高压旋喷桩在高速公路软基加固中的应用

杨丽权

摘 要：高压旋喷桩主要是通过高压旋转的喷嘴使水泥浆喷入土层并与之混合，从而形成连续的水泥固体。其具有噪音小、震动小、占地小等特点。由于高速公路與其他公路存在着一定的差异，其车流量较大且通行车辆车速快，因此对其路堤稳定度以及路基路面的要求较高，需严格控制路基的不均匀沉降，并对已经发生沉降的路基进行及时加固，本文主要介绍了如何利用高压旋喷桩对高速公路软基进行加固。

关键词：高压旋喷桩;高速公路;路基加固

1 加固原理及适用范围

1.1 加固原理

高压旋喷桩是指通过进入土地深层的搅拌设施，它是以其通过的高压设备中获得高压喷射流从而获得能量。在高压高速的条件下，喷射流所带的功率是非常巨大的。在使用高压旋喷桩时首先应该预定好注浆管钻至土层的位置，然后经过高压脉冲泵喷出，使得水泥浆液通过钻杆下的喷射装置向四周土体喷入，这样形成的水泥土桩，具有很高的地基承载力可以缓解高速公路路段中软基部分沉降的问题。

1.2 适用范围

高压旋喷桩目前使用范围非常广泛尤其是在淤泥质土、淤泥、软塑、流塑、砂土、粉土碎石土、素填土等土层中具有较好的应用效果。一方面它可以提高地基承载力最大程度的减少路面沉降，另一方面使用高压旋喷桩的施工、管理也相对简单。并且其耐久性与可穿孔的施工特点都大大增加了它的使用率，因此也被广泛的应用到各种公路软基加固的处理中去。

2 施工前准备

（1）在施工前要提前搜寻各种技术资料，并且要对工程地质进行勘探，以便充分了解施工地方的土层性质等。同时要确定施工的各种参数。例如，钻进、旋转、提升等的速度等，并且要配备相关的工作人员进行专门的技术勘测、检查进场设备完好情况和钻具配套情况与技术交底工作以确保工作顺利进行。

其次是要准备充足的水泥加固料和水。要选择质量合格符合国家规范与设计要求的水泥，水泥采用强度等级为32.5级及以上的硅盐酸水泥、普通硅盐酸水泥，注浆所用的水泥应符合《硅盐酸水泥、普通硅盐酸水泥》（GB175-1999）的规定。水要干净，酸碱度适中，pH值在5～10之间，硅酸盐（以三氧化硫计）含量不超过 2 700 mg/L，含盐量不得超过 5 000 mg/L。要对于水泥的品种、规格等也要进行了解，在施工过程中坚决不使用过期、受潮、结板的加固料。

（2）同时，根据设计要求的喷浆量或现场土样的情况，按不同含水量设计并调整几种配合比，通过在室内将现场采取的土样进行风（烘）干、碾碎，过2 mm～5 mm筛的粉状土样，按设计喷浆量、水灰比搅拌、养护、力学试验，确定施工喷浆量、水灰比。一般水灰比可取1.0～1.5。也可以适当的在水泥中掺入石膏三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、陶土、碱等外掺剂来增强水泥的性能。同时也要注意加固料的喷浆量，确定搅拌桩搅拌速度等参数，来提高高速旋喷桩的运作效率。

（3）对于设备的准备工作也是非常有必要的，高压喷射注浆法所用施工机具设备，有国产设备和进口设备。施工用主要设备机具有地质成孔设备，搅拌制浆设备，供气、供水、供浆设备，喷射注浆设备，控制测量检测设备。

（4）对于施工场地来说，要尽量选择平整的场地，要清除地面和地下的可移动障碍。同时要建设好施工时的临时设备，如供水、供电、材料等，还要做好施工机械的应急设备，以及做好对施工现场废水、废浆的回收工作。

3 施工工艺

（1）先进行场地平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍物。利用水准仪测定自然地面标高，将桩底标高控制在100 mm左右。

（2）对钻机进行就位，移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，使得钻机机座尽可能平稳，钻机与钻杆的垂直度偏差不大于50 mm。就位后，首先进行低压（0.5 MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常，对于桩机的定位及垂直度也要进行认真检查，并填写检查记录表。

（3）制备水泥浆。桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。必须要确保水泥用量和清水用量等参数，要保持不断搅拌，并用比重来控制水灰的比重。

（4）喷射注浆。按照施工的参数，即可喷射注浆，水泥浆液应在喷注前一小时内搅拌，但要首先检查高压水喷射状况以及密封圈的封闭情况，还要做好高压射术实验。要注意高压水泥浆或高压水的压力应大于20 MPa。当喷嘴达到设计高程喷注开始时先送高压水，再送浆液和压缩空气，在底部先旋喷1 min，喷射注浆参数达到规定值后分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，再边旋转边提升，以防浆管扭断，提升速度为20 cm/min。中间发生故障时应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查和排除故障，后开始喷射注浆的孔段要与前段搭接10 cm，防止固结体脱节。同时在旋喷过程中，应观察冒浆的情况，及时了解土层情况，并确定喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。冒浆量小于注浆量的20%为正常现象。对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。

（5）插管（单重管法、二重管法）。当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而为一。当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或振动贯入。其过程为：启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉;直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。三重管法钻机钻孔后，拔出钻杆，再插入旋喷管。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可用较小压力（0.5 MPa～1.0 MPa）边下管边射水。

（6）桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0 m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5 m，直至桩顶停浆面。

（7）若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌：按上述4～6步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵（清水泵、空压机），停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。

（8）清洗。向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。

（9）补浆。喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。

4 效果监测

（1）成桩初期，对桩身的上部进行复喷。及时回灌，保持孔内水泥浆满。通过采用浅层开挖桩头目测检查搅拌均匀性、整体性及外观质量，并测量成桩直径，开挖深度为停浆面以下1.5 m处。检查频率为工点总桩数的0.1%。

（2）经常检查单桩返浆情况，返浆量在8%～12%属正常，如出现不返浆或返浆量较大时，应查明原因。

（3）在成桩后，及时用工具盖住孔口，防止浆泥流入。同时利用检测设备，钻芯取样做无侧限抗压强度试验，同时从钻取的芯样中检查搅拌的均匀性、桩体的完整性、桩长及桩底是否穿过软土层。同时取岩心口径70 mm～80 mm的样本，对其水泥土的心样性质、颜色及状态进行描述。

5 结束语

在高速公路软基地段加固过程中，采用高压旋喷桩能有效的解决地基沉陷。但在施工过程中，要结合现场的情况进行合理的布设孔位，同时要严格勘测地质状况，以及严格控制高压旋喷桩的施工质量，保证其完整性和均匀性。

参考文献：

[1]张玉广，朱吉斌.高压旋喷桩在软土路基加固处理中的应用[J].交通世界，2020（35）：84-85.

[2]贺铭龙.高压旋喷桩在高速公路路基施工中的应用[J].交通世界，2020（29）：76-77.