高速公路路基施工高压旋喷桩技术研究

罗妹美

（江西省交通工程集团建设有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

高压旋喷桩技术作为一种高效、经济且可靠的桩基施工方法，正被广泛应用于各类土木工程项目中。高压旋喷桩技术是指通过高速旋转的喷射装置，将水泥土浆喷射至地下地层中形成桩体的一种技术。该技术以施工速度快、质量可控、适应性广等优点，成为许多工程项目中理想的桩基处理方法。其还具有强度高、噪声小、对环境影响小等优势，适宜应用于狭小、陡峭的山区地带。通过深入了解高压旋喷桩技术，可以更好地应对土质条件复杂、承载力要求高的工程项目。这不仅有助于提高施工效率和工程质量，还能降低工程风险和施工成本，为交通工程领域的发展做出积极贡献。

1 高压旋喷桩技术的应用要求

1.1 布桩技术的要求

每个工程都有各自的特性，不能照搬照抄其他工程的施工方案，所以要根据现场实际情况，确定最优的布桩技术方案，才能保证旋喷桩施工具备科学性。通常而言，高压旋喷桩施工阶段，喷射注浆压力、旋转作用力是非常重要的参数，通过优化相关参数可以提高旋喷桩结构的使用性能。因此，在项目开展之前需要参考布桩技术要求做好参数优化工作。一般而言，高压旋喷桩的直径在1.2m 左右，高度为9～10m，桩体间距为2.5m 左右[1]。

1.2 喷射注浆材料

材料对于整个工程项目的施工效果有着直接影响，所以选择合适的施工材料，才能保证高压旋喷桩施工效果合格。通常而言，选择32.5 级普通硅酸盐水泥即可满足施工要求。材料选择完成以后，还要落实现场施工搅拌工作，以提升桩体结构的质量[2]。

1.3 高压旋喷桩技术的要求

在高压旋喷桩注浆环节，要加强设备速度以及压力的控制。在施工过程中，要从低速向高速逐步转变，确保喷射压力为0.65MPa±0.15MPa，使水泥浆液和土体颗粒充分融合，提升固结效果。

2 工程概况

某公路工程项目施工现场为软土地基形式，含水量在25%～34%之间，地基结构强度相对较低，压缩性较强，饱和度在81%以上，且主要表现为软塑和流塑的状态。由此可见，该公路项目的地基性能比较差，必须进行加固处理才能够满足施工的要求。此外，经过对现场进行综合调查发现，项目结构的稳定性比较差，极易发生滑坡、泥石流等自然灾害。经过施工单位多方面分析，选择使用高压旋喷桩技术进行地基结构的加固施工。该工程设置240 根桩体，具体工艺流程如图1 所示。

图1 工艺流程图

2.1 测量放线

2.1.1 控制网建设

第一，对甲方提供的基桩轴线控制点、高程基准点等关键位置设置围栏结构进行保护，并且做好现场施工记录工作。按照甲方提供的基准点及参考标高设计测量控制网，控制点的数量至少在3 个以上，控制点要求坚固稳定。

第二，为了保证现场施工顺利进行，在施工区域内应设置临时控制点，设置的密度要参考实际情况进行确定，对临时控制点要加强保护，防止机械或者人员对其造成损坏。并且定期进行复检，如果存在异常或者偏差，则及时进行纠正处理。测量控制网应在施工开始之前设置完成，并且经监理工程师复核检测，达到要求后才能投入使用。

2.1.2 桩位测放

第一，使用全站仪、水准仪等设备进行现场的桩位测放，所有仪器必须经过专业部门检验检定，并且在规定的使用期限之内。

第二，按照甲方提供的规划导线点进行全站仪的测量，桩位测放工作开始之前，结合设计方案、厂区坐标系以及各个控制点坐标等进行检测，确保每个点位的精度合格，为后续的测量放样提供可靠基础。

