旋噴樁施工技術在軟土路基中的應用-建筑設計職稱論文
旋噴樁施工技術在軟土路基中的應用
苗雷
摘 要：軟土地基極易變形，如果在修建公路的過程中不采取有效措施進行處理，那么整個路基會隨著交通量的增大而加速沉降，從而導致整個路基因失去穩(wěn)定性而遭到破壞，出現(xiàn)路面沉陷、橋頭跳車等病害，直接影響到交工后公路的使用。旋噴樁技術對軟基進行加固是處理軟基的方法之一。本文詳細介紹了旋噴樁技術施工前的準備及施工工藝并對施工中容易出現(xiàn)的問題進行了分析。
關鍵詞：軟土基 旋噴樁 工藝
橋頭跳車問題是公路界普遍觀注的問題，而旋噴樁是處理軟基的方法之一。旋噴樁就是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管，鉆入土層的預定位置，然后將漿液已高壓流的形式從噴里射出，沖擊破壞土體，高壓流切割攪碎的土層，呈顆粒分散，一部分被漿液和水帶出鉆孔，另一部分則與漿液攪拌混合，隨著漿液攪拌混合，噴漿管不斷以360°回轉提升，隨著漿液的凝固，組成具有一定的強度和抗?jié)B能力的結構。
1前期準備
1.1原材料準備
旋噴樁用水泥必須為普通硅酸鹽或礦渣水泥，使用前進行嚴格檢測，防止過期、受潮、結塊、變質等，以免影響成樁質量；配制水泥漿液時，用水采用飲用水，污水、地下水不得采用；水灰比控制在1：1，水泥用量為208Kg/m。
1.2機具設備準備
(1)高壓噴射注漿法主要機具設備包括：高壓泵、鉆機、漿液攪拌器等；輔助設備包括操縱控制系統(tǒng)、高壓管路系統(tǒng)、材料儲存系統(tǒng)以及各種管材、閥門、接頭安全設施等。
(2)漿液攪拌可采用污水泵自循環(huán)式的攪拌罐或水力混合器。
(3)輔助設備包括操縱控制系統(tǒng)、高壓管路系統(tǒng)、材料儲存、運輸系統(tǒng)以及各種管件、閥門、接頭、壓力流量儀表、安全設施等。
1.3施工準備
施工前作好場地清理、樁機測試、灰罐電子稱標定、水泥質量檢驗、水泥土配比設計及布點放樣等準備工作。布置材料儲存棚和機具設備安裝地點以及水電供應和排水溝位置。技術人員現(xiàn)場按樁徑灑出白灰輪廊線，以便攪拌機就位。正式施工前，先進行試驗樁施工，不少于三排九根。通過試驗樁掌握機械性能及人員機械配合情況及鉆進速度、提升速度、攪拌速度、空氣壓力、單位時間噴灰量等技術參數(shù)；確定攪拌的均勻性；掌握下鉆和提升的阻力情況，選擇合理的技術措施。現(xiàn)根據(jù)工程經驗提出試樁用工藝參數(shù)如下：
(1)注漿管：提升速度12～18cm；旋轉速度10～20r/min。
(2)水：壓力20～25Mpa；流量85L/min。
(3)漿液壓力：≥20Mpa；流量＞60Lmin。
(4)空氣：壓力0. 5～0. 9Mpa；流量0.7m3/min。
(5)水灰比：1：1。
2 工序流程及施工工藝
2.1場地平整
先進行場地平整，清除樁位處地上、地下的一切障礙物，場地低洼處用粘性土料回填夯實，并做好排漿溝。
2.2測量定位
首先采用全站儀根據(jù)高壓旋噴樁的里程樁號放出試驗區(qū)域的控制樁，然后使用鋼卷尺和麻線根據(jù)樁距傳遞放出旋噴樁的樁位位置，用小竹簽做好標記，并撒白灰標識，確保樁機準確就位。
2.3機具就位
人力緩慢移動至施工部位，由專人指揮，用水平尺和定位測錘校準樁機，使樁機水平，導向架和鉆桿應與地面垂直，傾斜率小于1.5%。對不符和垂直度要求的鉆桿進行調整，直到鉆桿的垂直度達到要求。為了保證樁位準確，必須使用定位卡，樁位對中誤差不大于5cm。
2.4鉆孔
單管旋噴常使用76型旋轉振動鉆機，鉆進深度可達30m以上，適用于標準貫入度小于40的砂土和粘性土層，當遇到比較堅硬的地層時宜用地質鉆機鉆孔。鉆孔的位置與設計位置的偏差不得大于50mm.
