浅谈高压旋喷桩在高速公路软基处理的应用

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　　摘 要：在高速公路建设施工中，高压旋喷桩的融入性应用是必不可少的，在实际施工中它不仅能够在多种恶劣环境下推进施工作业，施工流程中对操作工艺的要求更是十分简单，在应用设备成本投入少的前提下优势特点则更加显著。基于此，本文对高压旋喷桩在高速公路软基处理的应用进行了总结和分析。
　　关键词：高压旋喷桩;高速公路;软基
　　中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0103-02
　　0 引言
　　随着我国社会的发展和科学技术的进步，在公路工程施工建设过程中，各种先进的施工技术和设备的应用越来越多，但是高压旋喷桩因为其噪音小、强度大、对环境影响小等优势，在一定范围内得到广泛的应用。强化对高压旋喷桩技术的运用，不仅是可以保护施工环境，有效降低噪音，更是在施工过程中，只要在施工现场有很小一块的地方，就可以进行施工。旋挖高压旋喷桩是指旋挖钻机利用其钻杆和钻斗的高压旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土、和泥浆置换护壁，反复循环挖土，成孔后安放钢筋笼并浇筑混凝土而形成的一种灌注桩。高压旋喷桩技术主要是改变土体的形态，具体的操作步骤是：第一步，把注浆管钻进土层之中;第二步，把超过25MPa的高压喷射流用喷嘴喷出，破坏地基的土体结构，按预设的计划开成空间;第三步，浆水会把土体上面的土层冲刷下来，经过一段时间混合在一起，形成固结体。这种桩适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层，以及一般磨盘钻不能钻进的卵石层，软岩层。若采用岩芯钻斗还可嵌入坚硬岩层。旋挖钻孔和其他成孔方式相比，具有较显著地优点：成孔速度快，施工效率高（平均每天施工200米），即可进行干成孔，亦能带泥浆钻进，孔底沉渣少，机械化程度高，利用电脑坐标及显示，可有效控制桩位及垂直度，成孔质量好，减少泥浆排放，对施工环境的适应能力强。
　　1 高压旋喷桩钻孔质量通病
　　1.1 偏斜孔
　　当钻机安装时，支撑不好，桩孔地质结构的故障不均匀，钻孔的整体或钻头在钻孔过程中偏转，导致部分孔。应从钻井倾斜钻机中取出钻孔孔，检查钻孔壁的状况，如果钻孔壁稳定，应在施工基础的加固范围内或增加钻机的支撑面积，然后重新安装恢复工作钻机;钻孔壁随时可能塌陷，孔应重新填充到原始表面，然后当地层静止时，钻孔将恢复正常。
　　1.2 桩孔塌陷
　　由于工程地质欠佳，套管坍塌灌注，施工單位组织施工严重不足，灌注工程，孔洞塌陷或严重砂流，阮素质量原因等粘土砂桩破碎;如果它崩溃了，它应该被拉出来，用粘土回收。施工过程中容易发现轻微的倒塌，当测量声音时，发现局部囊性泥沙或沙漏现象。施工时，地质条件淤泥，孔洞发生频繁发生，声测，存在砂夹杂现象，虽然不明显，但也可影响桩的质量。
　　1.3 缩颈
　　在钻孔过程中，由于不及时焊接维修，锥形钻磨损或再次发生或层状膨胀的软土，如粘土，页岩，容易出现颈缩现象，即膨胀软土，俗称探土，成孔试验无关紧要，但在开发夏布后仍然下降，需要回填钻孔。如果不能穿孔多次，则在锥体顶部加入焊接合金钢，重新放大孔径，并在孔后面排出孔。
　　1.4 卡管
　　卡管现在也是诱发断桩的重要因素之一。由于人造成分可选性别大，造成施工过程中混凝土混合比例误差大，坍落度波动，干燥时稀释后混合搅拌。当它们通过时，它们产生孤立的现象，这导致粗骨料挤压并阻塞导管。坍落度花费少许或输注时间过长，缩短混凝土的初始凝固时间，增加混凝土下落阻力导管，这将导致管道卡死事故，造成破碎桩。
　　2 高压旋喷桩在高速公路软基处理的应用
　　2.1 工程概况
　　甘肃省某高速公路，遇到了软土路基，经过综合考虑，决定采用高压旋喷桩对其进行处理，该项目基础采用旋挖高压旋喷桩后注浆工艺，桩径为800mm，实桩长约20-21m，桩数674根桩，单根桩承载力特征值4700KN。
　　2.2 地质条件
　　拟建场地岩土层结构较复杂，地基岩土层划分如下：（1）填土;（2）淤泥质粉质粘土;（3）粉质粘土;（4）中细砂;（5）圆砾;（6）强风化泥质砂岩;（7）中风化泥质砂岩。