第三，现场测量过程中，使用木桩进行标识，确定振冲碎石桩位置。

2.2 浆液制备

第一，水泥材料需要由甲方提供，强度性能必须符合设计规范，以确保高压旋喷桩施工质量达到标准。

第二，需要按照设计方案要求进行配合比的设计，并对胶凝材料进行搅拌处理。首先，将水加入搅拌桶；其次，倒入水泥材料，开启设备高速搅拌3～5min；再次，开启底部的阀门，放入第一道筛网，经过过滤之后进入浆液池；最后，再经过高压泥浆泵进行第二道过滤网处理，第二次过滤之后进入浆液桶内，存储备用。

制作完成的浆液材料需保持低速搅拌，避免发生沉淀。浆液制作过程中，需将内部的硬块、砂石去除，防止发生堵塞管道和喷嘴的情况。如果浆液制作环境温度在10℃以下，则应在3h 内使用完毕；如果浆液制作环境温度超过10℃，则应在2h 内使用完毕。浆液存储如果超出规定时间，则禁止投入工程中使用。

2.3 钻机造孔

第一，现场施工开始之前，检查旋喷桩的孔位是否达到设计标准要求。

第二，钻机就位。将钻机移动到规定的桩位之上，要使钻头桩尖对准设定的位置，保证桩位的精准性；钻机底盘要求水平、稳定，保持钻杆的垂直度，确保钻进作业的稳定；导向架垂直度合格，孔位偏差在±50mm 以内，垂直度偏差控制在±1%以内。

钻机安装到位之后，进行0.5MPa 低压射水试验，检查喷嘴是否畅通，压力是否正常，如果发现不符合要求，则应及时进行改进和调整。

第三，施工中使用旋喷注浆管进行钻进作业，钻孔和插管同时进行。在第一段贯入施工之后，利用喷射管开展喷射施工，并进行振动贯入作业。在该环节，开启钻机设备，并利用高压泥浆泵输入水泥浆液，沿着钻杆进行振动射流下沉作业。持续进行施工作业，直至达到设计标高。此外，施工过程中应确保工作电流超过额定参数值[3]。

2.4 喷浆

第一，喷浆管下入规定深度部位后，停止钻进施工，连通空压管，并让泥浆泵与钻机同时旋转，坐底喷浆30s 之后，利用仪表进行压力、流量、风量等参数的控制，均符合设计要求后才能提升喷浆管。施工过程中，要求旋转速度为20r/min，提升速度为0.1m/min。再通过旋转提升的方式达到规定加固高度，然后停止作业。

第二，旋喷管提升到临近桩顶部位时，应从顶部以下1.0m 开始，缓慢提升并进行旋喷，保持几秒的时间，然后再提升0.5m 的高度，最终到达浆面部位，再关闭泥浆泵、空压机设备，确保浆液输送正常之后，将旋喷管提升到地面。

第三，喷射注浆作业要点如下：

一是利用橡胶管完成浆液的喷射施工，利用注浆管完成喷射注浆作业。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。

二是在注浆环节中，控制旋喷压力为25MPa，流量为100L/min，旋转速度为20r/min，提升速度为0.1m/min。

三是注浆流量为1～2m3/min[4]。

四是喷射注浆参数达到规定的标准之后，根据旋喷工艺方案进行施工作业，提升喷射管，从下到上逐步进行喷射注浆。注浆管喷射施工如果不能一次完成，则需要分次卸管，卸管后搭接长度在100mm以上。

五是现场喷射注浆过程中，为了避免发生埋管事故，需要在卸管前做好各项工作，缩短施工时间。在连续喷射环节，应合理地增大压力，确保正常冒浆。

六是喷射环节应达到预定的喷射压力及喷浆量之后再进行注浆管的提升。如果在施工过程中出现故障问题，则停止提升和旋喷，避免发生桩体中断的情况，并且立即进行检查，排除故障问题。如果浆液的喷射量不足，将对桩体结构注浆产生一定影响，对此，应加强现场检测[5]。

七是喷射环节如果出现严重漏浆问题，或者喷射的通道受到影响，则应加入速凝剂、细砂等材料，并对漏浆量进行现场检测。

八是高压喷射环节，如果出现压力突然下降、上升或者冒浆不正常等现象，则需要检查形成的原因，并且采取合理的处理措施。

九是桩体直径要符合设计标准，对于桩顶和桩底的部位，应及时进行复喷处理，确保结构的质量、性能合格。

2.5 清洗、移位、补浆

向浆液罐内注入一定量的清水，开启高压泵，将管道内以及喷浆管头部清洗干净，然后移动到下一施工位置进行喷射作业。旋喷工作结束之后，应快速提升喷射管。如果由于浆液凝固、收缩造成桩顶高程不合格，则需要在原施工位置上进行二次注浆施工。