2.5插管
插管是將噴管插入地層預定的深度。使用76型振動鉆機鉆孔時，插管與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時插管作業(yè)同時完成。如使用地質鉆機鉆孔完畢，必須拔出巖芯管并換上旋噴管插入到預定深度。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1 MPa，若壓力過高，則易將孔壁射塌。
2.6漿液配置
高壓旋噴樁的漿液，采用抗腐蝕的礦渣水泥，水泥漿液配制嚴格按設計要求控制為水灰比1∶1，水泥漿比重1.49。攪拌灰漿時，先加水，然后加水泥，每次灰漿攪拌時間不得少于2分鐘，水泥漿應在使用前一小時制備，漿液在灰漿拌和機中要不斷攪拌，直到噴漿前。噴漿時，水泥漿從灰漿拌和機倒入集料斗時，過濾篩，把水泥硬塊剔出。水泥漿通過膠管送到旋轉振動鉆機的噴管內，最后射出。
2.7噴射注漿
在插入旋噴管前先檢查高壓設備和管路系統(tǒng)，設備的壓力和排量必須滿足設計要求。各部位密封圈必須良好，各通道和噴嘴內不得有雜物，并做高壓水射水試驗，合格后方可噴射漿液。旋噴作業(yè)系統(tǒng)的各項工藝參數(shù)都必須按照預先設定的要求加以控制，并隨時做好關于旋噴時間、用漿量，冒漿情況、壓力變化等的記錄。噴射時，先應達到預定的噴射壓力、噴漿旋轉30秒，水泥漿與樁端土充分攪拌后，再邊噴漿邊反向勻速旋轉提升注漿管，提升速度為260mm/min，直至距樁頂1米時，放慢攪拌速度和提升速度，保證樁頂密實均勻。
2.8沖洗
噴射施工完畢后，應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內機內不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除。
2.9移動機具
將鉆機等機具設備移到新孔位上。
3 施工常見問題
3.1冒漿的處理
在旋噴過程中往往有一定數(shù)量的土粒隨著一部分漿液沿注漿管壁冒出地面，如冒漿量小于注漿量20%，可視為正�，F(xiàn)象，超過者劃出現(xiàn)不冒漿時，應查明原因，采取相應的措施。通常冒漿量過大一般因為有效噴射范圍與注漿量不相應，注漿量大大的超過旋噴固結所需的漿量所致，減少冒漿的措施有三種：提高噴射壓力，適當縮小噴嘴孔徑，加快提高和旋轉速度。不冒漿大多是地層中有較大空隙所致，可采取在漿液中摻加適量的速凝劑，縮智固結時間或增大注漿量，填滿空隙，再繼續(xù)正常旋噴。
3.2旋噴點位的對中問題
因采用孔內旋噴，鉆桿懸空段過長，鉆桿易于歪斜，造成拍擊，旋噴鉆桿置入鉆頭時，鉆桿接頭容易拍松或拍斷，造成旋噴施工中漏漿事故頻繁，影響施工質量和進度。前面的旋噴點發(fā)生事故，因在樁孔內漏漿，對后續(xù)的旋噴點施工造成障礙。同時懸空段過長，鉆頭不宜對準孔底的旋噴點位，即施工精度達不到旋噴樁平面布置的精度要求，宜造成樁體空隙過大，達不到止水防沙的要求。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，在樁孔內搭設井字形鋼管框架，在每個旋噴點的位置安設導向環(huán)，導向環(huán)豎向間距1m，導向環(huán)內襯橡膠軟墊。導向環(huán)與框架之間環(huán)與環(huán)之間也采用剛性連接以形成整體，保證旋噴點位的準確性。
3.3噴嘴堵塞
噴注中途發(fā)生機械故障時，應停止提升和噴射以防樁體中斷，同時立即排除故障。如泵壓增高也不出漿，則是噴嘴堵塞，泵壓達不到要求值則可能是高壓部分密封性能不好，連接處或旋轉處漏漿、漏水。在插管旋噴過程中，要防止噴嘴被泥砂堵截塞，水、氣、漿、壓力和流量必須符合設計值，一旦堵塞，要拔管清洗干凈，再重新插管和旋噴。插管時應采取邊射水邊壓力控制在1Mpa，高壓水噴嘴要用塑料布包裹，以防泥土進入管內。
