橋梁基礎加固高壓旋噴樁的應用

文/陳曉晶、黃華

1 前言

相較于其他類型的建筑工程，橋梁的建設更加講究基礎工程的工程質量。在進行橋梁基礎加固工作時，常采用高壓旋噴樁技術，這項技術相較于其他澆筑工藝占地面積更小，而且不會有很大的噪音，施工方便[1]。但是這項工藝的造價高于一般水平，且在某些不易泥漿凝固的土質上施工很不適用。高壓旋噴樁工程需要將加固目標進行圈定，隨后將水泥用高壓噴出，噴向目標地。通常噴嘴處的壓強要在20MPa 以上，這樣高速噴出的水泥流可以沖開表層土層，和固定的土層混合，水泥凝固后形成較為堅固的混合體，并且形成硬度較高、抗滲性好的固塊。初步的噴射凝結結束后要對固塊進行修飾，將其截面截成圓形。

2 高壓旋噴樁加固地基的主要優點

2.1 受土層、土的粒度、土的密度、硬化劑黏性、硬化劑硬化時間等方面的影響比較小，所以被大量的使用到淤泥、軟黏土、砂卵石等地質條件之下。

2.2 選擇使用成本比較低的水泥等作為硬化劑進行施工，加固強度要求非常高。

2.3 制定出合理的施工計劃在規定的范圍內加入必要的漿液，保證樁體間距合理，組合成為完善的樁體部件，或者形成比較薄的帷幕墻，能夠按照要求進行深度調整，做好分段布置的方式。

2.4 根據要選擇的最佳鉆機形式，禁止使用垂直樁體結構，就能夠組合成為水平或者傾斜樁的形式。

2.5 在施工中做好臨時處理措施，也可以使用永久建筑物進行地基加固處理，特別是與鄰近鐵路、地鐵以及舊建筑物進行防護的過程中，能夠體現出應有的效果。

3 工程概況

本文中所要講述的橋梁工程高壓旋噴樁施工實例是一座橫跨二級公路的跨路橋梁。這座橋的長為45m，其上部結構高10m，橋寬14m，由兩座獨立橋梁共同拼鋪，并且橋面的縱坡度為1.5%，橋梁整體良好。但是在使用過程中發現，由于橋體的設計方案上稍有不足導致橋梁在使用時沉降情況較為嚴重，并且橋面的鋪裝已經出現損壞現象，因此需要對橋體進行加固，特采用高壓旋噴樁加固方案[2]。

4 設計方案

經過施工技術人員對施工現場的實地考察，并對施工人員的工作能力做出合理評估，兩者相結合后，決定采用高壓旋噴二重管法進行橋體加固樁成樁。與傳統的旋噴法相比，這種方法使用高壓泥漿代替了高壓水泵。泥漿在噴出后直接進行切割，大大提升工程質量，改善了切割深度和漿液填充情況。泥漿直接噴出的土體受到的沖擊更大，最后凝結而成的樁體更大，固定效果更好。

5 前期準備

5.1 材料準備

工程施工原料的選用直接關系到加固工作的成效如何。所以本次施工務必要認真對待材料選用環節。經施工人員和技術人員相商定，決定本次施工使用型號為P.O42.5 的硅酸鹽水泥，采用滲入幅度在26%左右的粉煤灰配合使用。

5.2 人員準備

高壓旋噴樁的施工工藝要求較高，對施工人員是一個挑戰。因此，在人員選用環節也要嚴格要求。根據以往施工經驗，此次施工團隊預選人數應在十到十五人，其中包含一名主指揮人員，配備兩名副指揮。除去幾名后勤人員，其他人員分別負責機械設備操作、機械設備的維修維護工作、施工檢測技術人員和負責記錄施工進度的人員。

5.3 環境設施準備

施工開展前，要對施工現場進行清理平整。較為平整和干凈的施工環境對施工有較大的基礎優勢。做好基礎設施的配備，如供電與供水設施必須配備完全[3]。而且要評估施工對道路交通情況的影響和對周邊建筑或居民生活的影響。

