淺談旋噴樁在濕陷性黃土中的應(yīng)用

張小寧

摘要：介紹單管法旋噴樁在西康二線一不良地質(zhì)地段（非自重濕陷性黃土）中的應(yīng)用，重點(diǎn)闡述單管法旋噴樁的施工工藝和出現(xiàn)問(wèn)題的原因和處理方法。

關(guān)鍵詞：高壓噴射注漿 濕陷性黃土 施工

在工程項(xiàng)目施工過(guò)程中，高壓旋噴作為一種高壓噴射注漿法，其應(yīng)用范圍比較廣。通過(guò)高壓噴射注漿法進(jìn)行施工時(shí)，通常情況下借助工程鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，并且將鉆孔作為導(dǎo)孔。在施工時(shí)將注漿管插入到相應(yīng)的土層中，然后將水泥漿（或水）以高壓流的形式射出，進(jìn)而在一定程度上對(duì)土體進(jìn)行沖擊、切削處理。土體在噴射流的作用下，進(jìn)一步遭到破壞，從土層中剝落土顆粒，進(jìn)而在一定程度上與水泥漿形成混合漿液。

1 濕陷性黃土的工程性質(zhì)

1.1 濕陷性黃土的定義 所謂濕陷性黃土是指黃土在壓力的作用下受水浸濕，使得自身的土結(jié)構(gòu)遭到破壞，在這種情況下產(chǎn)生顯著附加下沉。對(duì)于濕陷性黃土一般可以分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩種。

1.2 濕陷性黃土的物理性質(zhì) ①顆粒組成：在顆粒組成方面，由于黃土的地質(zhì)時(shí)代不同而存在一定的差異。②干容重：濕陷性黃土的變化范圍在11～16.9KN/m3之間。③孔隙比：變化范圍在0.85～1.24之間。④天然含水量：濕陷性和承載力受天然含水量的影響和制約。⑤飽和度：濕陷性黃土的飽和度在15%～77%之間變化。⑥液限：是決定黃土性質(zhì)的另一個(gè)重要指標(biāo)。

1.3 濕陷性黃土的力學(xué)性質(zhì) 黃土的含水量和密實(shí)程度等因素決定著土體的抗剪強(qiáng)度，通常情況下，含水量越低，密實(shí)程度越高，那么這種黃土的抗剪強(qiáng)度也就越大。與塑限相比，當(dāng)黃土的天然含水量比較低時(shí)，水分變化嚴(yán)重影響其強(qiáng)度，土的內(nèi)摩擦角和黏聚力隨含水量的增加都會(huì)顯著降低。

2 施工工藝

2.1 試樁 旋噴樁正式施工之前，按設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求進(jìn)行試樁。試樁目的：通過(guò)試樁以確定提升速度等各種施工參數(shù)，驗(yàn)證旋噴均勻程度及成樁直徑，了解下鉆及提升的阻力情況，針對(duì)場(chǎng)地的不同特點(diǎn)采取相應(yīng)的施工工藝，試樁實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選擇不同的軟弱地層和不同的樁長(zhǎng)地段分別進(jìn)行。

2.2 場(chǎng)地平整 正式進(jìn)場(chǎng)施工前，進(jìn)行管線調(diào)查后，平整場(chǎng)地，清除地上地下一切障礙物，場(chǎng)地低洼時(shí)應(yīng)回填粘性土料，夯實(shí)，地表過(guò)軟時(shí)應(yīng)采取防止施工機(jī)械失穩(wěn)的措施；基底以下有淤泥時(shí)，應(yīng)將淤泥挖除，場(chǎng)地平整至工點(diǎn)設(shè)計(jì)要求的高程和寬度。

2.3 樁位放樣 在進(jìn)行鉆孔施工前，旋噴樁施工的控制點(diǎn)通過(guò)全站儀進(jìn)行測(cè)定，并且對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，通過(guò)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)驗(yàn)線合格后，需要對(duì)樁位利用鋼尺、測(cè)線等進(jìn)行實(shí)地布設(shè)。

2.4 修建排污和灰漿拌制系統(tǒng) 在返漿量方面，在進(jìn)行旋噴樁施工時(shí)，通常情況下在10～20%，一般情況下通過(guò)沉淀池處理這些廢漿液，廢漿液通過(guò)沉淀進(jìn)行處理后，根據(jù)場(chǎng)地條件對(duì)產(chǎn)生的清水進(jìn)行無(wú)公害排放。

