高壓旋噴樁加固邊坡施工參數(shù)試驗研究

龐曉鑫，魯 昀

(華邦建投集團股份有限公司，廣東 湛江 524005)

1 工程概況

1.1 高壓旋噴樁布置

圖1 高壓旋噴樁加固設(shè)計平面布置圖(單位：mm)

圖2 高壓旋噴樁加固設(shè)計斷面圖

1.2 地質(zhì)情況

先導孔揭露的地層巖性如下。

試驗1區(qū)：①填土(含塊石)，深0～3.1m；⑦-1粉質(zhì)黏土，深3.1～5m；⑧含泥砂卵礫石，深5～7m；⑦-2粉質(zhì)黏土，深7～8.4m；⑦含泥砂卵礫石，深8.4～10.5m；⑥淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，深10.5～12.6m；含礫砂質(zhì)粉質(zhì)黏土，深12.6～16.81m。

試驗2區(qū)：①填土，深0～13.8m；⑥淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，深13.8～17.0m；全風化花崗巖，深17～21.3m，強風化花崗巖深21.3～21.8m，弱風化花崗巖深21.8m以下。

1.3 技術(shù)要求

高壓旋噴樁采用雙管法工藝，按孔距1.2m，排距1.2m進行布置，樁徑要求≥0.8m，樁底進入強風化1m，取芯完整率達80%以上，樁體強度要求詳見表1。

表1 加固旋噴樁樁體抗剪強度表

2 高噴工藝試驗方案

2.1 工藝試驗目的

1)通過現(xiàn)場試驗確定滿足設(shè)計樁徑的施工參數(shù)(噴嘴直徑、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、噴射壓力、噴射流量、復噴遍數(shù)等)，試驗完畢后開挖檢查，獲得灌漿影響半徑、樁形等[1]。

2)生產(chǎn)性試驗可根據(jù)不同的地質(zhì)條件在同一個試驗區(qū)采用不同的參數(shù)進行試驗。

3)結(jié)合地勘成果重點選擇在有軟弱土層如填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)砂分布且厚度較大并需要加固的地段上進行試驗，檢測是否滿足設(shè)計要求，達到基坑開挖條件。

Bin 389：有“小葛蘭許”之稱，是南澳跨產(chǎn)區(qū)赤霞珠和西拉混釀，用釀造Bin707和葛蘭許用過的橡木桶來陳釀。

2.2 高噴試驗區(qū)及參數(shù)設(shè)計

本次試驗分別在上下游選擇較有代表性的區(qū)域選擇兩個試驗區(qū)。試驗布孔圖如圖3～4所示，試驗區(qū)參數(shù)設(shè)計如表2所示。

圖3 試驗1區(qū)布孔平面圖

圖4 試驗2區(qū)布孔平面圖

表2 高壓旋噴樁試驗擬采用的技術(shù)參數(shù)

2.3 檢測方法、目的及數(shù)量

本工程高壓旋噴樁檢測方法、檢測目的和數(shù)量詳見表3。

表3 高壓旋噴樁試驗樁檢測內(nèi)容和數(shù)量統(tǒng)計表

3 工藝試驗結(jié)果與分析

3.1 施工工效分析

各參數(shù)施工工效見表4。

表4 各參數(shù)施工工效統(tǒng)計表

由表4可知，由于參數(shù)3提升速度最慢，所以工效最低，而參數(shù)4施工工效最高。

3.2 提升速度與灌漿量的試驗結(jié)果與分析

提升速度越慢，灌漿量越大，水泥用量越大，由于填土層的灌漿量大于其他土層，表明土質(zhì)越疏松，灌漿量也越大。

3.3 各參數(shù)灌漿量試驗結(jié)果與分析

參數(shù)3灌漿量最高，即水泥用量最大，試驗1區(qū)中參數(shù)3的平均灌漿量達1 377kg/m，而參數(shù)4的水泥用量最少。

3.4 鉆芯取樣檢測結(jié)果與分析

1)取芯率檢測結(jié)果與分析。經(jīng)實地對24根高壓旋噴樁樁頭的開挖檢驗，從外觀上檢驗高壓旋噴樁的樁徑、樁形、樁身質(zhì)量，實測高壓旋噴樁的樁徑≥800mm，樁型完整。各個參數(shù)的樁體取芯率皆達到80%以上，表明樁身質(zhì)量連續(xù)性較好，綜合評價高壓旋噴樁的樁徑、樁形、樁身質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

