水泥旋噴樁在小橋涵地基處理中的應用

孫亞東

(河北建設集團有限公司，河北 保定 071000）

水泥旋噴樁在小橋涵地基處理中的應用

孫亞東

(河北建設集團有限公司，河北 保定 071000）

伴隨著我國建筑業的不斷發展，水泥旋噴樁在小橋涵地基處理中以及得到了廣泛的應用。水泥旋噴樁在小橋涵地基處理中的應用，不僅可以好整地基的穩定性，還具有巨大的經濟效益，為工程建設方減少了成本支出。本文主要對水泥旋噴樁的加固原理及水泥旋噴樁施工及應用情況進行簡要闡述。

水泥旋噴樁 小橋涵地基處理 應用

高壓噴射注法（jet grouting）是60年代后期創始在日本。其主要是用水泥漿通過噴管由水平方向的噴嘴噴出，從而形成噴射流，這樣來切割土體，切割后的土同水泥進行加固的地基處理方法。根據射流作用方向的不同將高壓噴射注法分為擺噴、旋噴、定噴三種。當噴射流以旋轉方式噴射時即為旋噴，待其漿液硬化后形成的圓柱形即為旋噴樁。其中根據旋噴樁的施工工藝不同還可將其分為多重管法、一重管法、二重管法等。使用這些方法可以更好的對地基進行加固，提升土的抗剪強度，從而改善地基性質，保證地基的穩定性。

一、對旋噴樁在小橋涵地基處理中的加固原理分析

具有一定量的化學添加劑的水泥漿或者水泥通過加壓裝置從噴射嘴中噴射出形成高壓射流，以此來切割破壞的土體。被切割破壞的土體顆粒部分沿著鉆具溢出孔外，剩下的的與水泥相互混合、攪拌，最后使其凝固成樁體。通過高壓發生裝置，會獲得很大的能量，能量會形成噴射流，其會以特定的運動方式快速的噴射出來，在單位時間內從噴射嘴噴出的射流會有很大的能量，射流的速度和功率與噴射的壓力關系如下表表一所示：

表1 噴射流的速度與功率

從表一中可以看出，在噴嘴情況不變的情況下，提升噴嘴的壓力可以提高射流的噴射功率計速度，從而能使射流像鋼體一樣切割破壞的土體結構。

高壓射流的結構模式主要由三部分組成，即：發達區域、初期區域、終極區域。其中在初級區域中，速度分布相對比較均勻的一部分被稱為噴射核，如果噴射核的末端所擴散的寬度有增加，那么軸向動壓減小的過渡區域被稱為遷移區。在初期區域后即為主要區域，此區域軸向動壓會突然減弱，距離的平方與寬度呈正比例關系，擴散常數為定值，噴射流的混合攪拌即在這一區域進行。此后的區域是中期區域，中期區域的射流量衰減程度很大，在其末端成霧狀。根據上述表述可以了解到，噴射的加固范圍受到主要區域及初級區域的程度所影響，如果有效噴射長度越長，那么攪拌土的距離就越大，噴射固體直徑也越大。在噴射離心力、重力及動壓力的作用下，橫截面上的小顆粒比較多，其分布在中間，大顆粒大多分布在橫截面邊緣。因此，通常情況下是中心的強度比邊緣的強度稍低。

二、施工概況

本次施工地質情況為：表層1.4m，為人工填土；1.5m-10.7m屬于妃子中濕陷性黃土，最大承載力為170kPa；10.7-38.5m是硬塑性黃土，最大承載力為380kPa。此外，根據相關勘測收割機研究院所提供的設計資料顯示：此地基采用旋噴樁復合基礎加固，樁徑為70cm，樁長度在12.0m左右，此橋用樁98根，樁總長度為1056m，樁間距離為100-120cm。設計單樁最大承載力為1200kN，安全系數為2級。

三、旋噴樁在小橋涵地基處理中的施工工藝

（一）施工中使用的工具

旋噴樁在小橋涵地基處理中，使用的施工工具主要有高壓發生設備及鉆機兩部分組成。

（二）具體施工流程

旋噴樁在小橋涵地基施工流程可以分為六部分，分別為：定點測量工作、鉆機準備工作、鉆孔插管工作、沖射施工、沖洗及整理階段、移動機具工作。對于定點測量工作就是在未施工前將工程樁用經緯儀測量出準確的位置，在人工確定準確后，再進行木樁埋設工作；鉆機準備工作中，要將其放置在樁位上，其誤差要在4cm內，保證鉆機的底部水平，樁位與轉盤對齊，在施工時要保證旋噴管的傾斜度在1.3%以內；在鉆孔插管工作中，對于小橋可以用SH30-2X-1型鉆機，應用高壓噴射法成孔，縮短成孔時間，這樣可以提升成孔速度；噴射作業中，要自下而上進行噴射施工，要嚴格控制好按試裝的參數，并對參數加以記錄，當漿液初次凝固時間超過20h，就要立刻停止對該漿液的使用；噴射施工完成后，要將管內的漿液排除，注入清水；移動機具工作中，要將鉆機等機具移動到新的孔位上，按照事先制定的步驟進行施工。

（三）施工中要注意的問題及操作要領

在鉆機就位時，要保證其放置位置的準確性，機座要保持平穩；在進行噴射施工時，要對管路系統及高壓設備加以檢驗，設備的排量及壓力大小要滿足設計的標準，此外，要保證管道系統的密閉性。管道施工的啟動順序也非常重要，在鉆孔到設計的深度后，待高壓泵正常啟動，就要對水泥漿流出的時間進行準確估算，在流出噴嘴后，才開始旋轉提升注漿管，保持自下而上的噴射注漿。還要注意，在拆卸注漿管時，事前要停止回轉工作，泵漿也要停止。待拆卸完成注漿時，要先泵漿后回轉提升，并且要保證此孔段與前一孔段搭接不小于11cm，以此減少固體脫節情況發生。為了更好的保證樁頂部的質量，要在樁頂下1/2樁頭范圍復噴，并且由于漿液析水的作用，一般會有不同程度的收縮情況出現，使固體頂部出現凹穴，因此要用水泥漿補灌，待其成樁后鑿除突出部分。在施工中，要按照試樁參數進行施工控制，要對噴射的壓力、漿液的密度、提升的速度等做好記錄。此外，在噴射注漿過程中，要時刻仔細觀察注漿的情況，還要對土體的參數及情況進行了解，還要考慮噴射注漿的效果及參數是否符合預定標準。在一般情況下，要保證冒漿量小于注漿量的20%，如果超出這一標準，就要展開調查， 查明原因并采取相應措施。如果出現冒漿較多情形，就要減少注漿量或者提升回轉速度，必要情況下也可以進行復噴。

總結：本次施工中，應用水泥噴射樁法處理地基取得了很好的效果。使用水泥噴射樁法在很大程度上減少了成本支出，縮短了施工期限，保證了地基施工質量，提升了施工的穩定性及安全性。毫無疑問，水泥噴射樁法是一種即方便有可靠的方法，具有很大的經濟效益。

[1]沈曉黎.高壓旋噴樁在高層建筑地基處理中的應用[J].建筑安全,2012（01）.

[2]劉倡冠.高壓旋噴技術在軟弱地基處理中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011（08）.

[3]王會云.高壓旋噴樁在地基處理中的應用[J].西部探礦工程，2013（07）.

TQ172 文獻標識碼：B

1007-6344（2015）06-0007-01

孫亞東 1980年8月20日，男，籍貫：河北保定徐水縣人，職稱：工程師，學歷：本科，主要研究方向：無。