3.4其他問題
(1)由于漿液析水、收縮，固接體頂部有可能出現(xiàn)凹穴，一般深0.3m-1.0m，必須采取措施予以消除。對于新建地基可以直接再次注入漿液填滿凹穴。
(2)鉆機就位后，應進行水平和垂直校正，鉆桿應與樁位一致， 偏差應10mm以內，以保證樁垂直度正確。
(3)鉆桿的旋轉和提升應連續(xù)進行，不得中斷；下拆卸鉆桿伸入下節(jié)有100mm 以上的搭設長度，以免樁體脫節(jié)。為提高樁的承截力，在樁底部1m 范圍內應適當增加旋噴時間。作為端承樁應深入持力層2m 為宜。
(4)相鄰樁施工間距宜大于4m，相鄰兩樁間距較�。�<D）， 施工間隔時間表，應不小于48h。
(5)當處理既有建筑地基時，應采取速度凝漿液或大間距離孔旋噴和冒漿回灌等措施，以防旋噴過程中在基產生附加變形和地基與基礎間出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，影響被加固建筑及鄰近建筑；同時應對建筑物進行沉降觀測。
(6)樁的質量檢驗應在旋噴施工結束4 周后進行。
4 施工注意事項
4.1安全生產
(1)建立健全安全生產規(guī)章制度和安全生產責任制度，貫徹管生產必須管安全的原則，牢固樹立安全第一的觀念，把安全生產責任落實到人。使安全生產有章可循，有法可依，形成制度。
(2)經常組織學習有關安全生產法規(guī)和安全生產操作規(guī)程，施工前進行安全技術交底，抓好安全教育，增強安全意識。
(3)機械操作員等特殊工種人員必須經專門培訓，經考試合格取得操作證，方可上崗作業(yè)。
(4)高壓旋噴樁等在進行作業(yè)時，嚴格按照機械技術操作規(guī)程進行作業(yè)；做到管理人員不違章指揮，作業(yè)人員不違章操作。
4.2文明施工
(1)施工現(xiàn)場作業(yè)區(qū)道路必須平整且要設置路標，在施工沿線的施工車輛集中出入口處應有醒目標牌。涉及水、火、電、機械等可能危及人身安全的作業(yè)區(qū)作業(yè)點，必須設置醒目的警戒線、防護標志。
(2)機械設備應科學統(tǒng)籌及時調配，并保持良好狀況，擺放整齊有序。大型設備應在機具旁邊豎牌，標明名稱、規(guī)格、操作規(guī)定、配套動力、主要技術性能指標、操作人員資格要求、安全員、安全要求、負責人等。
(3)科學統(tǒng)籌，適時組織材料進場，合理存儲，整齊堆放。大批量材料應豎牌標明：名稱、規(guī)格、數(shù)量、用途、技術指標、材料等級、規(guī)格、責任人等；施工現(xiàn)場殘留物應及時清理，做到工完料凈場地清。
(4)油料及易燃品應按消防部門要求及安全的規(guī)定妥善保管，豎立鮮明的“嚴禁煙火”標志。嚴格禁止邊吸煙邊干活。
5 結束語
實踐證明，利用旋噴樁技術進行地基加固的效果是顯著的，大大提高了地基的承載力。同時，此法適用于各種復雜的地質條件，具備質量好、承載力高等優(yōu)點，對于中、小型結構地基和既有建筑物結構地基加固造價底，較為經濟合理。同時我們應該認識到技術性較強的特點，對于不同的地質情況一定要進行合理的參數(shù)設置，并且加強各項工作的管理，提高操作者的素質，施工中調動各種因素參與管理，是工程成功的保證條件，而技術參數(shù)的設置和嚴格的工序管理，是保證樁基質量的關鍵。
參考文獻：
1. 中華人民共和國冶金工業(yè)部標準：《高壓旋噴注漿技術規(guī)程》， 西安：西安交通大學出版，1993版。
2. 吳京寶：《淺談高壓旋噴樁施工技術》，《山西建筑》，2005年第13期。
3. 何文華：《小議高壓旋噴樁的施工工藝及控制措施》，《中小企業(yè)管理與科技•中旬版》，2009年第1期。
4. 陳嘉福：《高壓旋噴樁技術及其質量控制指標探討》，現(xiàn)代商貿工業(yè) ，2007年第9期。