5.4 機械設施準備

該工程的設備是高壓噴射機（CYP-50 型號），常規鉆機（50 型號）。

6 設計參數選定

6.1 確定旋噴樁直徑

施工所需的旋噴樁規格需要根據施工時土層的密實程度、注漿管的型號、泥漿噴射參數等方面進行共同斷定。經相關的技術人員進行以上方面的綜合考慮和計算后，選定本次施工的樁體有效直徑為0.45m，并確定本次施工的固結體設計直徑為0.8m。

6.2 漿液準備

作為主要施工材料，水泥漿液必須進行合理拌和，并將漿液中的空氣進行清除，這樣的泥漿塑性佳、凝固時間適宜，強度也會有較大的提升。

6.3 鉆機準備

在漿液的拌和裝備安設好以后，需要把鉆機調整至施工所需值，進行固定。將噴射區域圈定，鉆機固定好，使鉆嘴對準目標區域。鉆機操作人員需調整鉆機的角度，保證與目標區域的相對位置平齊。技術人員也要對鉆機與鉆點距離、鉆嘴尺寸和土體鉆深進行測量，保證施工的順利進行。

6.4 高壓噴樁試噴

正式的施工開展前要進行泥漿試噴。試噴工作在水泥漿拌和結束后進行。將噴嘴對準地面，進行一定量泥漿的試噴，并準確記錄監測試噴時是否有噴射不暢或噴射速度低等情況。及時進行解決，防止在正式施工時出現此類情況。

6.5 噴射漿液施工

漿液的噴射施工通常分為兩部分。

第一部分，試噴環節。施工人員將鉆機和泥漿噴射機安設到位，提前確認設備沒有故障，可以順利進行施工。將噴射口對準已經鉆孔操作的目標區域，進行試噴，完成基礎部分的泥漿噴射。

第二部分，正式噴射。試噴結束后，調整設備，填裝泥漿。將噴射口放置在鉆孔之中，進行固定，隨后開機，使得泥漿勻速噴射而出，進入鉆孔中。噴射作業過程中，操作人員要時刻注意噴射機內的壓力保持，確保泥漿的勻速噴射。在泥漿填滿開孔后，旋轉噴嘴，進行旋噴。上文提及，需要通過高壓旋噴進行土體和泥漿的均勻混合，并確保其界面為圓形。這樣噴射結束，凝結后的樁體強度高、固定效果佳。

噴漿作業進行過程中要注意，此環節的施工不可打斷，一旦打斷，就可能導致樁體內部結構分層，無法形成較高的強度結構。因此，在出現噴漿暫停情況時，需要對后續的噴漿工作做出相應的調整，修正其長度和速度。噴漿工作結束后，將噴嘴迅速從樁體中抽出，并沖洗干凈，防止泥漿在噴嘴中凝結，阻礙下次的噴漿作業。噴漿工作直接關系到此次施工質量，施工人員務必嚴格對待每個施工環節，確保質量。

6.6 檢驗階段

施工質量還與施工過程中管理人員對施工所用機械設備、施工材料、施工人員、施工操作等方面的嚴格檢驗監測有關。在進行設備的采購租用時，相關人員需要根據施工方案進行設備的選用，選擇在不超出成本的基礎上，能夠滿足施工需求的性價比較高的高壓噴射機。施工所用材料的檢測包括水泥、凝固劑等幾種材料的質量檢測。施工結束后，相關技術人員要對施工質量進行復核，并對質量出現問題的地方提出補救方案。

7 基礎檢定

7.1 抽芯檢測

施工結束后，對水泥樁進行質量檢測。通常會對水泥樁抽芯檢測。檢測內容包括但不限于樁體強度、樁體規格是否滿足施工方案設計。經檢測，此次施工的樁體大多都可以滿足此次施工方案要求。

