公路软基施工中高压喷射注浆法的实践与应用

郑洁

摘要：伴随高速公路工程建设规模的不断扩大，对其工后沉降要求也不断提高，这给地基处理技术的运用带来了极大的难度。与其他软基处理技术相比，高压喷射注浆法具有良好的加固效果及经济性，为此在公路软基施工中得到了广泛的应用。为此，本文主要通过工程案例，对高压喷射注浆法的类型、施工流程及质量控制进行了分析与探究，以期为提升公路工程软土地基加固质量提供可靠保证。

关键词：公路工程；软土地基；高压喷射注浆法；施工流程；质量控制；工程案例；类型

为满足社会经济发展需求，我国高等级公路工程发展越来越快，按照高等级公路建设要求，交通部提出了关于工后沉降的工程技术标准。软土因具有较高含水率、低强度及高压缩性等特点，进而导致软土路基沉降量增加及延长沉降持续时间。但高等级公路施工不会因软土特点而降低沉降与工后沉降技术标准，为此，施工企业必须重视软基处理设计与施工技术的选用。如选取的软基加固方法不当，在填筑路基时，将因剪切破坏出现地基失稳现象，进而产生附加沉降或不均匀沉降，由此可见，软土路基施工方法选择是否合理、有效已经成为高等级公路建设面临的首要问题。高压喷射注浆法作为公路软基处理的重要技术之一，是在化学注浆法的基础上，选取高压水射流切割技术形成的新技术。高压喷射注浆技术通过钻机钻孔技术的应用，在土层设计位置插入带有喷嘴的注浆管，通过高压设备把浆液制成高压射流（大于20Mpa），并由喷嘴喷射达到冲击破坏土体的目的。该技术的应用，不仅可以有效提升地基承载力，更是地基变形情况有效控制及地基加固的最佳方式。

一、高压喷射注浆法的类型

1.单管法

单管旋喷注浆法是通过对于钻机等机械的合理利用，在土层设计深度设置在注浆管底部侧面安装的特殊喷嘴，随后通过高压泥浆泵等设备，及相应压力（20Mpa），由喷嘴内将浆液喷射出来，达到冲击破坏土体的作用，并利用旋转、提升注浆管，搅拌浆液和由土体内崩落的土，通过相应时间凝结，使土体内形成固结体，形状通常为圆柱状。

2.二重管法

双通道二重注浆管的应用。如二重注浆管设计与土层设计深度相符后，利用管底侧面同轴双重喷嘴，激昂高压浆液、空气两种介质喷射出来，以此达到土体冲击破坏的作用。也就是20Mpa压力的浆液由高压泥浆泵内喷射出来，并通过内喷嘴向外高速喷出。随后通过相应压力（0.7Mpa）由外喷嘴将压缩空气喷出。通过高压浆液流与其外围环绕气流的相互作用，将增加破坏土体的能力，此时喷嘴可同时进行喷射与旋转、提升作用，最后有圆柱状固结体在土内形成，则其直径也会随之增加。

二、工程案例

某高速公路工程部分路基在原有路基基础上有所增高，沥青混凝土路面原有路基上部结构。本路段存有淤泥质粘土等软土层，并具有大厚度、低强度等特性，如软基加固方式不合理，将导致路堤失稳、沉降量增加等严重后果，为降低运营与维修难度，本工程可选取高压喷射注浆法进行软基处理。

该路段各个土层实际情况如下：

1、杂填土：1.5到3.5米为其厚度，具有松散、软塑等特点。

2、亚砂土：4到7米为其厚度，具有饱和、松散与良好土性等特点。

3、淤泥质粘土：6到10米为其厚度，具有饱和、流塑等特点。

4、亚粘土：5到12米为其厚度，部分土体内含有亚砂土，压缩性偏低。

高速公路对地基具有较高施工要求，路面在使用年限内规定其工后沉降必须在30厘米内有效控制，与工程案例具体情况相结合。按照稳定性、沉降量需求，该工程可选取直径80厘米的高压喷射注浆桩，与桥台段桩之间的横向距离需控制在3米左右，2.5米为其纵向距离，通常情况下，路段横向距离为3米，纵向距离为3米，布置形状为方格状。

