高压旋喷桩在软土地基处理工作中的方法及应用

高压旋喷桩在软土地基处理工作中的方法及应用
摘要：佛山市北滘至均安公路主干线与南国路交叉处设置为一处互通式立交，即番村互通式立交,本工程路基有部分软土地基需处理。

本文通过该案例浅谈公路施工中的软土地基采用高压旋喷桩处理的方法及应用。

关键词：软土地基；高压旋喷桩；应用；地基处理
Abstract: foshan beijiao to all main road with austral highway, intersections set to one place HuTongShi overpass, namely the village HuTongShi overpass, the project in a portion of the subgrade of soft ground to be processed. This article through the case study on highway construction of soft soil foundation of the high pressure jet grouting pile processing methods and application.
Key words: soft soil foundation; High pressure jet grouting pile; Application; Foundation treatment
引言：随着公路建设迅速发展，各种新工艺、新技术、新方法在软土路基的处理中得到空前运用，一旦处理方法选择不当，或是施工质量不过关，极易使公路路基在后期发生不同程度的沉降进而引起各种道路质量病害。

利用高压旋喷技术加固公路软土地基得到高速公路建设者的重视，它是在化学注浆法的基础上采用高压射流切割技术发展而来的。

高压喷射注浆设备简单、体积小、占地少、高度仅为3.0～4.Om，能在狭窄和低矮的现场施工，可在不停止生产运营及不中断吊车运行的厂房车间内施工，操作方便、材料便宜、效率高、质量易于控制、加固效果好等优点。

一、工程概况：
佛山市北滘至均安公路主干线与南国路交叉处设置为一处互通式立交，即番村互通式立交,立交采用部分苜蓿叶＋半直连式立交形式。

本项目位于珠江三角洲冲积平原，偶有微丘出露，海拔高度一般在1.5～3.8m之间。

地势平坦，鱼塘密布，河涌、沟渠纵横交错。

公路沿线除河流堤坝、鱼塘塘埂、道路路基以及村镇附近表层覆盖有厚度不等的第四系人工杂填土外，其余地段表层多分布有淤泥质土、亚粘土、淤泥等不良土质。

二、高压旋喷桩对软土地基的加固原理及主要特征
高压旋喷桩系利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速(1 5～30cm／min)徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度(0，5～8，0MPa)的圆柱固结体(即旋喷桩)，从而使地基得到加固。

加固原理：
旋喷注浆法是利用钻机把注浆管置入土层的预定深度，浆液经高压设备的作用从注浆管的旋转的特殊喷嘴喷出，形成高压喷射流强力；中击切削土体，土体在高压喷射流的强大动压等作用下，发生强度破坏，土颗粒从土层中剥落下来，与水泥浆搅拌形成混合浆液。

一部分细颗粒随混合浆液冒出地面，其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力的作用下，按一定的浆土比例和质量大小，有规律的重新排列。

这样从下向上不断地喷射注浆，混合浆液凝固后，在土层中形成具有一定强度的固结体，与桩间土一起构成复合地基，从而改善土的变形性质，提高地基抗剪强度，从而达到加固地基的目的。