2.5 鉆機(jī)就位 在進(jìn)行施工時(shí)，當(dāng)鉆機(jī)就位后，對(duì)樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平處理，同時(shí)調(diào)整樁機(jī)的垂直度，在一定程度上確保鉆桿與樁位一致，其偏差控制在10mm。

2.6 引孔鉆進(jìn) 在鉆孔過(guò)程中，需要將噴管插入底層預(yù)定的深度，在對(duì)鉆孔進(jìn)行插管時(shí)，可以邊射水，邊插管，進(jìn)而在一定程度上防止泥沙堵塞噴嘴。

2.7 旋噴提升 在進(jìn)行旋噴時(shí)，需要將噴射注漿管插入到土層中，同時(shí)與水泥漿泵進(jìn)行連接，旋噴時(shí)需要按照由下向上的順序進(jìn)行旋噴，同時(shí)清理排出泥漿。

2.8 注意事項(xiàng) ①地面噴射：對(duì)噴射裝置，以及氣、漿發(fā)生裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行檢驗(yàn)。②開(kāi)噴：按照設(shè)計(jì)深度下放噴射管，同時(shí)拌制水泥漿液，并進(jìn)行供漿、供水為開(kāi)噴做準(zhǔn)備。③對(duì)于高噴灌漿來(lái)說(shuō)，需要保持全孔連續(xù)作業(yè)，重復(fù)噴射灌漿長(zhǎng)度要超過(guò)0.3m。④在進(jìn)行高噴灌漿時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)壓力突降或驟增的現(xiàn)象，在這種情況下，需要查明孔口回漿濃度和回漿量異常的原因，然后做出及時(shí)的處理。⑤當(dāng)孔內(nèi)漏漿比較嚴(yán)重時(shí)，提升操作要立即停止，將粗砂、土等堵漏材料沖填到孔內(nèi)，進(jìn)一步降低水壓力、流量等。⑥正常供漿時(shí)，孔口的回漿密度一般會(huì)變小，當(dāng)設(shè)計(jì)要求不能滿(mǎn)足時(shí)，需要適當(dāng)增加進(jìn)漿密度。⑦在進(jìn)行灌漿時(shí)，如果發(fā)生串漿，這時(shí)需要對(duì)被串孔進(jìn)行填堵處理，繼續(xù)對(duì)串漿孔進(jìn)行高噴灌漿處理。⑧在進(jìn)行旋噴注漿時(shí)，需要對(duì)冒漿情況進(jìn)行觀察，進(jìn)一步了解土層的性質(zhì)和旋噴效果，同時(shí)對(duì)噴射參數(shù)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。⑨噴漿要連續(xù)進(jìn)行，因故障停止高噴灌漿在恢復(fù)施工時(shí)，如果停機(jī)時(shí)間小于40分鐘，在這種情況下重新下入0.5m后進(jìn)行開(kāi)噴、提升操作。⑩在施工過(guò)程中，需要對(duì)高噴灌漿的各項(xiàng)參數(shù)、漿液材料用量、異常情況及處理措施等信息進(jìn)行如實(shí)記錄。

2.9 鉆機(jī)移位 由施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)看樁體的特征與性質(zhì)主要由以下因素決定：①土的類(lèi)別及其密實(shí)程度；②高壓噴射注漿方法；③注漿材料及水灰比；④?chē)娚浼夹g(shù)參數(shù)。

高壓旋噴樁的設(shè)計(jì)是以實(shí)際地層做以最有保證設(shè)計(jì)而定。因?yàn)樾龂姌妒菍儆谟筛邏簢娚渌酀{與原土混合而換填原土層所以損失系數(shù)沒(méi)必要計(jì)算。

3 常見(jiàn)問(wèn)題的原因分析

3.1 固結(jié)體強(qiáng)度不均勻、縮頸

3.1.1 產(chǎn)生原因。①在對(duì)噴射方法、機(jī)具等進(jìn)行選擇時(shí)，沒(méi)有對(duì)地質(zhì)條件等因素進(jìn)行中和考慮。②漿設(shè)備發(fā)生故障，導(dǎo)致施工的灌漿操作出現(xiàn)中斷。③拔管速度、旋轉(zhuǎn)速度不合理，導(dǎo)致樁身直徑不一致，漿液不均勻。④在強(qiáng)制攪拌噴射的漿液與切削的土?；旌衔飼r(shí)，出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。⑤當(dāng)粘性土較硬時(shí)，產(chǎn)生頸縮。

