公路橋梁基礎施工旋噴樁技術研究

俞建軍

（上饒市弋陽公路事業發展中心，江西 弋陽 334400）

0 引言

我國的地域面積非常廣闊，不同區域的地基條件相差很大，土質有較大不同。公路橋梁基礎施工關系到工程運行的安全性和穩定性，對于交通安全影響比較大。應用旋噴樁技術處理軟土地基效果比較好，直接破壞土體結構，注入的漿液與原土體充分混合，形成強度性能達標的固結體，實現土體的加固效果，具備防滲性，促進結構性能的提升。目前在公路橋梁基礎施工中，旋噴樁技術應用效果比較明顯，達到安全、可靠性的要求，從而滿足工程的運行標準。

1 旋噴樁技術的作用

高壓旋噴樁在施工中，主要的施工器具是鉆機、注漿管、高壓泵等設施，通過高壓射流與漿液攪拌等方式，達到土體固結的效果。我國在20世紀70年代開始引入旋噴樁技術，應用的范圍比較大，實現地基加固、路面沉降處理、隧道支護等工作，具有非常高的實際應用價值，對工程領域的發展產生積極的作用。旋噴樁技術的作用包括以下方面。

第一，樁體作用。如果樁體長度大于土體的剛度與強度，并且表面比較粗糙，承載性能提升比較明顯。在很多情況下，應用旋噴樁技術可以全面提升地基的承載力，減少地基沉降的問題，提高橋梁項目的穩定性。

第二，墊層作用。較之天然的地基，應用旋噴樁技術，結構應力的提升較為明顯，應用價值比較高，提高總體性能。

第三，加速固結。地基土發生固結作用和排水、變形都存在直接關系。應用旋噴樁技術，會快速完成土體的固結處理，提高結構的抗剪性能，達到良好的支護效果，促進綜合利用價值的提高。

第四，加筋作用。從樁體加筋方面的施工效果來看，應用旋噴樁技術提升結構的抗剪性能，支護效果比較好。

第五，提升防滲性。水泥固化土會形成特殊的水泥—土骨架的結構形式，減小滲透系數，從而形成硬度較高的整體結構，防滲性好，綜合性能提高比較明顯[1]。

2 公路橋梁中旋噴樁技術類型與適用條件

2.1 旋噴樁技術類型

從噴射方法分析，目前的旋噴樁技術主要包含下述類型。

2.1.1 單管法

該方法的應用歷史比較悠久，自從20世紀70年代開始應用，通過噴射高壓漿液沖擊破壞巖土體，按照要求進行注漿管提升、旋轉，漿液與土體攪拌處理，形成性能合格的固結體，結構的質量符合要求。因為漿液具備特殊性能，在壓力比較大的情況下，容易發生堵管的問題，造成水泥漿液的黏性比較高。從高壓泵噴射出去后，壓力會降低，所以必須提高注入壓力，將其控制在20～30MPa。即使如此也難以達到質量標準，無法挽回壓力損失，對于整個樁基礎施工帶來負面影響。

2.1.2 雙重管法

該方法主要是利用雙通道二重注漿管進行高壓注漿施工，發揮壓縮空氣的作用，避免壓力損失，獲得直徑符合要求的樁體結構。根據現場的實際情況需要，雙重管法制作的固結體直徑一般為0.5～1.9m，性能提升比較明顯。

2.1.3 三重管法

相比雙重管法，三重管法會增加一根噴水管，高壓水和壓縮空氣形成高壓射流進行土體切割，再應用水泥漿液填充處理，制作成為整體的樁基礎結構。水流為牛頓流體，黏性比較小，壓力損失也比較小，不會發生堵管的問題，壓力滿足實際應用的需要。根據目前工程的實際經驗，該方法的固結體直徑可以達到0.9～2.5m。

2.1.4 多孔管法

這一方法和三重管法的施工方式基本相同，也是利用高壓水、高壓漿液完成施工，實現空氣的壓縮處理，其主要區別是鉆桿設有速凝劑入口，根據需要調節速凝劑的比例，以縮短凝結時間，同時安裝壓力傳感器，快速掌握壓力參數，為現場的施工管理和控制提供基礎。該方法的固結體直徑在2.0～4.0m之間，結構性能提升比較明顯[2]。