主要特征：
高压喷射注浆技术施工压力已达40MPa，故可分为高压与超高压两种工法，施工深度可达25m～40m，加固体最大直径可达2m ，且强度稳定。

旋喷桩主要用于软土地基中进行加固、减少地基土变形，高压旋喷注浆法还可根据土质条件及管路数目，分为单管法、二重管法、三重管法和多重管法。

旋喷法可控制加固范围，能够连成一片，旋喷成垂直桩、水平桩和斜桩，也可制成一定间距的桩柱体，只要适当调配硬化剂的用量便能使各个施工对象得到相应的强度。

三、旋喷桩处理软土地基的施工
施工工艺：
旋喷施工工艺流程钻孔就位。

旋喷注浆施工前先要将钻机安置在设计孔位上，并作水平校正，使钻头对准孔位中心，并确保钻孔达到设计要求的垂直度(倾斜度不得超过1，5％)。

1、钻孔；为将旋喷注浆喷嘴插入预定的地层中还应进行钻孔施工，根据具体的地质情况、加固深度、机具设备等条件来选择钻孔施工方法。

2、插管；钻孔完毕后将旋喷注浆管插入地层预定的深度。

在下管之前必须进行地面试喷检验喷射装置及气、浆发生装置是否正常。

在插管过程中，可边射水、边插管，以防止泥砂堵塞喷口，但水压一般不超过1Mpa 因为水压过高易引起孔壁坍塌。

3、旋喷作业；喷射注浆前要检查高压设备和管路系统注浆量和压力应满足设计的要求，各通道和喷嘴内不得有杂物，管路系统的密封圈必须良好。

当旋喷管插入预定深度之后，检验喷射方向、摆动角度，进行地下试喷，一切正常后即可自下而上进行喷射工作。

开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0，1 m，并且送浆要均匀，以防固结体脱节：若喷射注浆过程中出现钻头被堵塞现象，以及设备出现故障而被迫停机时，应控制停工时间在4h以内修钻机时，应将送浆管等机具中的余浆冲净，防止下次钻进成桩时管路堵塞。

旋喷时还应安排专人随时检
查注浆流量、压力、风量、旋转提升速度等与设计要求是否相符，同时做好记录绘制作业过程曲线。

4、冲洗；旋喷提升到设计标高时，即可结束旋喷。

旋喷完毕后还应将注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。

通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。

移动机具。

将钻机等机具设备移到新孔位上。

旋喷工艺要点：
由于软土路基的土质通常较为复杂为取得较为理想的旋喷效果，需根据施工过程中出现的具体问题及时采取合理的处理措施。

变参数喷射。

由于软土地基的地层土质情况随深度变化较大，所以在旋喷深层长桩固结体时，若仅采用单一的固定旋喷参数，就可能形成上部较粗下部较细的直径不匀的固结体，对其承载效果影响较大。

因此对旋喷深层长桩，应按地质剖面图及地下水等资料，针对不同地层土质及不同深度，选用合适的旋喷参数，以获得均匀密实的长固结体。

重复喷射。

在不改变喷射技术参数的条件下，对同一孔位作重复喷射，能增加土体破坏的有效长度从而加大固结体的直径或长度和提高固结体强度。

有关试验资料表明，在黏性土中复喷一次直径可增大38％，在砂性土中可增大50％。

冒浆的处理。

在旋喷过程中，通常会发现一定数量的土粒随着一部分浆液冒出地面，当冒浆量超过注浆量20％时，应查明原因并采取措施。

对于存在较多空隙的土质，可在浆液中掺加适量的速凝剂，加快浆液的固结速度还可在空隙地段提高喷射压力，增大注浆量。

消除固结体顶部凹穴。

当旋喷采用水泥浆液时，在其凝固过程中，由于浆液析水作用，往往会出现不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，这不利于地基的加固或防渗堵水效果，所以应采取措施予以消除。

当旋喷完毕后，开挖出固结体顶部，可直接从旋喷孔中再次注入浆液也可对凹穴灌注混疑土，直至填满凹穴为止。

结束语：
高速公路软土地基的处理方法很多，如强夯法、换填法、水泥搅拌桩法等，但旋喷桩法是其中较为经济，且处理效果较好的一种。

在进行旋喷桩施工时，一定要做好各方面的准备工作，合理组织施工，确保施工顺畅，加强质量管理严格按照施工规范和设计要点进行旋喷施工，事后加强成桩的质量检测，确保软土地基的强度达到施工要求。

参考文献：
[1]李子春高速铁路软土地基沉降变形特性及典型处理方法比较试验研究报告2004
[2]铁道部铁建设[2003]13号.京沪高速铁路设计暂行规定2003
[3]《地基处理手册》编写委员会地基处理手册2000。