淺析道路橋梁建設(shè)中旋噴樁的應(yīng)用

郭宏亮

【摘 要】旋噴樁是把噴嘴似的注漿管放到鉆孔中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，用高壓噴射注入的水泥漿，使水泥漿與附近顆?；炷詈笥不纬蓸?。在道路橋梁施工中的主墩就是采用単壁鋼包圍堤堰在結(jié)合高壓旋噴樁，建筑深水低樁的施工工程。近些年，高壓旋噴樁不斷發(fā)展，也給深水低樁的承臺施工創(chuàng)造了新的方法和技巧。它應(yīng)該受到人們的廣泛應(yīng)用和推廣創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】高壓旋噴樁；水泥漿；主墩建設(shè)；承臺施工

0.前言

深水低樁的承臺施工技術(shù)在我國已經(jīng)得到全面的發(fā)展和應(yīng)用，它的施工原則一般是采用單壁鋼或者是雙壁鋼來圍堰，當(dāng)沉降到預(yù)設(shè)的標(biāo)高處再用混凝土把樁底封實(shí)起來。如果橋下河床的地質(zhì)特性是硬性粘土，那么所建承臺的底部就會處在砂層與亞砂土之間，在透水層中，橋墩的圍堰下沉工作就很難進(jìn)行，尤其是到標(biāo)高處實(shí)施起來更顯得復(fù)雜困難。自從高壓旋噴樁技術(shù)的推行使用，大大方便了這些問題的解決，當(dāng)圍堰和高壓旋噴樁結(jié)合起來后，不但能解決下沉過程中圍堰穿過硬性粘土?xí)r困難的問題，還能一定程度上克服在開挖砂層以及亞砂土層時(shí)遇到的難題。通過實(shí)驗(yàn)證明，這種高壓旋噴樁技術(shù)對于處理淤泥或者淤泥土質(zhì)，以及粘土、沙土和人工填土等方面有著良好的效果。本文針對這一技術(shù)，認(rèn)真分析了在施工過程中高壓旋噴樁的廣泛應(yīng)用技巧。

1.工程概況

（1）工程地質(zhì)情況，在我國，較為常見的一種地質(zhì)情況為，在橋墩附近呈現(xiàn)著松散砂性土、中密度的砂性土、灰色的密實(shí)粗砂和石灰?guī)r等不同順序的排列。根據(jù)地質(zhì)鉆探的相關(guān)資料分析對應(yīng)施工橋梁周圍的地質(zhì)特征，針對橋墩地質(zhì)的不同分布和不同性質(zhì)，認(rèn)真做好記錄，方便以下的實(shí)施工序正常有效進(jìn)行。

（2）各個(gè)土層結(jié)構(gòu)情況。考慮硬性的粘土層特點(diǎn)，詳細(xì)記錄粘土層的承載力和粘土層的厚度，還有它的極限摩擦阻力。分析比較與亞砂土和砂層之間的承載力、土層厚度等。其中硬性粘土層的承載力最大，其次是硬塑性的亞粘土層，但是其平均土層厚度比堅(jiān)硬性的粘土層厚度大，然后是亞砂土層，還有巖層等。

（3）水文情況。在進(jìn)行水文情況考察時(shí)，不可忽略的是對于正常洪水位和枯水位的考慮。當(dāng)然，橋梁的主墩處于河水里，所以，要詳細(xì)分析河下土層性質(zhì)，并認(rèn)真記錄各個(gè)相關(guān)的測量數(shù)值，比較不同地質(zhì)的不同作用。一般所提到的粘性土是不透水的土層，而只有砂層和亞沙層是透水層，這一透水層同河水之間存在互補(bǔ)的關(guān)系。

2.施工方案

在進(jìn)行基坑開挖之前，往往通過對基坑周圍的各種不利的土質(zhì)進(jìn)行鉆孔，利用高壓旋噴樁技術(shù)對地下土層實(shí)現(xiàn)壓漿，使各旋噴樁之間能夠通過水泥漿連接起來形成不斷連續(xù)的實(shí)體結(jié)構(gòu)，在這一施工目的的指導(dǎo)下，施工人員可以對施工的方案得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