2.2 旋噴樁技術適用條件

2.2.1 適用土質條件

在多種土質條件下，旋噴樁技術都能滿足使用的需要。如果現場勘測發現大量塊石、植物根莖、有機質等物質，導致噴射流的強度受到損失，影響注漿的施工效果。對于現場存在較多碎石或者礫石的情況，在體積比較大的情況下，注漿施工達到滲透的效果，結構性能合格。在內部植物纖維含量較多并且直徑比較大的情況下，漿液無法切割進入，雖然能夠穿越纖維的孔隙，形成固結體結構，但是均勻性比較差，導致結構性能不合格。此外，對于沒有填充物的巖溶地段、腐蝕嚴重的地基，或者地下水含量比較高，禁止應用旋噴樁技術，否則將會影響工程質量。

2.2.2 工程適用范圍

除了地基加固性能比較優越之外，旋噴樁技術的應用比較方便，現場施工便捷，且施工成本比較低，應用范圍比較大，對于多種工程結構形式都能滿足要求，具備較高的應用價值。

3 旋噴樁技術在公路橋梁中的應用

在工程建設施工中，應用旋噴樁技術，對現場進行全面勘查和分析極為重要，根據土質的類型、旋噴漿液的配比、加固時間、技術標準等，確定最佳施工工藝，滿足施工的標準要求。選擇橋梁工程作為案例，分析旋噴樁技術的應用效果。

3.1 工程概況

某橋梁工程項目長780m，橋梁地質性質為粉質黏土與軟土。根據設計方案的要求，選擇應用三重管法進行高壓旋噴樁注漿施工，實現基層支護。在施工前，進行漿液的配置，應用P·O32.5普通硅酸鹽水泥制作。在高壓旋噴樁施工中，加強以下參數控制：水泥加入比例、水灰比、注漿壓力、氣壓、轉速、鉆桿提速等。項目實施前，進行各項試驗，根據試驗結論，確定現場施工技術參數，確保單根旋噴樁加固半徑超過400mm，并且水泥加入比例合格，達到結構防滲性要求。

3.2 高壓旋噴樁施工參數

高壓旋噴樁施工前，對水泥、外摻劑等材料進行全面的檢查，并檢查和控制樁位、壓力表、旋噴設備的性能，各項性能符合要求，且滿足現場施工需要。在現場施工環節，嚴格執行施工工藝方案，加強施工技術參數的控制，做好現場規范化施工管理。在施工完成后，及時進行質量檢查，保證質量、承載性能合格。

3.2.1 水泥摻量

在高壓旋噴樁現場施工中，水泥摻量是最為關鍵的技術參數，該項目設定為300kg/m3。根據高壓旋噴樁加固原理分析發現，為了在土體結構內注入足夠的水泥材料，應加強噴射流的切割控制。如果不能達到要求，導致結構的性能不合格，難以滿足工程的技術標準。

3.2.2 氣壓

該項目現場施工采用三重管法，將漿液、氣體、高壓水同時噴射到內部，氣流可以快速完成噴射切割處理。經過試驗分析，確定該項目空壓機參數值最大為0.7MPa。

3.2.3 漿液壓力

在該項目實施中，對于現場的漿液壓力與土體加固半徑進行原位試驗，得出表1的數據。

表1 高壓旋噴加固半徑與漿液壓力關系試驗結果

3.2.4 水灰比

在水灰比較小的條件之下，現場采取壓力超過20MPa的高壓噴射方式，容易發生堵管的情況，而漿液黏度越高，導致噴射壓力流失越嚴重，加固作業的范圍難以滿足工程的標準要求。如果水灰比比較大，水泥混凝土的固結強度減小，導致固結性能無法滿足要求。根據項目現場的施工要求，確定相應的技術參數，水灰比設定為1.0，并采用快速施工方式，避免漿液存放時間較長，黏度升高的問題。

