旋喷桩复合地基技术在加固软土路基中的应用

张伟

摘要：随着社会经济的发展与进步，为我国公路工程的发展带来了极大的推动作用。路基是整个公路工程中非常重要的组成部分，因此，为了确保路基功能的正常发挥，就要采取合理、有效的措施对其进行加固处理。对此，笔者通过下文对旋喷桩复合地基技术在加固软土路基中的应用进行了阐述。

关键词：旋喷桩；复合地基技术；加固软土路基；应用

在公路工程施工中，经常的会遇到软土地质，这样对于地基工程的正常施工就会带来一定的影响。所以，笔者对旋喷桩复合地基技术在软土地基加固中应用的相关内容进行了分析，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的借鉴作用。

一、技术原理分析

旋喷桩是一种比较常见的软土地基处理技术，主要是通过钻机将具有喷嘴的注浆管往土层中所设定的位置钻进，采用高压设备令水或者浆液变成20Mpa的高压流，然后射出喷嘴，冲击土体，并逐渐的提升钻杆，将土粒和浆液强制的混合搅拌到一块。确保待浆液凝固之后，有均匀的柱体能够形成于土中，进而能够有效提升地基承载力，使地基土得到改善。

一般在处理淤泥质土、淤泥、素填土、碎石土等地基处理上比较适合应用旋喷桩处理技术，砂土、黄土、素填土、可塑黏性土、粉土的地基，在新建建筑物地基和既有建筑物地基加固中也比较适合应用该项技术。当有大量的植物根茎、较高的有机质和大粒径的块石存在于土中，应根据现场试验结果确定其适用程度。

二、技术应用情况分析

1、复合地基承载力计算

可以按照以下公式计算复合地基承载力：

Ra/Ap·m+β（1-m）fsk=fspk

在这个公式中：复合地基承载力特征值用fspk表示；面积置换率用m表示；单桩竖向承载力特征值用Ra表示；用β表示桩体间土承载力折减系数；处理后桩体之间土体承载力特征值用fsk表示。

其中，桩体间土承载力折减系数β反应的是桩土共同作用的一个参数，它有着较大的变化范围，确定时也比较困难。因此，为了准确的反应该系数数值，需要结合现场荷载实验结果而定。

2、复合地基沉降计算

桩端下没有加固土层的压缩变形和桩复合土层的平均压缩变形是复合地基变形的两个重要方面。可以按照下面的公式计算旋喷桩复合土层的压缩变形：

l·（Pz+Pzl）/2Esp=Sl

（1-m）Es+mEp=Esp

上式中： m表示置换率；Pz表示水泥土桩复合土层上部分的负压压力值； Pzl为底面的附加压力值； Esp为压缩模量； Es表示桩体之间的压缩模量； l表示桩长。

桩端下面没有进行加固的土层的压变形采用设计规范中的相关规定计算。

3、以工程案例进行探究

①、工程基本情况

该工程位于某航道大堤外侧，并从上跨的航道桥桥孔下穿越，路基需要进行1-3米的填高，路基下有较厚的软土层。地质情况：表层为人工填土，碎石、砖石含量高，潮湿、松散，2-6.3m厚，承载力容许值为70KPa；其下为灰色的淤泥，腥味较大，含少量的腐朽贝壳，承载力容许值为60KPa；淤泥下为粘性土，承载力容许值为140KPa。具体的实际要求：处理之后的复合地基承载力控制在130Kpa以上，工后沉降要小于30厘米。

②、工程情况分析

a.根据地质条件，该段路基下淤泥层压缩性比较高，渗透性小，强度比较低。具有极高的流变性和灵敏性。直接进行路基填筑会导致过大的沉降现象出现，失稳的情况极易发生。

b.该路段表层为人工填土，且其中碎石、砖石较多，需考虑能够对这种回填土进行有效处理的路基处理方案。

c. 本段路基下穿桥孔，净高受限制，采用常用的湿喷桩或预应力管桩方案，施工机械设备太高，無法就位。

③、处理方案具体分析

a.对于路基下埋深较深的软土，可采用湿喷桩或者高压旋喷桩等进行处理，软土下黏土层承载力比较高，可以当做桩端的持力层。

b.因很难非常经济有效的清除干净地基表层碎石填土，故考虑对路基下软土及表层碎石填土一并进行处理。旋喷桩施工技术的钻头较硬，能够有效的完成钻进施工，同时成桩质量高；而采用普通的湿喷方式，由于填土中有较多的碎石、砖石等，施工会花费较大的人力、物力和时间，成桩质量也差。

c.由于桥下净空所限，对施工机械设备的高度有要求，采用高压旋喷桩就解决了这方面的问题，施工的机械设备高度能满足要求，且移动灵活，操作方便。

根据以上分析，拟定如下路基处理方案：

对该段路基采用旋喷桩进行处理，桩径采用0.6米，桩间距1.5米，梅花形布置，桩穿过软土层进入黏土层至少0.5m米，桩长约15.4米。另外，将0.6米厚的碎石垫层设置于地表，并在中间铺设一层土工隔栅。

④、施工控制

施工人员必须要扎实掌握相关施工水平和施工经验，防止施工中使用不符合标准的人员和设备。为保证旋喷桩的施工质量，根据施工条件、设计要求和相关行业规范，采取如下质量保证措施达到施工质量目标。

a.放注浆管前，先在地表进行射水实验，待气、浆压正常后，才能下注浆管施工。

b.高喷施工时隔两孔施工，防止相邻高喷孔施工时串浆。相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48小时。

c.采用42.5R普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。施工中所有计量工具均应进行鉴定，水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。

d.浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥重量等参数均以现场试桩情况为准。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。

e.施工前进行成桩试验，由设计、业主、监理、施工单位共同确定旋喷桩施工参数，保证成桩直径不小于设计桩径。

f.严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于0.14m/min 。喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深0.4米重复喷射接桩，防止出现断桩。

g.高喷孔喷射成桩结束后，应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩，桩顶面下降，以保证桩顶标高满足设计要求。

h.因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后才能提升。

i.实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。

j.根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数，以确保桩的施工质量。调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告，经同意后调整。

结语：

旋喷桩虽然施工费用要高于水泥搅拌桩，但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少，并且施工机具的振动很小，噪音也较低，不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害；同时高压旋喷桩形成的浆流能够有效的包裹回填土中存在的碎石、砖石等杂物，基本不会影响桩体形成的之类。

软土地基加固是一项非常重要的施工环节，必须要采用正确的施工技术对地基进行加固处理；对于存在人工填土（碎石、砖石含量大）及施工空间受限的路基处理，建议优先采用旋喷桩。

参考文献：

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[2]张志民，马连强.高压旋喷桩在胶济客运专线地基处理中的应用[J]. 铁道勘察.2009（04）.

[3]王启云，张家生，孟飞.高速铁路粗粒土路基沉降特征及预测研究[J]. 铁道标准设计.2014（08）.