高压旋喷桩在道路软基处理中的应用

陈彦欣

（石家庄公路桥梁建设集团，河北 石家庄 065000）

0 引言

高压旋喷桩是道路软基处理的一种重要方式，在施工中有着广泛的运用。然而，在施工过程中，由于受到施工人员技术水平等因素的制约，道路软基处理工作中存在着一些问题与不足，高压旋喷桩没有得到很好的运用，影响工程质量。在今后的施工过程中，必须严格按照相关的工艺流程进行施工，并注意一些问题。只有这样，才能提高工程质量，使高压旋喷桩在道路软基处理中得到更好的应用。

1 高压旋喷桩技术简介

1.1 高压旋喷桩的概念

高压旋喷桩是高压喷射注浆法处理地基的一种方式，它以水泥、水玻璃等材料作为主固化剂浆液，将其从喷嘴中喷射出冲击破坏土体，并使浆液在土体凝固，形成圆柱状具有一定强度和抗渗能力的固结体，从而加强地基承载能力的一种方法。该方法操作简单，成本低廉，适用范围广，在软基处理的实际工作中得到越来越广泛的应用。

1.2 高压旋喷桩的适用范围

该方法适用范围广泛，包括淤泥、淤泥质土、流塑、软塑、可塑黏性土、粉土、砂土、素填土、碎石土等，在这些土质中进行加工处理都能够取得良好的效果，提高地基的承载能力，满足施工的需要。

1.3 高压旋喷桩的加固机理

利用工程钻机，将带有喷嘴的注浆管钻入土层的预定位置，用高压设备使浆液成为高压流喷射出来，冲击破坏土体，使土料从土体剥落，高压流切割搅拌土层，呈颗粒状分散，一部分被带出钻孔，一部分与浆液搅拌混合，并形成具有一定强度和抗渗能力的固结体，当喷射以360°旋转、自下而上喷射提升的时候，固结体的截面形状为圆形称为旋喷。钻机将高压喷射装置送到土层预定深度时，连续输送高压水泥浆液，并通过喷嘴小孔喷入周围的砂层、土层、砂土层，同时，钻机带动钻杆旋转，高压水泥浆不断切割搅拌土层，形成混合搅拌浆体，通过一系列反应之后形成凝胶体，将土颗粒凝结在一起，形成高强度结构整体，进而达到提高地基承载能力的目的。旋喷桩的主要作用是加固地基，提高地基抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在荷载的作用下，不会产生破坏或者过大的变形，满足了道路工程建设的需要，因而在地基处理中得到广泛的运用。

2 工程实例

某新区需要新建市政道路，全长40多km。然而，该区软弱土的含水量较高，并且天然孔隙较长，道路地基的整体强度低，通过计算得知，地基的最大沉降量为1 005mm。该区域的软弱地基填土高度为3～8m，地基沉降量应该小于300mm，承载力应该在150～200kPa以上。然而，该区域的天然地基承载能力只有70～100kPa，不能满足工程建设对地基强度的要求。为确保施工的顺利进行，提高道路工程质量，必须采取相应的措施对软基进行处理。通过多种方案的对比分析，决定采用高压旋喷桩进行该区域道路软基处理。

3 高压旋喷桩在道路软基处理中的施工工艺流程

在道路软基处理过程中，为了确保高压旋喷桩得到很好的应用，满足施工的要求，提高施工质量，必须严格按照施工工艺流程进行施工，做好每个环节的工作。

（1）施工准备

施工准备主要是平整场地，做好排水工作，清理场地的垃圾，保证场地的干净整洁，对施工现场进行布置，为钻机进场施工做好准备。

（2）试桩及技术参数的确定

施工之前，每个工点需要打至少三根试验桩，以检验机具性能和工艺的各项技术参数，包括最佳灰浆稠度、钻进工作压力、钻进速度、提升速度等，同时还需要确定水泥掺入量。技术参数如下：水灰比为1∶1，钻进工作压力在20～25MPa之间，提升速度小于等于0.25m/min，转速在20～25r/min之间，水泥掺入量在180～220kg/m之间。

（3）测量放样

按照施工图纸提供的坐标及平面布置图进行布桩，桩位用红色头小木桩醒目标注，把握好桩间的距离，需要将误差控制在50mm之内，完成之后报请监理工程师验收。

（4）钻机就位

搅拌机具到达施工现场之后进行安装调试，当转速、压力、计量正常之后就位。在就位时，先使钻头对准桩位标识中心，双向调平钻杆，再次调整对中，最后精确调平，将误差严格控制在规定的范围之内，垂直度误差不超过1%，对中误差在5cm之内。