三、公路软基施工中高压喷射注浆法的施工流程

伴随社会主义市场经济发展速度的不断提升，我国公路工程建设事业也得到了极大的发展。为有效解决软土地基问题，满足日益增长的交通需求。必须重视软基处理方式的选择。高压喷射注浆法在我国公路软基加固中的广泛应用与推广，对工程建设质量提高至关重要。为此，施工企业必须做好施工准备工作，规范施工流程，只有这样才能实现公路工程建设的社会效益与经济效益。其具体施工流程如图2所示。

1.施工准备

配合比设计完成后，应检验各种原材料的性能与质量，并向监理工程师进行报送、审批。按照实践经验与马歇尔试验进行配合比设计，并选取最优数据配制，通过试拌铺筑等进行施工。同时，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。

2.钻机就位

作为喷射注浆施工的重要流程之一，需在设计孔位内安设钻机，促使钻孔头与孔中心对准。为确保钻孔与设计要求垂直度相符，钻机就位后，应确保水平校正，使钻杆轴线与钻孔中心位置垂直对准，喷射注浆管倾斜度允许范围需控制在1.5%以下。

3.钻孔

预定地层内插入喷射注浆管为钻孔的主要目的。为确定钻孔方式选择的合理性，施工单位必须对地质情况、加固深度与机具设备条件等进行充分考虑。一般选取76型旋转振动钻机作为单管喷浆机械，大于30米设定钻进深度，选取标准贯入度40以下的砂土、粘性土层进行施工，如底层较为坚硬则应根据地质实际情况进行钻机寻找。通常选取地质钻机钻孔方式应用于二重管、三重管喷浆施工，50毫米为钻孔位置和设计位置误差最大值。

4.插管

在地层设计深度插入喷射注浆管为插管的主要工序，通过76型振动钻机钻孔施工，可降低施工难度，如同时进行插管、钻孔施工，也就是完成钻孔作业时，也能完成插管施工。地质钻机钻孔施工后，应将岩芯管拔出，并将喷射注浆管在设计深度位置插入。插管施工中，为避免喷嘴因泥沙出现堵塞现象，可同时进行射水、插管施工，通常情况下水压力需控制在1mpa以下，如选取过大压力，将出现孔壁射塌等现象。

5.喷射注浆

喷射注浆于设计深度位置插入后，要求其喷射注浆顺序为从下到上。工作人员必须对浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力等进行充分考虑与检查，确保各项指标与设计规定相符，并做好记录及曲线绘制工作。如浆液初凝时间在20小时以上，则不能应用此水泥。

6.冲洗

完成施工后，必须冲洗干净注浆管等设备，要求水泥将不能存留在管内、机内，一般可用水换取浆液，喷射于地面，可全部排出泥浆泵、注浆管及软管内的浆液。并在新孔位进行钻机等设备的移至。

四、公路软基施工中高压喷射注浆法的质量控制

1.根据地质剖面图、地下水等实际情况，深度、地质土质情况不同，则选取的喷射参数也不尽相同，只有确保参数选择的合理性，才能进行长桩的均匀性与密实度。深层硬土，可通过压力、流量增加或降低旋转、提升速度等方式进行喷射深层长桩的控制。

2.喷浆施工中，一般存在相应数量土粒，沿注浆管管壁有部分浆液从地面冒出，冒浆量应控制在注浆量20%以下。为降低冒浆量，必须对喷浆压力进行有效提升，并对喷嘴孔径进行适当缩小。或通过旋转增加与速度提升等方式有效过滤、沉淀将冒出地面浆液的杂质，并对其浓度进行有效调整，以便进行回收利用。

如底层空隙较大出现冒浆情况时，需将一定速凝剂添加到注浆液内，以此达到固凝时间缩短的作用，并在一定土层范围内达到浆液凝固的目的。在空隙路段需对其注浆量进行有效增加，空隙填满后，即可再次喷浆。沿桩位方向进行基槽开挖，将槽内泥浆排出，降低对环境的污染。

五、结束语

综上所述，为进一步做好软土地基处理工作，提高公路技术等级与路面等级，必须重视公路工程软基处理技术的选择。软土路基作为公路工程建设的重要组成部分，选取高压喷射注浆法进行施工，其施工技术水平的高低将直接影响到公路工程建设的整体质量，为此，施工企业必须重视高压喷射注浆施工技术，在提高施工技术水平的同时，规范施工工艺，做好施工质量控制工作，只有这样才能推动公路工程事业的可持续发展。