3 旋喷桩施工效果

此次工程项目应用旋喷桩施工技术进行240 根桩体结构施工。为了检测旋喷桩施工效果，抽取其中的40 根进行复合地基平板荷载试验、单桩净荷载试验、抽芯检测等。经过抽样检测发现，桩体沉降量比较小，表示该桩体结构的强度、刚度、承载性、稳定性都符合设计标准。经过抽芯检测发现，该桩体内部结构的完整性、均匀性皆达到要求，抗压强度达到6MPa，完全符合工程的施工标准要求。

4 高压旋喷桩施工技术的质量控制措施

4.1 钻孔环节质量控制

设计人员需要进入现场进行全面勘查，掌握现场地质条件以及施工的具体情况，根据测量人员获得的测量数据信息确定设计方案，然后由施工人员根据设计方案进行桩体结构施工，确保施工效果和质量达到要求。此次工程项目中，首先，进行施工位置的标记，并与设计方案进行对比，由监理工程师进行现场复核检测，保证精度合格。其次，考虑到现场施工的具体情况，对钻机进行校正处理之后，确保机头和孔洞的位置中心完全重合，垂直和水平方向的偏差在5cm 以内。再次，施工人员进行钻孔操作时，应保持钻头的稳定性，并保证钻孔深度达到设计标准。最后，施工人员在钻孔工作结束之后，应准确记录各项数据，便于监理人员以此作为根据，对钻孔的深度回水进行检验，确保钻孔质量符合标准[6]。

对于钻孔质量而言，与钻孔设备、周围环境存在直接的关系，所以施工人员要考虑现场实际情况，分析地质条件，选择最佳的钻孔设备，以确保钻孔施工质量达到标准。钻孔作业之前对周边的自然环境、村落、居民状况、生态环境等进行全面调查，确保不会存在影响施工效果的因素，并且对树木、池塘等进行标记，在钻孔设计时，应尽量远离无法移动的地上附属物。此外，在现场钻孔作业之前，要根据实际情况确定钻孔安装的位置，并且保证现场钻孔设备可以稳定地运行，以免影响钻孔作业的效果。在钻机施工过程中，要求钻机设备稳定牢固，以免在钻孔作业环节出现移动而影响钻孔作业的质量。如果在钻孔环节出现质量不合格的情况，则应立即停止钻孔作业，及时查明形成原因，合格之后才能继续开展钻孔作业。

4.2 喷射

对于高速公路路基旋喷桩施工而言，喷射作业是重要环节，对于整个整体结构的质量和性能有着直接影响，所以在施工之前就要确定喷射作业的技术参数。一般会采取试验桩的方式来验证技术参数是否符合工程的施工标准。对于此次工程项目而言，选择采用双管旋喷的施工方式，浆液的压力达到27MPa，流量为68L/min，提升速度为0.18m/min，水灰比设定为1.2。钻机进入白岩层之后，转变为从下到上的旋喷注浆施工方式。此次工程项目试验桩数量为4 根，在桩体结构固化8d 之后，对桩体结构进行检验检测，发现桩体外形完整；30d 之后，采取钻孔取芯的方式进行检测，发现内部结构的各项性能参数全部合格，均匀性也达到要求。由此可见，此次旋喷桩施工质量达到标准，满足高速公路路基结构施工要求。

5 结语

高速公路路基施工过程中，往往遇到一些软土路基，影响施工效果。就目前而言，应用高压旋喷桩技术进行路基结构处理，可以保证路基结构性能合格，满足施工的要求。因此，在路基工程施工环节，应结合现场地质条件，选择最佳的桩体形式，通过加强施工材料的选择和施工工艺的控制，确保充分发挥高压旋喷桩技术的优势，为高速公路建设水平的提升奠定基础。