（5）钻孔

钻机钻孔之前需要测量钻杆总长度，并根据桩长、标高计算钻节数，并标定出下钻结束位置。钻孔是为了将注浆管置入预定深度，采用单管法旋转钻机。下钻时采用小于10MPa的水泥浆压力，防止堵喷嘴，减小喷浆时土体阻力，便于浆液充分搅拌。钻入设计深度，成孔之后，还需要检查孔位、孔深、垂直度，确保其满足要求。

（6）灰浆制作

运用优质的42.5＃普通硅酸盐水泥，按照水灰比1∶1添加水泥，充分搅拌，进行泥浆比重测定，添加水泥，直至达到试配水泥浆比重为止。浆液搅拌时间不得小于4min，并且不能超过初凝时间，灰浆需要经过两道过滤网过滤，避免出现堵塞现象，抽入储浆桶内的浆液需要不停的搅拌。

（7）旋喷和复搅

注浆管下到预定深度后，调整回流阀门，使旋喷罐内压强达到规定值，水泥浆达到喷嘴之后，检查喷射方向、摆动角度，准备工作完成后，调整工作台和油泵阀门，按照规定的技术参数，控制好旋转速度和提升速度，提杆、旋喷，由下往上成桩。需要注意的是，在桩头以下1m范围复喷提钻时，应采用最慢的一档提钻上升，并且还需要复喷一次，以增加桩体的密实度。喷浆完成之后，需要二次回灌注浆孔，以避免旋喷桩体不能满足设计桩顶标高。在整个施工操作的过程中，桩的均匀程度和桩径受到多种因素的影响，包括旋转速度、提升速度、旋喷压力、水泥用量参数变化等，同时，桩身的强度受到水灰比参数变化的影响，因此，在整个施工的过程中，需要时刻检查浆液初凝时间、水泥浆流量、压力、提升速度、旋摆角度、喷射方法等，看它们的参数是否满足设计的要求，并做好相关的记录，对于出现的问题，需要立即采取措施处理，确保施工顺利进行，提高施工效果。

（8）提管冲洗

喷射作业完成之后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，排除泥浆泵、注浆管内的浆液，避免水泥浆残存，防止出现管道堵塞的情况。

（9）移动设备

移动钻机至下一孔位，采用“打一跳一”法，间隔时间需要大于36h，以保证桩之间得到很好的咬合，提高施工质量。

4 高压旋喷桩在道路软基处理中需注意的问题

在高压旋喷桩施工过程中，除了严格遵守相关的工艺流程之外，还需要注意其他问题，这样才能提高工程质量，保证软土地基处理效果，具体来说，在施工中需要注意以下问题。

（1）严格按照工艺流程进行施工，先施工内排桩，完成之后再施工外排桩。

（2）需要连续供应水泥浆液，避免出现断浆现象，以确保施工顺利进行。如果出现断浆，需要复打，注意重叠长度需要大于1.0m。

（3）做好浆液拌和工作，确保其均匀有序进行，不能出现结块现象，避免发生离析问题，严格控制停滞时间，一般不得超过2h，否则将停止使用。

（4）在确定搅拌桩桩顶高程时，需要根据构造物底高程计算之后确定，并考虑凿除50cm桩头的影响，以合理确定高程，为施工顺利进行做好准备。

（5）要充分利用旋喷过程的废浆，可以在相邻桩之间开挖浆液贮存沟，宽度在0.6～0.8m之间，深度在0.8～1.0m之间，浆液凝固后形成桩间横系梁，有利于提高地基的承载能力。将冒浆量控制在注浆量的20%之内，超过或者出现不冒浆的情况，应该查找其中的原因，并采取相应的解决方案。

（6）成桩28d之后，可以开挖基槽，将50cm软桩头凿除，并且需要保证桩长不能比设计值小。

（7）控制好旋喷速度，确保不大于25cm/min，并且保持稳定，提升旋喷的时候应该确保压力满足设计要求，不小于20MPa，保证足够的水泥浆压入土体，钻杆的旋转速度需要控制在20～25r/min之间，并保证桩体的均匀性、整体性和强度。

5 结语

在道路软基处理中运用高压旋喷桩具有良好的效果，不仅加固质量均匀、强度高，而且施工简单方便，能够取得良好的施工效果，值得在今后的道路软基处理中进一步推广和运用。然而，要想提高高压旋喷桩在道路软基中的处理效果，除了严格按照施工工艺流程进行操作，并注意其他问题之外，还需要重视提高施工人员的素质，注重施工经验的总结，只有这样，才能取得更好的施工效果，提高道路软基处理效果。

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