2.1圍堰選用

其他地方設(shè)置単壁鋼圍堰。另外要充分考慮圍堰的自身重量，根據(jù)地質(zhì)的情況圍堰下沉設(shè)計(jì)合適的高度，進(jìn)而使用高壓旋噴樁來建設(shè)承臺。需要注意的是承臺和旋噴樁之間的邊緣距離要規(guī)范合理，相鄰的旋噴樁的距離也有規(guī)定，按照相關(guān)規(guī)定實(shí)施該項(xiàng)工程，在承臺的周圍形成一定封閉的墻體，根據(jù)現(xiàn)場的情況及時(shí)調(diào)整有關(guān)程序項(xiàng)目。

2.2高壓旋噴樁設(shè)計(jì)

①高壓旋噴樁的布設(shè)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，樁的布設(shè)任務(wù)艱巨又偉大，這一基礎(chǔ)裝置的創(chuàng)建是整個(gè)工程正常進(jìn)行的前提，所以，要高度重視這一工作環(huán)節(jié)。沿著圍堰的外側(cè)亞砂土層上布設(shè)兩排旋噴樁，在砂層區(qū)域內(nèi)布設(shè)三排，對于樁和圍堰的距離和樁與樁之間的距離要嚴(yán)格按照規(guī)格進(jìn)行精確測量布置。另外，樁的長度和樁的直徑也有對應(yīng)的要求，其中，樁的頂尖處進(jìn)入硬塑性的亞粘土的長度要大于一米。經(jīng)過各種計(jì)算，一定要樁的受力都符合標(biāo)準(zhǔn)。

②高壓旋噴樁的工作原理。鉆機(jī)是高壓旋噴樁的重要組成部分，當(dāng)鉆機(jī)鉆到計(jì)劃涉及中的標(biāo)準(zhǔn)高度時(shí)，高壓旋噴機(jī)就會將注漿管下放到孔的底部，值得注意的是這個(gè)注漿管需要安裝水平的噴嘴，在到達(dá)孔底以后，高壓設(shè)備就會利用噴嘴把注漿管中的漿液以強(qiáng)壓力作用噴射出去，進(jìn)而沖擊、切割土體，還能與土體進(jìn)行混合攪拌活動。已經(jīng)充分均勻攪拌的混合體隨著注漿管的高速旋轉(zhuǎn)和向上提升，形成我們所需的圓柱體式的樁體。漿液與土體混合之后經(jīng)過許多物理化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，逐漸凝結(jié)形成樁，最終實(shí)現(xiàn)對橋梁的支護(hù)作用，還有特定的止水功能。

③設(shè)計(jì)要求。高壓旋噴樁的設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)一定的地區(qū)差異，綜合考慮地質(zhì)類型和地下水位等條件。常見的旋噴樁設(shè)計(jì)類型有單管設(shè)計(jì)、雙管設(shè)計(jì)和三管設(shè)計(jì)。另外要求高壓旋噴樁的帷幕部位上，砂層和亞砂土層的滲透系數(shù)達(dá)到規(guī)格數(shù)值，樁體的抗壓力度取值也合乎要求。

