这项技术相较于其他浇筑工艺占地面积更小，而且不会有很大的噪声，施工方便。但是这项工艺的造价要高于一般水平，并在某些不易使泥浆凝固的土质上的施工很不适用。高压旋喷桩工程需要将加固目标地进行圈定，而后将水泥用高压喷出，喷向目标地。通常喷嘴处的压强要在20MPa以上，这样高速喷出的水泥流可以冲开表层土层，而后和固定的土层混合，在水泥凝固后形成较为坚固的混合体，并且硬度较高、抗渗性好的固块。初步的喷射凝结结束后要对固块进行修饰，将其截面截成圆形。

2 工程概况

本文中所要讲述的桥梁工程高压旋喷桩施工实例是一座横跨二级公路的跨路桥梁。这座桥的长为45m，其上部结构高10m，桥宽14m，由两座独立桥梁共同拼铺，并且桥面的纵坡度为1.5%。桥梁整体良好，但是在使用过程中发现，由于桥体的设计方案上稍有不足，导致桥梁在使用时沉降情况较为严重。并且在桥面的铺装已经出现损坏现象，因此需要对桥体进行加固，特采用高压旋喷桩加固方案。

3 设计方案

经过施工技术人员对施工现场的实地考察，并对施工人员的工作能力做出合理评估，两者相结合后，决定采用高压旋喷二重管法进行桥体加固桩成桩。与传统的旋喷法相比，这种方法使用高压泥浆代替了高压水泵。这样可以在泥浆喷出后直接进行切割，大大提升工程质量，改善切割深度和浆液填充情况。而且这样将泥浆直接喷出的土体受到的冲击更大，最后凝结而成的桩体更大，固定效果更好。

4 前期准备

在桥梁基础加固施工过程中，做好前期的准备工作非常关键。该项目前期准备工作包含了材料方面的准备与施工人员方面的配置以及环境等方面的配置。

4.1 材料准备

工程施工原料的选用直接关系到了加固工作的成效如何。所以本次施工务必要认真对待材料选用环节。经施工人员和技术人员相商定，决定本次施工使用型号为P.O 42.5的硅酸盐水泥，并且采用渗入幅度在26%左右的粉煤灰配合使用。同时，材料准备环节中，针对硅酸盐水泥的选择，需要对其进行性能测试，该项目中测试后的硅酸盐水泥无论是强度、耐久性等方面均满足设计方案要求。

4.2 人员准备

高压旋喷桩的施工工艺要求较高，对施工人员一个挑战。因此，要在人员选用环节也要严格要求。根据以往施工经验，此次施工预选人数在10~15人的施工团队，其中包含一名主指挥人员，配备两名副指挥。除去几名后勤人员，其他人员分别负责机械设备操作、机械设备的维修维护工作、施工检测技术人员和负责记录施工进度的人员。

4.3 环境设施准备

施工开展前，要对施工现场进行清理平整，较为平整和干净的施工环境对施工有较大的基础优势。并且做好基础设施的配备，如供电与供水设施必须配备完全。而且要评估施工对道路交通情况的影响和对周边建筑或居民生活的影响。

4.4 机械设施准备

该工程的设备是高压喷射机（CYP-50型号），常规钻机（50型号）。同时，在施工前对于设备的运转状态进行检查，查看设备运转的动力总成、操作范围是否达到实际要求。另外，还对设备的易损配件进行了更换，大大提高了设备的使用效率。

5 设计参数选定

5． 1 确定旋喷桩直径

在项目开展的过程中，对于旋喷桩固体尺寸的确定也需要非常重视。这主要是其尺寸的大小在一定程度上与土的种类以及密度与喷射技术的参数有密切的关系，所以在设计参数确定上需要综合考虑各种因素。在该项工程开展的过程中，对设计参数的确定上，主要是在分析土的种类以及密度与喷射技术的参数后确定成桩的有效直径为取0．45m，并且按照施工设备、土壤的情况与复喷的影响因素分析后，确定了固结体设计直径为0．8m。另外，在详细分析各种影响因素以及总结以往施工经验，施工所需的旋喷桩的规格需要根据施工时土层的密实程度、注浆管的型号、泥浆喷射参数等方面进行共同断定。在桥梁基础加固环节，对于旋喷桩长度的确定为9．4m，也就是在扩大基础的原始距离上延长了7m。

5.2 桩体布置

按照工程的具体情况，在经过对高压旋喷桩承载能力分析之后，确定了旋喷桩的桩径为0.8m，对于加固基础的19根旋喷桩进行加固。按照获取的数，在结合地质工程背景的基础，对基础的受力进行综合分析，该工程采用的布孔的方式进行群桩设置，通过布孔方式提升桩体强度。