7.2 靜載荷載試驗

本次施工的目標橋梁是已經建成多年的成體橋梁。因此，橋梁此時的承載性能是沒有辦法按照常規的橋梁承載性能計算方法進行計算的。根據以往操作實例，決定對橋體進行靜荷載試驗。即對橋梁出現嚴重沉降的橋墩的橋面安設荷載物，測量當前橋墩的沉降情況，改變荷載量，再次進行沉降量的測量。技術人員可對數據進行匯總，利用相關軟件繪制曲線圖，對施工橋梁的荷載能力進行評估。

8 質量控制

在正式開始施工前，應該做好設備、機械的全面檢查，確保其運行性能比較好，施工的質量合格以及所有人員都符合要求。旋噴灌注施工環節，做好孔口的全面控制，檢查確定返漿是否符合要求，防止存在跑漿的情況。通常來說，需要應用間斷注漿法來進行施工，結合漿液初凝時間，注漿間隔時間通常為1～1.5h。

通常情況下，旋噴管旋轉速度應該限定在1～2R，每分鐘向上提升的高度為 5～10cm，保證樁體的高度、樁徑等全部都達到工程的質量標準。旋噴工作壓力應該控制在 20Mpa 以上，確保漿液部分能夠在高壓的條件下進行噴射施工。旋噴環節隨時注意查看壓力表參數，進行記錄。在施工結束的一個月后，應該進行高壓旋噴鋼管取芯檢測，發現所有質量標準全部達到要求且取芯樣本質量符合標準要求，所以本次的加固施工方案符合要求。

鉆機安裝到規定的位置上，要做好定位架調整作業，檢測樁位，保證垂直度誤差控制在1.5%以內。成孔施工階段，加強地下水的管控。土層一般會具備濕陷性的特點，為了防止因濕陷而導致的路基下沉變形，應該通過干鉆和無泵反循環聯合工藝進行鉆孔施工。在具體的作業環節，選擇使用質量水平高的優質泥漿，更好地滿足工程的施工標準要求，同時還應該控制好循環沖洗液使用量，確保沖洗效果符合要求，避免在成孔階段發生軟化的問題。

為了保證在施工階段高壓旋噴樁的施工位置能夠進入到穩定性高的持力層結構中，在終孔作業之前，應該進行巖心檢查，然后經過現場的建立人員與勘察設計人員的成孔質量的檢測，防止在回填砂巖塊孤石中導致砂巖層情況存在。造漿過程中要做好漿液配比參數的確定，水量每箱應該達到500kg，同時增加部分早強劑[4]。

成孔符合設計標準后，旋噴鉆具下入到孔底的位置上，逐步向上旋噴施工。在壓力符合規定的標準要求下，才能開始旋噴作業施工，同時保證灌注樁的形變符合技術標準的要求。高壓旋噴樁在施工環節，其旋噴提升的速度能夠符合施工工藝的標準，確保旋噴樁底部噴2min，且鉆桿的連接位置上應該反復進行旋噴深度達到0.3m 以上[5]。反復高壓旋噴灌注樁底±1.5m 范圍，保證旋噴樁和灌注樁緊密黏合。

如果施工環節存在有任何的返漿問題，此時就要做好注漿量的管控。在旋噴作業結束之后，做好回灌漿處理，避免灌注樁與旋噴樁的結構部分進行分離。

9 結語

本文簡述了高壓旋噴樁技術的施工過程，并對施工流程和施工中會對施工質量產生影響的施工環節進行了羅列。高壓旋噴樁可以有效地對橋體進行加固，延長橋梁的使用壽命，提升橋梁的安全系數，是對橋梁整體穩定性最有效的補救工程之一。但是在施工中仍有許多需要解決的問題，比如造價高、偶有不適用等情況的出現。相信在之后的行業發展中，高壓旋噴樁施工工藝會有更好的發展前景。