高壓旋噴樁技術(shù)及其質(zhì)量控制指標(biāo)探討

摘 要：高壓旋噴樁的施工質(zhì)量與施工技術(shù)參數(shù)的選擇有關(guān)，通過高壓旋噴樁施工實(shí)例，對(duì)施工技術(shù)和技術(shù)指標(biāo)的實(shí)測(cè)監(jiān)控，提出了區(qū)別對(duì)待特殊土層質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)的思路，以及合理選擇質(zhì)量控制指標(biāo)的方法，可對(duì)相關(guān)工程的施工質(zhì)量控制提供參考。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：碼頭；地基處理；旋噴樁；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TB12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3198（2007）09-0247-02

1 引言

高壓噴射注漿法處理地基在我國已有了廣泛的應(yīng)用，并制定了相應(yīng)的施工設(shè)計(jì)規(guī)范。在高速公路軟弱地基加固、水利工程防滲、礦山井巷加固與防滲等方面得到越來越多的應(yīng)用。在一些大城市，隨著地鐵建設(shè)和高層建筑的崛起，不少深基坑工程亦都采用了高壓噴射注漿技術(shù)來進(jìn)行深基坑的止水防滲。高壓噴射注漿按注漿管類型可分為單管、二重管和三重管三種方法。單管以單純噴射水泥漿液；二重管在水泥漿液射流外面包裹一層高壓空氣同時(shí)噴射，來破壞土層結(jié)構(gòu)，同時(shí)完成置換、填充；而三重管則是以包裹了高壓空氣的高壓水流來破壞土層結(jié)構(gòu)，再以水泥漿液進(jìn)行置換、填充。

實(shí)踐表明，本法對(duì)淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑或軟塑性粘性土等地基都有良好的處理效果。高壓旋噴樁施工中各種技術(shù)指標(biāo)的選取是影響工程施工和質(zhì)量的關(guān)鍵，目前高壓旋噴施工技術(shù)已有了比較廣泛的應(yīng)用。

2 工程概況及地質(zhì)條件

南方某港碼頭場(chǎng)區(qū)穩(wěn)定地下水位為2.63m，土層分布為（如圖1所示）：

①表層為8.5~11.5m厚的人工回填土層，且土層中含有3～80cm不等塊徑的人工拋石；②人工回填土下為主要的軟土層，淤泥厚度為7.5~10.5m；③底層為土質(zhì)較好的粉質(zhì)粘土。

根據(jù)場(chǎng)地土層的分布特點(diǎn)，選取了兩種方法進(jìn)行地基處理方案的比選：一是采用塑料排水板加堆載預(yù)壓配合強(qiáng)夯法；二是采用高壓旋噴樁加固土體。根據(jù)場(chǎng)地的土層分布情況，采用排水固結(jié)法，由于在表層含有塊徑在3～80cm的人工拋石，因此塑料排水板施工機(jī)具無法穿越上部人工回填土層，采用引孔措施，將增加工程的難度和造價(jià)，且與周邊環(huán)境相滯。綜合該地區(qū)的地質(zhì)條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)等各方面因素，經(jīng)過方案比較，最終確定采用高壓旋噴樁加固深層軟土，而淺層采用低能量強(qiáng)夯的處理方案。

3 高壓旋噴樁工程設(shè)計(jì)

此次地基加固設(shè)計(jì)采用三重管法進(jìn)行高壓旋噴樁的施工，三重管高壓噴射注漿主要是靠高壓射水切割、破壞土體，成樁直徑的大小和成樁質(zhì)量，與高壓水的工作狀態(tài)有密切關(guān)系。三重管法在環(huán)境高壓水射流外圍，同時(shí)噴射高壓空氣，使高壓水的軸動(dòng)壓力衰減及擴(kuò)散率變緩，增大了射流核及遷移段的長度，擴(kuò)展了射流切割土體的范圍，而且水、氣同時(shí)作用于土體，增強(qiáng)了破壞土體的能力，地基加固效果較好。根據(jù)本工程的地質(zhì)特點(diǎn)，高壓旋噴樁的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

3.1 布樁形式

旋噴樁直徑大于1200mm，造孔孔徑大于100mm，布樁間距2.5m×2.5m。

3.2 技術(shù)指標(biāo)

①樁位誤差≤50mm，鉆孔垂直度偏差＜1.0%。

②樁端進(jìn)入粉質(zhì)粘土層≥100cm。

③噴漿過程中因故停漿，重新噴射時(shí)樁體搭接長度≥30cm。

④噴漿結(jié)束后，要對(duì)注漿孔進(jìn)行二次回灌，防止旋噴樁體因水泥漿固結(jié)出頂部凹陷，達(dá)不到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。