5.3 浆液准备

作为主要施工材料，水泥浆液必须进行合理的拌和。并将浆液中的空气进行清除，这样的泥浆塑性佳、凝固时间适宜，并且强度也会有较大的提升。

5.4 钻机准备

在浆液的拌和装备安设好以后，需要把钻机调整至施工所需值，并进行固定。将喷射区域圈定，将钻机固定好，使得钻嘴对准目标区域。钻机操作人员需调整钻机的角度，保证与目标区域的相对位置平齐。技术人员也要对钻机与钻点距离、钻嘴尺寸、和土体钻深进行测量，保证施工的顺利进行。

5.5 高压喷桩试喷

在正式的施工开展前要进行泥浆试喷。试喷工作需在水泥浆拌和结束后进行。需将喷嘴对准地面，进行一定量泥浆的试喷。并准确记录监测试喷时是否有喷射不畅或喷射速度低等情况。及时的进行解决，防止在正式施工时出现此类情况。

5.6 喷射浆液施工

浆液的喷射施工通常分为两部分。

（1）试喷环节

施工人员需将钻机和泥浆喷射机安设到位，并要提前确认设备没有故障，可以顺利进行施工后，将喷射口对准已经进行钻孔操作的目标区域，进行试喷，完成基础部分的泥浆喷射。

（2）正式喷射

试喷结束后，调整设备，进行泥浆的填装。并将喷射口放置在钻孔之中，进行固定，而后开机，使得泥浆匀速喷射而出，进入钻孔中。喷射作业过程中，操作人员要时刻注意喷射机内的压力保持，确保泥浆的匀速喷射。并在泥浆填满开孔后，旋转喷嘴，进行旋喷。上文提及，需要通过高压旋喷进行土体和泥浆的均匀混合，并确保其界面为圆形。这样喷射结束，并且凝结后的桩体强度高、固定效果佳。

喷浆作业进行过程中要注意，此环节的施工不可打断，一旦打断，就可能导致桩体内部结构分层，无法形成较高的强度结构。所以在出现喷浆暂停情况时，需要对后续的喷浆工作做出相应的调整，对其长度和速度进行修正。而在喷浆工作结束后，需将喷嘴迅速从桩体中抽出，并冲洗干净，防止泥浆在喷嘴中凝结，阻碍下次的喷浆作业。喷浆工作直接关系此次施工质量，施工人员务必严格对待每个施工环节，确保质量。

5.7 检验阶段

施工质量还与施工过程中管理人员对施工所用机械设备、施工材料、施工人员、施工操作等方面的严格检验监测有关。在进行设备的采购租用时，相关人员需根据施工方案进行设备的选用，选择在不超出成本，且能够满足施工需求的性价比较高的高压喷射机。而后进行施工所用材料的检测，包括：水泥、凝固剂等几种材料的质量检测。施工结束后，相关技术人员要对施工质量进行复核，并对质量出现问题的地方提出补救方案。

6 基础检定

6.1 抽芯检测

施工结束后，要对水泥桩进行质量检测，通常会对水泥桩进行抽芯检测。检测内容包括但不限于：桩体强度、桩体规格是否满足施工方案设计。经检测，此次施工的桩体大多都可以满足此次施工方案要求。

6.2 静载荷载试验

本次施工的目标桥梁是已经建成多年的成体桥梁。因此，桥梁此时的承载性能是没有办法按照常规的桥梁承载性能计算方法进行计算的。根据以往操作实例，决定对桥体进行静荷载试验。即对桥梁出现严重沉降的桥墩的桥面安设荷载物，并对当前桥墩的沉降情况进行测量，而后改变荷载量，并再次进行沉降量的测量。技术人员可对数据进行汇总，并利用相关软件绘制曲线图，对施工桥梁的荷载能力进行评估。

7 加固效果

在施工完成后，为了检验高压旋喷桩技术在桥梁基础加固中的应用效果。在桥梁通车后项目部门对桥梁进行的观测，通过观测将桥墩下沉记录，通过观测分析可知，该桥梁桥墩在车辆通行2个月后，桥梁基础不存在沉降问题，达到了规范设定的标准要求。该结果与之前阐述的沉降问题比较可知，虽然过程还会存在一定的偏差值，但是偏差值影响不大，满足设计要求。总体而言，通过高压旋喷桩技术的加固后，原有桥梁基础加固效果得到提升，桥梁整体性良好。

8 结语

本文简述了高压旋喷桩技术的施工过程，并对施工流程和施工中会对施工质量产生影响的施工环节进行了罗列。高压旋喷桩可以对桥体进行有效的加固，延长桥梁的使用寿命，提升了桥梁的安全系数，是对桥梁整体稳定性最有效的补救工程之一。但是在施工中仍有许多需要解决的问题：造价高，并且偶有不适用情况出现。相信在之后的行业发展中，高压旋喷桩施工工艺会有更好的发展前景。