浅谈高压旋喷桩施工技术在高速公路地基处理中的应用

■简锡湖

（龙岩厦蓉高速公路扩建工程管理有限公司，龙岩　364000）

浅谈高压旋喷桩施工技术在高速公路地基处理中的应用

■简锡湖

（龙岩厦蓉高速公路扩建工程管理有限公司，龙岩364000）

软土地基的处理效果对结构的安全性、稳定性和耐久性有很大的影响。采用经济、合理与技术适宜的工艺措施处治不良地基，提高结构物安全、稳定与耐久性，已经成为高速公路地基处理工艺的一项重要内容。本文结合厦蓉高速公路扩建工程阐述软土地基的特性以及高压旋喷桩施工质量控制方法与要点。

高压旋喷桩箱涵地基处理应用

1　工程概况

厦蓉高速公路龙岩收费站于2015年11月进行地质补勘，桥址处于岩溶发育区，工程地质复杂：地面以下0～30m为素填土、角砾和黏土层；30～50m范围溶洞呈串珠状密集分布（全部溶蚀，无填充物）；50～72m范围多分布大型溶洞，此次勘察发现洞顶至底部最大高差可至20m，72m以下为中风化石灰质基岩，岩体较破碎、风化较强烈，岩心呈短柱状（工程地质典型断面如图1）。经技术与经济分析岩溶地基处理费用过高，工期难以控制，经建设单位研究，取消原4×23m桥梁设计方案，变更为4-1× 15.5m整体式刚构箱涵。但是设计箱涵底0～10m为淤泥质黏土软弱地基，承载力不足120KPa，箱涵要求地基承载力不低于290KPa，无法满足箱涵的地质要求，设计经过多方案比较，老桥范围内软基部分采用高压旋喷桩加砂垫层复合地基处理。图2为旧桥拆除过程及高压旋喷桩地基处理施工场景。

2　软土地基处理常见的目的与方法

地基处理是利用挤密、置换、排水、固结、加筋和热学等方法，对地基土进行加固，以改善压缩层内一部分或全部地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性等特殊土地基特性。

（1）沉降处理：加速固结沉降，减小有害的剩余沉降量；减小地基总沉降量。

（2）稳定处理：控制剪切变形，制止周围地基因路基或结构物荷载作用发生隆起或流动；阻止因荷载作用而强度降低，以保持稳定；加速地基强度的增长；改变路堤形状或换填部分地基，增加抗滑阻力。

3　高压旋喷桩施工技术简介

旋喷时，高压喷射流在地基中将土体切削破坏，其加固范围就是喷射距离加上渗透部分或压缩部分的长度为半径的圆柱体。一部分细小的土粒被喷射的浆液所置换，随着液流被带到地面上（俗称冒浆），其余的土粒与浆液搅拌混合。在喷射动压力、离心力和重力的共同作用下，在横断面上土粒按质量大小有规律地排列起来，小颗粒在中部居多，大颗粒多数在外侧或边缘部分，形成了浆液主体搅拌混合、压缩和渗透等部分，经过一定时间便凝固成强度较高且渗透系数较小的固结体（见图3）。

4　箱涵地基高压旋喷桩的设计与施工

4.1施工图设计要求

（1）高压旋喷桩采用双管法，双管旋喷注浆加固体直径一般为0.5～1.0m。成孔直径60cm，施工水灰比为0.8（水：水泥），喷射压力25～30MPa，提升速度20cm/min（具体要求根据现场试桩情况调整）。

（2）旋喷桩成桩28d无侧限抗压强度3.5MPa，单桩承载力应不小于390kN。

4.2试验桩

为查明喷射固结体的直径和强度、验证参数设计的可靠性和安全度，在施工现场做2根试桩进行试验。试验桩参数：试桩水灰比采用0.80：1～1.0：1，其对应浆液比重分别为1.50g/cm3和1.48g/cm3，选用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，不掺外加剂。试桩参数见表1。

表1　试桩拟定参数

4.2.1机械配置（见表2）

表2　机械配置情况

4.2.2制备水泥浆

按设计确定的配合比拌制水泥浆。依次将水、水泥和外掺剂倒入桶中，开动搅拌机搅拌10～20min，而后拧开搅拌桶阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。

4.2.3试桩施工工艺

（1）钻机就位：钻机就位应调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆与桩位一致；并调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。

（2）钻进：钻机施工前，应在地面进行试喷，试运转正常后开始注浆孔钻造，将喷管插入地层预定的深度。钻孔过程中记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。

（3）提升钻杆，喷射作业：当喷射注浆管插入设计深度后，接通空压管，开动泥浆泵、空压机和钻机，并控制压力、流量和风量，相应控制值达到预定数值时由下向上旋喷，同时将孔内泥浆排出。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，待孔口冒浆正常后按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆，钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断。

在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。值班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符合设计要求，并随时做好记录。

4.2.4试桩检验

成桩28d后进行试验桩检测与验收。检验主要内容包括：固结体的整体性和均匀性、固结体的有效直径、固结体的垂直度和固结体的强度特性等。

根据试验桩施工记录和成桩试验检测，试桩实际采用工艺参数及试验结果见表3。

表3　试桩实际工艺参数与试验结果

4.2.5施工参数的确定

以上试验检测结果，两种工艺参数条件下旋喷桩均满足设计要求。为提高地基处理安全储备，选定S1试桩各项工艺参数作为正式施工。

5　施工质量控制与检验

5.1旋喷桩施工验收标准

旋喷桩的施工技术要求见表4，抽检频率应满足技术规范要求。

表4　旋喷桩施工技术检查表

5.2高压旋喷桩施工注意事项

（1）当喷射注浆过程中出现下列异常情况时，需查明原因并采取相应措施：①流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查密封性能。②出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆。③压力稍有下降时，可能系注浆管被击穿或有孔洞，使喷射能力降低。此时应拔出注浆管进行检查。④压力陡增超过最高限值、流量为零、停机后压力仍不变动时，则可能系喷嘴堵塞。应拔管疏通喷嘴。

（2）质量检验在注浆结束28d后进行，对检验不合格的应复喷。

6　结语

本项目高压旋喷桩处理范围约680㎡，设计长度10～14m，设计总桩长3600m，共施工高压旋喷桩300根，按照5%检测频率检测桩径、桩距，共检测15根，一次检测合格率100%；钻孔取芯15根并进行无侧限抗压强度试验，每桩三等分段各取芯样一个，合格率93.3%；单桩承载能力静载荷试验检测工3处，根据复合地基平板载荷试验检测结果，旋喷桩复合地基承载力均大于设计要求。试验检测结果表明施工中所采用的工艺参数与质量控制方法合理，不良地基的成功处治为下一步高速公路软基施工奠定了良好的基础。

［1］JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［2］JTG/T D31-02-2013，公路桥涵养护规范［S］.北京：人民交通出版社，2013.