高压喷射注浆法在公路工程软土路基施工中的应用

程广南　李照伟

【摘要】软土路基作为公路施工中的主要病害，选用高压喷射注浆法进行软土路基施工，其技术水平的高低将直接影响到公路工程的整体质量。在软土路基施工中，必须严格遵循相应地施工工序，提高高压喷射注浆施工的技术水平，才能确保工程施工的质量，才能实现其经济效益与社会效益。本文主要对公路工程软土路基高压喷射注浆法的概况、施工流程及质量控制进行了分析与探究。

【关键词】高压喷射注浆法；公路工程；软土路基；施工流程；质量控制；概况

软土地基处理是高速公路建设中常遇到的难题之一，尤其是近年来，随着高等级公路建设迅速发展，各种新工艺、新技术、新方法在软土路基的处理中得到空前运用，一旦处理方法选择不当，或是施工质量不过关，极易使公路路基在后期发生不同程度的沉降，进而引起各种道路质量病害。利用高压旋喷技术加固公路软土地基得到高速公路建设者的重视，它是在化学注浆法的基础上采用高压射流切割技术发展而来的，具有施工机具设备简单、操作方便、材料便宜、效率高、质量易于控制、加固效果好等优点。下面笔者简要介绍高压旋喷桩在软土地基处理中的应用的技术要点。

一、高压喷射注浆法的概况

高压旋喷注浆法始创于日本，它是在化学注浆法的基础上，采用高压水射流切割技术而发展起来的。高压喷射注浆就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一個固结体与桩间土一起构成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。高压喷射注浆全套设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少，能在狭窄和低矮的现场施工。施工管理简便，在单管、二重管、三重管喷射过程中，通过对喷射的压力、吸浆量和冒浆情况的量测，即可间接地了解旋喷的效果和存在的问题，以便及时调整旋喷参数或改变工艺，保重固结质量。在多重喷射时，更可以从屏幕上了解空间形状和尺寸后再以浆材填充之，施工管理十分有效。

二、公路工程软土路基施工中高压喷射注浆的施工流程

1、施工工艺参数要求

高压喷射注浆法可分为单管法、双管法和三管法，它们的高压水泥浆或高压水的压力都应大于20MPa。所采用的水泥宜为强度等级在32.5级及以上的普通硅酸盐水泥，并通过试验来确定外加剂和掺合料的用量。水泥浆液的水灰比可取0.8——1.5，一般用1.0，具体的应根据工程地质特点或实际工程要求确定。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m；应详细记录实际钻孔的孔位、孔深和地下障碍物、洞穴、涌水等情况。

当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高便可进行注浆操作，各种参数达到规定值后，即可提升喷射管，由下而上喷射注浆。喷射时低压水泥浆的灌注压力通常在1.0MPa——2.0MPa左右，气流的压力以空气压缩机的最大压力为限，一般大约在0.7MPa左右。采用旋转提升喷射方式时，旋转速度可取10r/min——20r/min，一般提升速度为0.05m/min——0.25m/min。

2、施工机具

高压喷射注浆施工的主要机具包括：钻机、高压水泵、高压泥浆泵、泥浆泵、真空泵、单管、二重管、三重管、多重管、泥浆搅拌机、空压机、超声波传感器、高压胶管、液体流量计和风量计等。并且喷射施工的种类不同，所选用机具的种类和数量也不同。

3、施工程序

（1）钻机就位。将钻机垂直地安放在设计的孔位上，并且施工时的倾斜度应小于1.5%。

（2）钻孔。单管旋喷可用76型旋转振动钻机，适用于标准贯入小于40的粘性土层和砂土，其钻进深度可达30m以上。若地层较为坚硬，则可用地质钻机钻孔。孔位与设计的偏差应小于50mm。

（3）插管。使用70改进型或76型振动钻机钻孔时，钻孔完成时插管作业同时完成。若用地质钻机钻孔，在完成后应将岩芯管拔出，并用旋喷管插入到预定深度。为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水边插管，但要注意水压不可太高，否则可能造成孔壁坍塌。

（4）喷射和复喷。喷管插入预定深度后，便可进行喷射施工，操作过程中应由专人检查和记录浆液初凝时间、提升速度、注浆流量、压力等参数，并绘制作业过程曲线。为扩大加固范围，可根据设计的桩径可喷射范围的要求来进行复喷的方法。喷射时注意若浆液初凝时间超过20h，应将其废弃。

（5）冲洗。喷射施工完毕后，应把注浆管及其他机具洗净，保证不残留水泥浆。

（6）移动机具。移动钻机设备到新孔位上。

三、公路工程软基处理高压喷射注浆法的质量控制

1、冒浆及其处理。在旋喷过程中，可能会出现一定数量的土颗粒随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面的现象。若冒浆量超过注浆量的20%，就应查明原因并采取有效地应对措施。冒浆量过大的主要原因是由于注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致，即有效喷射范围与注浆量不适应。此时可适当提高喷射压力，或者加快提升和旋转速度，或者适当缩小喷嘴孔径。

2、固结体顶部收缩凹穴及其处理。在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中，固结体由于析水收缩作用而在顶部出现一个凹穴，此时可开挖出固结体顶部，对凹穴灌注混凝土直至填满凹穴。

3、施工过程中喷嘴或管路被堵塞导致压力突然大幅上升。为防治此类问题，应认真检查风、水、浆的通道，插管前可用薄塑料包扎好风、水喷嘴；平时加强注浆泵的维护保养，减少注浆过程中发生故障的几率；喷射结束后按要求做好各系统的清理工作。

4、喷射的浆液是以水泥为主，化学材料为辅。除了在要求速凝超早强时使用化学材料以外，一般的地基工程的使用材料广阔，一般使用价格低廉的4.25号普通硅酸盐水泥。若处于地下水流速快或含有腐蚀性元素、土含水量大或固结强度要求高的场合下，则可根据工程需要，在水泥中掺入适量的外加剂，以达到速凝、高强、抗冻、耐蚀和浆液不沉淀等效果。此外，还可以在水泥中加入一定数量的粉煤灰，这不但利用了废材，又降低了注浆材料的成本。

四、结束语

综上所述，公路工程作为国民经济发展的重要支撑，其行业的发展对国民经济的发展具有极大的影响力。随着软土高压喷射注浆施工技术水平的不断提升，公路工程施工质量的优劣将直接影响到工程事业的整体水平。因此，施工企业必须高度重视高压喷射注浆施工技术及质量，对施工过程中每个环节的质量进行严格把关，只有这样才能避免工程安全隐患的产生，才能进一步提升整个工程施工的质量。

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