3.施工工藝流程

3.1施工流程順序

在橋梁建筑中對于高壓旋噴樁的工作工藝流程要求很嚴(yán)格，首先，鉆機(jī)準(zhǔn)備工作充分，然后進(jìn)行排孔工作，每排孔的設(shè)計(jì)施工要分序進(jìn)行。如果單孔噴射沒有影響到臨孔的施活動，那么就能依次進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高度的孔高。其次，把垂直方向的噴嘴進(jìn)行封堵，下噴射管：鉆孔經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行高壓噴射注漿，下噴射管前檢查以下事項(xiàng)。（1）測量噴射管長度，測量噴嘴中心線是否與噴射管方向箭一致，噴射管應(yīng)標(biāo)識尺度。（2）將噴頭置于高壓水泵附近，試壓管路應(yīng)小于20m，試噴調(diào)為設(shè)計(jì)噴射壓力。（3）施工時(shí)下噴射管前進(jìn)行地面水、氣、漿試噴，即設(shè)計(jì)噴射壓力+管路壓力。（4）設(shè)計(jì)噴射壓力+管路壓力為施工用的標(biāo)準(zhǔn)噴射壓力，更換噴嘴時(shí)重新調(diào)試。（5）擺噴施工下噴射管前，應(yīng)進(jìn)行地面試噴并調(diào)準(zhǔn)噴射方向和擺動角度。（6）地面試噴經(jīng)驗(yàn)收合格后，下入噴射管時(shí)，應(yīng)采取措施防止噴嘴堵塞。（7）孔內(nèi)沉淀物較多時(shí)，應(yīng)事先準(zhǔn)備黏土泥漿，下噴射管時(shí)邊沖入泥漿邊下管。（8）鉆孔當(dāng)采用套管護(hù)壁時(shí)，下入噴射管后，拔出護(hù)壁套管。（9）當(dāng)采用振沖沉管時(shí)，必須滿足以上要求。（10）當(dāng)噴射管下至設(shè)計(jì)深度時(shí)，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，準(zhǔn)備開噴。1）高壓噴射注漿施工工序應(yīng)先分排孔進(jìn)行，每排孔應(yīng)分序施工。當(dāng)單孔噴射對鄰孔無影響時(shí)，可依次進(jìn)行施工。單管法非套接獨(dú)立的旋噴樁不分序，依次進(jìn)行施工。2）高壓噴射注漿旋、擺、定噴射結(jié)構(gòu)形式，對套接、搭接、連接、“焊接”孔與孔應(yīng)分序施工。然后，進(jìn)行漿液的攪拌程序，這一環(huán)節(jié)要求攪拌機(jī)與灌漿泵在各方面都必須互相適應(yīng)，保證漿液攪拌的均勻連續(xù)性，并且保證高壓噴射滿足及時(shí)的漿液的供應(yīng)量。最后，設(shè)計(jì)墩頂，進(jìn)而完成主墩的沖洗和移位工序。

3.2施工順序

先試樁，充分了解旋噴效果，確定施工的參數(shù)。然后進(jìn)行高壓旋噴樁施工操作，確保樁體之間的咬合質(zhì)量。最后質(zhì)量檢驗(yàn)。

3.3施工參數(shù)選擇

泵壓：20Mpa噴嘴直徑及數(shù)量：2.3mmx1～2.4mmx1

流量：37～40L/min 鉆桿升速：粘性土30/min

砂性土15/min鉆桿轉(zhuǎn)速：粘性土30r/min

砂性土15r/min 水灰比：1.1～1.2

水泥：普32.5，每米水泥用量125Kg/m

（1）施工前在場地內(nèi)選擇與工程條件相類似地段，進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)確定施工工藝參數(shù)。

（2）為工程全面開工準(zhǔn)備，先選擇工程中少量部分進(jìn)行試驗(yàn)性施工確定施工工藝參數(shù)。

（3）施工中發(fā)現(xiàn)使用的技術(shù)參數(shù)有問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行修正和調(diào)整施工工藝參數(shù)。

4.小結(jié)

我國公路橋梁的主墩建設(shè)逐漸取得良好的效果，尤其是旋噴樁的使用不僅節(jié)約了施工的時(shí)間還解決了很大圍堰中所遇到的如硬性粘土下沉等困難。能夠取得廣大的經(jīng)濟(jì)效益，值得廣泛的推廣應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]郭慶清，陳月順，夏焰光.高壓旋噴樁在含承壓水砂質(zhì)粉土和粉砂土加固中的應(yīng)用研究[J].建筑技術(shù)，2009（05）.

[2]石建磊，張杰，唐世杰.高壓旋噴樁在軟基加固中若干問題探討[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2009（01）.