高压旋喷桩在高速公路软土地基处理中的应用探讨

张海凤

中国建筑第五工程局有限公司 河北保定 071000

1 高压旋喷桩法分析

1.1 加固机理

作为一种新型的注浆技术，高压旋喷桩法在静压注浆法的基础上得以良好发展，并凭借着其具备的加固强度高、质量均匀、形状可控的优势，被高速公路软土地基加固工程广泛应用。其加固的具体操作步骤为 ：先调整高压喷嘴的位置，将其下放到提前预设的软土层位置，在喷嘴开始喷射水泥浆的同时，缓慢提升钻杆，促使水泥浆与原有的土质完美融合，经凝固后，最终形成圆柱形固结体，进而实现加固作用。在将高压旋喷桩法应用于既有高速公路软土地基工程中，首先，施工单位要细致进行现场勘查，了解地基所处区域的岩土条件。其次，要科学设计施工工艺和注浆孔位。再次，在具体的施工操作中，要采取相应的措施，避免喷射过程中地基出现附加沉降变形和脱空现象。最后，要密切监测施工过程中地基的沉降变形、后续沉降变形，直至各项变动趋于稳定状态，方可停止监测。

1.2 成桩机理

高压旋喷桩法的成桩机理为通过喷嘴喷射的高压喷射流完成对土体的切割、搅拌、升扬置换等操作，破坏原有疏松土地，进而形成空穴，完成水泥浆与原有土体的混合，构建出全新的结构。此外，如应用三重管法进行施工，三重管法所喷射出的空气会将切割的土体排于地面，喷射的水泥浆会对形成的空隙进行填补，还可压密土层，提高加固效果。

2 高压旋喷桩施工质量控制措施

2.1 旋喷工艺参数设计

高压旋喷桩每个桩基的旋喷压力、深度以及桩间距等参数都应根据土质、软土层分布以及复合地基的强度要求进行调整和优化，并且单桩的喷射压力以及注浆速度等参数也需要根据不同深度的土质确定。原则上压缩空气的流量在每分钟0．8-1．2m3 的范围，水泥浆流量则应在80-120L/min。此外，当高压旋喷桩的长度较大时，由于其下部随着深度的增加，受到桩间土的反向挤压力越来越大，因此需要将桩径设计成下粗而上细的形式，以保障旋喷桩的成桩质量与承载力。此外，为了解决这一问题也可以采用重复旋喷的方式，有效增加旋喷桩的桩径和强度[1]。

2.2 冒浆及桩顶凹陷的处理

高压旋喷桩施工作业中时常出现水泥浆混合软土颗粒流出桩孔的现象，如果出浆量不大于注入水泥浆的20% 则基本不会影响施工质量。当观测到这一数值超标时，必须分析原因并重新评估施工工艺方案的可行性。假如断定是由于相应施工深度的软土层孔隙率过高，则可以通过在水泥浆中添加速凝剂加以控制，或者调高旋喷压力与注浆量，保证这一施工段的成桩效果。而旋喷桩桩顶凹陷通常是由于其顶部水泥浆与软土的拌合物淅水和干缩造成的，可通过加大旋喷长度并在固化后凿去大于设计长度部分的方式加以控制。或按照设计长度施工，将桩顶部有缺陷的部分凿去，再用混凝土填满或再次注入浆液。也可以在旋喷注浆至设计标高后，在桩体顶部约80cm 处再钻进50-100cm，原位提杆注浆复喷一次。

3 高压旋喷桩施工应用分析

3.1 桩孔与钻机定位

因为旋喷桩施工的成桩过程是自下而上，所以需要首先利用钻机进行成孔作业，以便从设计深度开始进行旋喷作业。首先通过测量确定桩孔的中心点与中心线，并且将钻机就位。其次，通过精确的测量和校正调整钻机的位置并将其水平固定，将钻杆轴线与桩孔中心线重合度误差控制在±1．5%，保证精确度。

3.2 水泥浆制备及旋喷作业

高压旋喷桩施工使用的水泥浆配比是基于精确计算和试验确定的，要求制备好的浆液不得离析，不得长时间放置，放置超过2h的浆液应废弃。浆液倒入集料斗时应加筛过滤，避免浆内块状物损坏喷浆泵。而在旋喷作业过程中首先需要检查设备运转、管道以及喷嘴密封状态有无异常，并且经过地下试喷检验水泥浆能否按预定方向、压力顺利喷射。其次，在从桩孔底部开始旋喷作业时要实时观测、记录和控制好钻杆提升、旋转速度以及喷射压力等工艺参数，钻杆提升速度应不大于25cm/min，旋转速度约16r/min。当发现喷浆不足时，应整桩复打；当施工因故停机时，应使搅拌头下沉至停机面以下0．5m 处；当停机超过3h 时，应拆卸输浆管路，清洗后方可继续施工，防止浆液硬结堵管。在旋喷桩施工达到设计的高度时，即可冲洗设备并将其移至下一个桩孔的施工位置[2]。

3.3 桩头处理与清洗的质量控制

旋喷管在提升过程中，一旦接近桩顶位置，施工人员就要降低提升速度，待旋喷管在喷射数秒以后，再慢慢向上提速，直到旋喷管将桩井位置喷浆完成。在喷浆过程中，如遇到硕石地层，为保证桩径符合施工要求，应在该层段予以反复喷浆搅拌，一直到喷浆面结束为止。待高压泥浆喷浆结束以后，施工人员应停止输送并提升旋喷浆管，然后关闭钻机。为防止泥浆凝固，应用清水对浆液灌注机进行清洗，在清洗过程中需用高压泵实施高压式清洗法，只有这样才能将浆液罐中残留的泥浆清洗干净，同时还要将喷浆管头位置一并清洗干净[3]。

4 结语

由于高速公路建设逐渐向复杂的地理环境延伸，因此路基以及桥梁基础施工需要应对越来越复杂的软土层处理和加固问题。如果工艺设计以及施工技术运用不当，会导致高速公路过早出现病害并影响其使用安全。因此，鉴于该项技术的应用越来越多，研究其工艺特点以及有效的质量控制策略具有重要意义。所以，在高速公路工程的施工中应用这一施工技术具有非常明显的优势。