4 旋噴樁技術工藝分析

4.1 準備工作

根據施工現場的要求進行封閉處理，使用挖掘機現場開挖作業，并及時平整場地，攤鋪碎石，還要布置排水結構。

4.2 測量定位

按照設計方案的要求，現場施工人員應用全站儀、GPS定位儀確定樁位，并應用竹簽或者油漆進行標記處理，周邊設置控制樁，以達到結構施工的精度要求。

4.3 機具調整就位

現場根據需要安裝機具，并根據施工的標準要求調整，避免對施工造成不利的影響。應用吊錘、水平尺等調整機具的安裝位置，進行結構校準，水平度、垂直度完全達到工程標準。為了確保平面位置精度合格，施工人員應用先進設備進行校準，樁中心與孔位重合，偏差在5cm以內。機具調整完成后，通過低壓注水試驗方法確定噴嘴是否暢通、壓力是否合格，以符合工程的施工標準。

4.4 鉆孔、插管

再次進行鉆桿檢查，達到暢通性要求，長度尺寸合格，密封性達標。接管操作時，按照工序檢查。鉆進施工后，穿越上部的淤泥層結構，使用噴射管完成噴射，也可以采取振動貫入的處理方式。根據工藝方案的要求，壓力為0.5～1.0MPa，達到設計標高后，即可停止作業[3]。

4.5 配置水泥漿

打樁機進入施工現場，即可進行水泥漿的混合處理。在施工前，進行漿液的配置，使用普通硅酸鹽水泥制作，水灰比為（0.8∶1）～（1.5∶1）。如果現場施工條件比較特殊，可以及時調整水灰比，以符合現場施工精度的要求。在水泥漿液的制作環節，進行攪拌處理，合理控制各種材料的比例，用稱量方式確定材料的用量，以滿足結構的配比要求，且均勻性合格。在投入使用之前，進行過篩處理，使用孔徑0.8mm的篩網，達到施工的標準要求。現場連續攪拌處理，準備充足的施工材料，避免影響工程的施工效果。

4.6 噴射注漿

現場施工開始前，應對設備、管路進行全面檢查，并開展高壓水試驗工作，達到要求才能繼續進行噴射注漿施工。嚴格執行工藝參數的標準，加強各個環節的控制，噴漿管達到規定標高后，停止旋轉處理，且壓力達到規定的標準，以符合工程的質量要求。如果現場施工發生故障，應立即停止作業，并調整施工方案，排除故障，以滿足工程的施工要求。噴漿工作全部結束后，由于存在收縮、凹陷的問題，及時補充灌入施工，達到結構完整性的標準。

4.7 樁頭部分處理

旋噴施工到樁頂3.0m的位置，要減慢提升的速度，提升到距離樁頂0.5m的位置后，應減小注入的壓力，以確保結構的安全性與完整性。

4.8 回收器具并移位處理

在現場施工結束后，使用清水進行管道的清理，預防發生堵管。測量管道的長度，確定是否滿足后續環節的施工要求，符合要求后，隨著樁機移動到下一施工位置，重復上述流程[4-5]。

5 應用旋噴樁技術施工效果

在該工程高壓旋噴樁施工中，設定水灰比1.0、注漿壓力25MPa、氣壓0.7MPa，施工工藝參數合理。應用高壓旋噴樁作業方式，將合格的水泥漿液注入土體，促進加固效果的提升，樁體的性能合格。在施工后，采用鉆芯取樣的方式檢查，各項性能符合要求，完全滿足設計標準的要求，為后續工程的建設施工提供基礎條件。

6 結語

綜上所述，旋噴樁技術是一種先進的施工技術，完全可以滿足橋梁工程的建設需要，達到工程的施工標準，操作方便、施工速度快、成本較低，明顯提升橋梁性能。分析實際工程案例，考慮到現場的施工情況，確定合適的技術參數，加強現場施工工藝控制，保證每項措施都處于可控的范圍內，提高施工質量水平，確保公路橋梁的運行效果合格。