2)抗壓強度檢測結(jié)果與分析。兩個試驗區(qū)4個參數(shù)的樁體在各土層抗壓強度都達到3.2MPa以上，最高可達5.4MPa，均達到了作為水泥土樁應有的強度要求，滿足設(shè)計對樁身強度的要求。

3)粘聚力及內(nèi)摩擦角檢測結(jié)果與分析。在不同施工參數(shù)1～4的工況條件下60天齡期時，樁體的抗壓強度指標和三軸抗剪強度同一地層間差異不大。從單個抗剪指標上角度分析，所有加固土層在不同施工參數(shù)條件下的粘聚力指標Cuu均能滿足設(shè)計要求，且遠超設(shè)計指標；內(nèi)摩擦角指標φuu除參數(shù)3與參數(shù)1有個別數(shù)據(jù)未達到設(shè)計指標外，其余參數(shù)的內(nèi)摩擦角指標φuu均能達到設(shè)計要求。

4 灌漿試驗存在問題及改進措施

1)在噴漿過程中，當自下而上噴射接近地表時，噴射孔周邊出現(xiàn)大量的冒漿、冒氣現(xiàn)象，而噴射孔內(nèi)無回漿。這種現(xiàn)象可能會造成串孔現(xiàn)象，影響高噴樁的施工，試驗過程中未及時采取必要的措施。

2)在水泥漿液與土攪拌混合后，由于漿液的析水特性會產(chǎn)生一定的收縮作用，因而造成在固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴。

3)依據(jù)本次試驗發(fā)現(xiàn)在填土層中存在有回填塊石的地層，由于該地層孔隙過大造成漿液回落。

4)當存在較硬的黏土地層時開挖出的樁徑未達到設(shè)計要求的82cm，即存在縮徑現(xiàn)象。

針對上述存在的問題，可采取以下改進措施。

1)對于噴射過程中在接近地表地段出現(xiàn)的噴射孔周邊冒漿、冒氣現(xiàn)象，原因是地表段填土相對疏松造成，為避免出現(xiàn)串孔，應在孔序分兩序施工的同時排序亦分兩序進行，以增大鉆孔間的間距，避免串孔現(xiàn)象的發(fā)生，必要時可分三序進行[2]。

2)旋噴長度比設(shè)計長32cm，或在旋噴樁施工完畢將固結(jié)體頂部鑿去部分，在凹穴部位用混凝土填滿或直接在旋噴孔中再次注入漿液。

3)對存在回填塊石地層的噴射孔在完成噴射后應將臨近噴射孔作業(yè)過程中的回漿引到前面剛完成的高噴樁孔上對回填塊石的地層進行補漿，必要時可填補新鮮的漿液，以避免由于該地層孔隙過大，造成漿液回落出現(xiàn)斷樁[3]。

4)根據(jù)先導孔地質(zhì)情況分析，對于較硬地層可采取定位旋轉(zhuǎn)噴射(不提升)或復噴的擴大樁徑辦法。

5 結(jié) 論

1)4個試驗參數(shù)中，其中參數(shù)3的工效最低，水泥用量最大，不推薦使用，而參數(shù)4的工效最高，水泥用量最少且各項檢測指標皆滿足設(shè)計要求，推薦使用參數(shù)4進行后期大規(guī)模施工。

2)單軸及三軸試驗檢測結(jié)果表明并非提升速度越慢灌漿量越大，則樁體抗壓及抗剪強度越高，主要根據(jù)不同地層所需的水泥置換率而改變，否則將造成浪費或樁體質(zhì)量不合格，所以選擇典型地段進行生產(chǎn)性試驗至關(guān)重要。

3)噴漿過程中灌漿量與提升速度密切相關(guān)，成反比例關(guān)系，在較軟弱(如淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土)的地層中，應適當降低提升速度，加大灌漿量即水泥置換率或采取復噴的方式以保證成樁質(zhì)量。

4)噴漿過程中應密切注意孔口返漿情況，可適當調(diào)整灌漿壓力和流量，確保返漿正常，保證注漿質(zhì)量。

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