　　其中上部：（1）填土;（2）为软土层，厚度较深;（3）中细砂层极易塌孔，下部卵石层较厚，亦易坍塌，且需进入中风化层，成孔难度较大。
　　2.3 施工工艺
　　2.3.1 钻孔方法及钻机选型
　　设计人员勘察现场以后设计出图纸，测量人员再据此确定具体的桩位，施工人员根据放置好的桩位，把钻机摆放到指定的桩位所处的地方。在正式施工之中，还要仔细比对，确保钻机位置准确，在确认没有丝毫误差以后方可施工。校正后钻机的机头要与孔的中心点完全匹配，不管是垂直还是水平方向的误差都要控制在5CM之内。根据地层特点及工期要求，该项目决定采用大功率入岩型旋挖钻机+优质泥浆护壁钻孔的高效成孔工艺。施工设备选用三一SR280RⅡ型入岩旋挖钻机。
　　2.3.2 场地平整
　　为保证桩基施工的顺利进行，首先采用大型挖掘机对施工场地进行平整碾压，并修建施工便道。
　　2.3.3 施工放样
　　由专业测量人员根据施工需要采用全站仪测放桩位，做好标记加以保护，并报监理复核验收。
　　2.3.4 埋设钢护筒
　　该场地上层覆盖人工填土，易坍塌漏浆，在钻孔前，应埋设护筒，起定位、保护孔口等作用。护筒用3～5mm钢板制作，直径为φ1000，埋入土中深度在1.2米左右，在护筒顶部开设1个溢水口，同时在护筒周边设中心控制点。为保持护筒的位置正确、稳定，护筒与坑壁之间应用无杂质的粘土填实;护筒中心与桩位中的偏差不大于20mm。
　　2.3.5 泥浆制备
　　因该项目地层易坍塌，故应带泥浆钻进，且泥浆在钻进过程中极为重要，起着保护孔壁，防止塌孔的作用，特别是本工程地层的特殊性，泥浆性能将直接影响成孔质量，我们通过认真研究，仔细比对，决定采用优质膨润土造浆护壁，可满足成孔质量。 　　根据地质报告，该场地地层均为松散层，自造浆无法有效护壁，采用膨润土造浆方能顺利成孔。
　　（1）泥浆原材料。水：采用自来水或无污染的河水、井水。膨潤土：采用钠质膨润土，用量为水的8%～20%，根据孔位的砂层厚度调整。
　　碳酸钠：又称纯碱，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水率，掺入量为用水量的0.2%。
　　（2）泥浆拌制。现场采用搅浆桶进行泥浆制备，制备时将定量的清水加入搅浆桶，然后加入相应的膨润土搅拌，待搅拌均匀后加入纯碱，稍加搅拌放入储浆池备用。
　　（3）泥浆性能指标检测。泥浆制备完成后应对泥浆各项性能进行检测，主要检测3项指标：1）比重：1.05～1.1;2）粘度：18～22Pa·s;3）含砂率<1%。
　　2.3.6 钻孔
　　本工程采用3台履带式三一SR280RⅡ型入岩旋挖钻机钻机，自带柴油机动力，行走方便，钻进系统采用液压动力头带动钻杆，钻斗切削土体，钻杆为伸缩式，无须拆卸加接，自带电脑坐标及显示，可有效控制桩位、孔深及垂直度，成孔质量好。
　　（1）开钻前，应对好桩位，并检查钻机是否平稳。
　　（2）开钻时，应轻压慢钻，并及时将泥浆注入孔内，平衡孔内压力，并在孔壁形成泥皮，达到护壁效果。
　　（3）钻进时，钻斗旋挖切削土体，每次进尺1米左右，将钻斗提出孔外，甩开钻斗底盖倒土至指定位置，提升或下放钻斗时应做到轻提慢放，如此反复至设计孔深。在钻进上部土层时，应轻压慢钻，控制进尺，并及时补充泥浆;在钻进下部卵石层及基岩时，应重压快钻，一次挖出，不可反复钻进，以免破坏孔壁。
　　（4）达到终孔深度时，应将泥浆补充至护筒溢浆口位置，停滞5分钟左右，使泥浆中的悬浮物沉淀，再下放钻斗捞出，确保孔底沉渣满足设计及规范要求。
　　3 应用效果
　　采用膨润土泥浆护壁后，没有出现塌孔现象，混凝土充盈系数均在1.1左右，与前期施工单位混凝土大量超方有了明显的改善，有效保证了桩身质量。经检测验收，全部桩基均一次验收合格，得到监理和检测单位肯定。
　　4 结语
　　随着我国人口结构的老龄化，原本性价比较高，占市场主流的磨盘钻，因其操作环境艰苦且用工较多，将逐步被旋挖钻机取代。如何提高旋挖钻机的性价比及对高速公路软土路基处理的效率是当前桩基施工中亟需研究的课题，通过本工程的成功实施，我们对旋挖钻机在本地区高速公路软土路基处理中的施工积累了宝贵的经验。
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