高压旋喷桩技术在桥梁基础地基加固中的应用

高压旋喷桩技术在桥梁基础地基加固中的应用叶岩下管小慧（江西省宜春公路勘察设计院江西宜春336000）摘要：本文根据对320国道大万路上坪溪桥地基进行的加固处理，分析了高压旋喷加固技术在处理桥台地基的可行性。关键词：旋喷桩；桥梁基础；处理0前言高压旋喷注浆法是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，用高压泥浆泵等高压发生装置，使浆液或水成为20Mpa左右的高压喷射流，从注浆管底部侧面的喷嘴喷出，同时钻杆以一定速度徐徐提升，不断以强力冲击切削土体，除一部分细小土粒随浆液冒出水面外，其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土粒与浆液充分搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律的重新排列。浆液经一定时间凝固后即在土中形成一个固结体，即为旋喷桩。运用该技术加固地基，具有施工方便，工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等优点。1工程概况坪溪中桥为320国道大城至万载段一级公路改造工程A10标的一座中桥。老桥为2x15米的双曲拱桥，原设计中该桥为两侧采用钢筋混凝土板拱对称拓宽，采用扩基承台，φ1.0m桩基基础，加宽部分与原桥间设置沉降缝。经工程地质测绘及钻探揭露，桥址处主要地层自上而下依次为：1、杂填土：多呈褐黄色，成分主要为砂质粘土，粉土夹粉细砂，局部夹碎块石，土层较松软，该层主要分布在0#桥台和1#桥墩附近，层厚1.8m-6.5m。2、粉质粘土：灰褐色，粘结性土，手捻具粉感，含少量砂粒，土层较松软，湿，可塑状态，芯样面光滑，干强度中等，属冲积阶地堆积成因，该层主要分布2#墩附近，层厚5m-5.5m。3、粉土：呈浅黄色，稍具粘结性，干燥成团块，易散，饱水状态土层较松散，冲积成因类型，该层主要分布在坪溪河两岸。4、砂质粉土：淡黄色，粘土夹砂、碎石为主，粘结性中等，土层结构较紧密，芯样多成团块，属灰岩风化残积成因类型，多分布在基岩面上部，层厚一般2m-8.0m，局部缺失。5、二叠系灰岩：多呈浅灰色、灰白色，岩石强度坚硬，属较硬岩类，岩体较完整，岩芯采取率多在80%以上，岩体基本质量等级为Ⅲ级。该岩层溶蚀及溶洞现象十分发育，溶洞多为粘土夹碎石充填，软塑状。2地基加固方案由于原设计的桩基需深入微风化岩层至少3m，此类嵌岩桩一般只适合实心冲击钻施工，而该桥又是板拱两侧拓宽，桩基施工中对老桥的基础扰动很大，破坏老桥的稳定。为减少施工中对老桥基础的破坏，加快施工进度，经施工单位提出，省内桥梁专家会诊后同意，该桥变更为采用2×20m预应力空心板桥两侧拓宽，扩基U型桥台、扩基实体桥墩，地基承载力≮300KPa。根据地质钻探资料，地基承载力不能满足设计要求，须加固处理。为满足承载力要求，设计采用旋喷桩进行地基加固处理。桩径为φ100cm，桩间距150cm，呈梅花型布置，所有旋喷桩均钻进岩层，桥墩、台共计旋喷桩332根，总长1256.46m。桩顶铺设30cm厚碎石垫层。3旋喷桩复合地基承载力计算复合地基的极限承载力cfP可用下式表示：.1dkspkskpRfmmfA（1）式中：.spkf，skf-复合地基、桩间土的承载力标准值-桩间土承载力折减系数m-复合地基置换率，pAmA＝，其中pA为桩体面积，A为对应的加固面积dkR-搅拌桩的单桩竖向承载力标准值，取以下二式计算结果的小值.dkcukpRfA（2）dkpppsRqulAq（3）式中：.cukf-与旋喷桩水泥土配方相同的立方体试块在室内测定的无侧限抗压强度标准值pul-桩身周长和桩长sq-桩周土的平均摩阻力标准值，对于粉质粘土可取28KPa-30KPa，粘土可取30KPa-40KPa，砂质粘土可取40KPa-50KPa；pq-桩端土的天然地基承载力标准值；，-折减系数，可取0.4~0.6，0.35~0.5本例中403.05.13214..30.122AAmPskPdkkspfmARmf)1(.=140)403.01(8.020.088.143403.0=KPaKPa30078.356地基处理后能满足设计要求。4施工工艺4.1施工工艺流程施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩。4.2施工参数表1水灰比水压力（MPa）流量（L/min）风压力（MPa）流量（m3/min）1:1201000.72浆液比重（g/cm3）水泥浆压力（MPa）流量（L/min）提升速度（cm/min）旋转速度（r/min）1.6212012104.3施工方法4.3.1场地平整先进行场地平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，并做好排浆沟。4.3.2测量定位首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩机准确就位。4.3.3机具就位钻机安置平稳，钻杆垂直、钻头对准孔位中心；4.3.4钻孔插管当使用振动钻机钻孔时，钻孔与插管为一道工序，射水成孔的同时插管至预定深度；当使用工程地质钻机时，钻孔完毕必须拔出岩心管，并换上旋喷管，边射水（水压应〈1MPa，过大易射塌孔壁〉边插管，直至预定深度。4.3.5浆液配置高压旋喷桩的浆液，采用抗腐蚀的矿渣水泥，水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比1∶1。搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间≮2min，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中不断搅拌，直到喷浆。喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机中倒入集料斗，通过过滤筛把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。4.3.6喷射注浆当喷嘴达到设计高程时喷嘴，喷注开始时先送高压水，再送浆液和压缩空气，在底部旋喷1min，当到达预定喷射压力及喷浆量后再边旋转边提升，以防浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度≮10cm。4.3.7冲洗及移动机具当喷射提升到设计高程后，即告旋喷结束。应立即拨出注浆管，用清水彻底清洗泥浆泵和高压泵，管内、机内不得残存浆液和其他杂物。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆软管内的浆液全部排出，损坏部件要及时修理和更换，运转部分要涂抹黄油。4.3.8重复以上操作，进行下一根桩的施工相邻两桩施工间隔时间≮48h，间距亦≮4m-6m。5结语实践证明，利用旋喷桩技术进行桥梁基础地基加固的效果是显著的，大大提高了地基的承载力。同时，此法适用于各种复杂的地质条件,具备质量好、承载力高等优点，对于中、小型结构地基加固造价低，施工方便，工期短，较为经济合理。参考文献:[1]交通部第一公路工程总公司主编.公路施工手册—桥涵上[Z].北京：人民交通出版社，1999[2]JGJ79-2202.建筑地基处理技术规范[S].[3]林宗元主编.岩土工程治理手册[Z].北京：中国建筑工业出版社，2005