3.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

①施工后28天對(duì)樁身進(jìn)行鉆芯取樣，并做抗壓試驗(yàn)。

②無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值fcuk不小于2.5MPa。

4 工程實(shí)施

高壓噴射注漿的施工機(jī)具包括鉆孔機(jī)械和噴射注漿設(shè)備兩類。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)條件，引孔采用D130鉆頭成孔，造孔時(shí)巖芯管長度小于2.0m，穿過表層含塊石的人工填土層時(shí)，采用淺孔錘沖擊成孔。根據(jù)施工設(shè)備要求，具體施工工藝如下：

放點(diǎn)、定位→鉆引導(dǎo)孔→制漿→高壓旋噴→插鋼筋→補(bǔ)漿(或補(bǔ)凹穴)→檢驗(yàn)

施工設(shè)備參數(shù)見表1。

為保證順利安放注漿管，采用淺孔錘和鉆機(jī)孔時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整樁機(jī)的垂直度，確保誤差小于1.0%。引孔施工時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整樁機(jī)的水平位置，防止了因機(jī)械振動(dòng)或地面濕陷造成鉆機(jī)垂直度偏差過大。實(shí)施完成的樁體形狀如圖2所示。

5 設(shè)計(jì)指標(biāo)取值的探討

為了對(duì)高壓旋噴樁的施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了取芯試驗(yàn)，結(jié)果表明試驗(yàn)值與設(shè)計(jì)值有

較大偏差，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)高壓旋噴樁的設(shè)計(jì)指標(biāo)的取值進(jìn)行了探討。

5.1 現(xiàn)場(chǎng)取芯結(jié)果

按照設(shè)計(jì)要求28天齡期后進(jìn)行了取芯試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示靠近人工回填土層與淤泥層交接處（砂石土層）的指標(biāo)在2.1~6.6MPa之間，較接近有關(guān)規(guī)程及指標(biāo)的規(guī)范要求，如砂礫土的8～20MPa，而需要處理的淤泥層上層抗壓強(qiáng)度指標(biāo)僅為0.2~0.4MPa，大大小于設(shè)計(jì)平均抗壓強(qiáng)度2.5MPa。其原因可從以下幾個(gè)方面分析：

①場(chǎng)地土層分布特殊（夾層），且淤泥（流塑，貫入擊數(shù)僅為1擊），含水量在60%左右，造成固結(jié)體中含水量偏大，由此造成樁體強(qiáng)度偏低且增長緩慢。

②三重管法由于在高壓水與空氣流共同作用下破碎土體，可在地基中造成較大的空隙，有利于漿液的填充；一邊旋轉(zhuǎn)、提升，一邊噴射水、氣、漿，使地基中旋噴成直徑較大的旋噴樁（一般1.0~2.0m），但樁體強(qiáng)度一般為0.9~1.2MPa，強(qiáng)度較低。

③三重管對(duì)水壓的要求較高，采用施工水壓確保樁徑，在不采用早強(qiáng)劑或降低水灰比的情況下，使含水量較高的淤泥土層用較短時(shí)間完成固結(jié)而達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)是很困難的。

④相關(guān)資料顯示，同類土（夾層性質(zhì)），經(jīng)旋噴施工后需要70~90天方能達(dá)到抗壓技術(shù)指標(biāo)要求，而本工程的僅在28后進(jìn)行取芯，相對(duì)時(shí)間明顯過短。

⑤現(xiàn)行規(guī)程或施工手冊(cè)，齡期時(shí)間與抗壓強(qiáng)度之間缺少相對(duì)應(yīng)的比較值，即28天后開始施鉆取芯，其相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度無參照；或有強(qiáng)度要求未有相應(yīng)要求的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。根據(jù)該工程28天齡期的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)僅為0.2~0.4MPa，需通過后續(xù)檢測(cè)確定淤泥質(zhì)土情況下旋噴樁的最佳齡期。

5.2 幾個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)取值的分析

根據(jù)該工程地質(zhì)情況下對(duì)旋噴樁的現(xiàn)場(chǎng)取芯檢測(cè)結(jié)果的分析，對(duì)于高壓旋噴樁在淤泥質(zhì)土中施工時(shí)的技術(shù)指標(biāo)，提出如下建議：

①由于淤泥質(zhì)土含水量高，強(qiáng)度低，因此施噴水壓可適當(dāng)降低，在淤泥質(zhì)土中按規(guī)范30MPa偏大，建議在18~22MPa之間取值。②對(duì)地層中含淤泥土夾層情況下高壓旋噴樁的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)建議按0.5~1.0MPa考慮。③齡期建議在70~90天之間。

參考文獻(xiàn)

［1］建筑施工手冊(cè)編寫組. 建筑施工手冊(cè)［M］. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［2］中華人民共和國冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn). 高壓旋噴注漿技術(shù)規(guī)程［M］. 西安：西安交通大學(xué)出版，1993.