3.1.2 預(yù)防措施及處理方法。①在選擇噴漿方法和機(jī)具時(shí)，需要對(duì)設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)條件等因素進(jìn)行綜合考慮。②進(jìn)行噴漿前，需要進(jìn)行壓漿壓氣試驗(yàn)，確保灌漿連續(xù)進(jìn)行。③在灌漿過(guò)程中，需要根據(jù)固結(jié)體的實(shí)際情況，對(duì)噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度、提升速度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。④通過(guò)定位旋轉(zhuǎn)噴射或復(fù)噴的擴(kuò)大樁徑的辦法對(duì)易出現(xiàn)縮頸部位及底部不易檢查處進(jìn)行處理。⑤對(duì)漿液的水灰比、稠度等進(jìn)行控制。⑥為了確保噴漿效果，需要對(duì)噴嘴的加工精度、位置等進(jìn)行嚴(yán)格要求。

3.2 壓力上不去

3.2.1 產(chǎn)生原因。①安全閥、管路安接頭處密封圈存在泄漏現(xiàn)象。②泵閥出現(xiàn)損壞，油管漏油。③安全閥的安全壓力過(guò)低。

3.2.2 預(yù)防措施及處理方法。當(dāng)壓力上不去時(shí)，這時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行檢查，檢查后壓力自然上升，同時(shí)以清水進(jìn)行調(diào)壓試驗(yàn)。

3.3 壓力驟然上升

3.3.1 產(chǎn)生原因。①堵塞噴嘴。②清洗高壓管路不徹底，進(jìn)而在一定程度上導(dǎo)致管路被漿液沉淀等雜物堵塞。③出漿管路被堵塞。

3.3.2 預(yù)防措施及處理方法。①停機(jī)檢查，尋找原因。②清除堵塞后進(jìn)行旋噴。

3.4 鉆孔沉管困難偏斜、冒漿

3.4.1 產(chǎn)生原因。①地下存在埋設(shè)物，地面不平，導(dǎo)致鉆桿發(fā)生傾斜。②與實(shí)際需要量相比，注漿量相差較多。③有效噴射范圍與注漿量不相適應(yīng)，與旋噴固結(jié)所需漿液相比，注漿量比較大。

3.4.2 預(yù)防措施及處理方法。①放樁位點(diǎn)時(shí)應(yīng)釬探，如果地下存在埋設(shè)物，在這種情況下需要對(duì)其進(jìn)行清除或移動(dòng)樁鉆孔點(diǎn)。②噴射注漿前，需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，鉆桿應(yīng)垂直傾斜度探制在0.3%。③利用側(cè)口式噴頭，減小出漿口孔徑并提高噴射能力。④對(duì)水泥漿液的配合比進(jìn)行控制。⑤通過(guò)采用在漿液中摻加適量的速凝劑的方式，對(duì)冒漿的現(xiàn)象進(jìn)行處理，進(jìn)一步縮短固結(jié)時(shí)間，在一定土層范圍內(nèi)使?jié){液凝固。⑥通過(guò)提高噴射壓力、縮小噴嘴孔徑、加快提升和旋轉(zhuǎn)速度的方式，對(duì)冒漿量過(guò)大的現(xiàn)象進(jìn)行處理。

3.5 固結(jié)體頂部下凹 ①產(chǎn)生原因?；旌蠑嚢杷酀{液、土的混合物后，由于漿液具有析水性，在這種情況下會(huì)產(chǎn)生收縮，進(jìn)而在一定程度上導(dǎo)致固結(jié)體頂部發(fā)生凹穴。②預(yù)防措施及處理方法。與設(shè)計(jì)長(zhǎng)度相比，旋噴長(zhǎng)度要超出0.3～1.0m，或者完成旋噴樁操作后，鑿去固結(jié)體頂部部分，利用混凝土填滿(mǎn)凹穴部位，或者在旋噴孔中直接注入漿液。

4 結(jié)論

本文闡述用單管法高壓旋噴樁處理濕陷性黃土地基的一個(gè)實(shí)例，使黃土地基進(jìn)一步滿(mǎn)足工程要求的承載力。結(jié)論如下：①大體地了解濕陷性黃土的定義和力學(xué)性質(zhì)；深刻地認(rèn)識(shí)了黃土相關(guān)工程性質(zhì)。②深入理解了處理地基的目的、地基處理的核心、地基處理方案等。③對(duì)濕陷性黃土地基，通過(guò)高壓旋噴樁進(jìn)行有效的處理，在一定程度上使其滿(mǎn)足工程要求的承載力，并且地基沉降在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。④清楚地認(rèn)識(shí)了高壓旋噴樁的施工工藝流程，熟悉了旋噴樁施工過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題的原因分析和處理方法。

參考文獻(xiàn)：

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