郑小波
郑州中原铁路工程有限责任公司
摘要：本文根据对G310国道某桥桥头路基不均匀沉降进行的加固处理，分析了高压旋喷桩加固方法处理路基病害的可行性。经过处理后的使用，加固效果明显，可以应用于已建公路的路基加固工程。
关键词：旋喷桩 高压喷射注浆 加固处理
引言
桥头出现的跳车现象，已成为公路的多发常见病害，桥头跳车病害虽然不会马上破坏桥梁的安全运营，但是病害会极大的影响行车的舒适性、缩短桥梁结构的使用年限，甚至会造成人们生命和财产的损失。桥头跳车是桥台刚性基础与软土路基柔性基础沉降差异引起的，解决桥头跳车问题主要就是要减少桥台与台后路基工后不均匀沉降。对于已建工程，由于桥台与路面间的不均匀沉降已经产生，需要对路基进行加固时，普通的方法很难穿透路基填土层。此时高压旋喷桩以其特殊的原理与施工工艺，能够达到穿越路基的目的。
1.高压旋喷桩加固机理
高压旋喷桩加固地基原理主要体现三方面：利用旋喷钻机将预先配置好的水泥浆液通过高压脉冲泵使液流获得巨大能量后，通过注浆管道从高压喷嘴中高速喷射，形成一股能量高度集中的液流，高压旋喷流切割破坏土体作用，喷流以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞；混合搅拌作用，钻杆以一定的速度旋转和提升的过程中，在喷射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向（即阻力小的方向）移动，与浆液搅拌涅合后发生化学反应形成固结体；压密作用，离压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层有压密作用。可大大提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质，提高地基承载力，减少地基的沉降变形。旋喷桩法具有设备简单、施工速度快、机械化程度高、用途广、成本低的特点。
2.工程概况
G310国道某桥在开通一年内，桥头路基产生不均匀沉降，下沉量约为20cm-30cm。原设计台背为灰土分层夯实，填筑高度13米，据调查分析，出现沉降的主要原因是在台背回填施工时没有按规范分层夯实，台背回填完毕后回填土因雨水冲刷自然沉降导致搭板下沉。需要对桥头搭板处路基加固处理。根据现场路基病害情况及多方论证，最终选择高压旋喷桩处理本次下沉病害。拟定方案为台背后15米范围内采用高压旋喷桩处理，桩径500mm，间距1.2m，桩长10m，成梅花形布置。
3.施工工艺和施工过程
3.1钻机就位
施工前应设置安全标志和安全保通措施。钻机应垂直于地面且摆放平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于 1%～1.5%。就位后，首先进行低压（ 0.5MPa） 射水试验，用以检查喷嘴是否畅通， 压力是否正常。放线桩位与设计桩位的偏差不得大于50mm。造孔每钻进5m用水平尺测量机体水平、立轴垂直，成孔的垂直度偏差不得大于0.5%。孔斜率不大于1%，测量钻杆钻具长度，允许偏差不超过5cm。钻孔口径应大于喷射管外径20～50mm，以保证喷射时正常返浆、冒浆。
3.2浆液制拌
本工程旋喷桩浆液采用水灰比为0.8～1.0的水泥浆。水泥要过筛，且为了防止水泥浆离析，应在灰浆机中不停搅动。为了保证浆液的浓度，应当采用二次搅拌配制浆液，即在搅拌机中按确定的水灰比配制并搅拌水泥浆液。搅拌3～5分钟后放入第二只搅拌桶中使用。禁止采用一只搅拌桶，一边配浆一边抽浆，否则难以控制浆液水灰比。水泥用量＞150Kg/m。水泥：采用P.042.5普通硅酸盐水泥。搅拌时不低于3分钟，制浆材料称量其误差不大于5%，搅拌存放时间不超过2h，炎热夏季施工应采取防热和防晒措施，浆液温度保持在5～40℃。施工用高压水和压缩气的流量、压力应满足施工方案要求。单管法，施工用高压水泥浆的密度、流量、压力应符合规范要求。
3.3喷射注浆
为保证成桩质量和桩径，在大面积施工之前，进行试成桩确定施工工艺及水泥用量、水灰比、注浆压力等。最终施工采用水泥用量、水灰比及注桨压力应以试桩确定参数为准。为保证加固范围内土体有效切割前能拌合均匀且使桩径不小于设计桩径500mm，注浆压力为20~25MPa。空压机压力为0. 7MPa，提管速度控制在0.2~0.25m/min,旋转速度10r/min以使土体得到充分切割搅拌。当注浆管下至设计深度，喷嘴达到设计标高，即可喷射注浆。开喷送入符合设计要求的水、气、浆，待浆液返出孔口正常后，开始提升。高压喷射注浆喷射过程中出现压力突降或骤增，必须查明原因，及时处理。
喷射过程中拆卸喷射管时，应先停止提升和回转，同时停止送浆，然后逐渐减少风量和水量，最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时，开机顺序也要遵守上条规定。应进行下落搭接复喷，搭接长度不小于0.2m。喷射过程中因故中断后，恢复喷射时，应进行复喷，搭接长度不小于0.5m。喷射中断超过浆液初凝时间，应进行扫孔，恢复喷射时，复喷搭接长度不小于1m。 喷射过程中孔内漏浆，停止提升，直至不漏浆为止，继续提升。喷射过程中孔内严重漏浆，停止喷射，提出喷射管，采取堵漏措施。对有特殊要求的注浆孔，可采用复喷来增加喷射长度和强度。喷射过程中，要记录每个高压喷射注浆孔施工时间全过程。高压喷射注浆孔口冒浆量的大小，能反映被喷射切割地层的注浆效果。冒浆量小于注浆量的20%时为正常现象，冒浆量超过20%或完全不冒浆时，应采取下列措施:①当地层中有较大空隙引起不冒浆时，可在浆液中掺合适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定的土层范围内凝固，也可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续喷射。②当冒浆量过大时，可通过提高喷射压力，或加快喷射的提升速度，减少冒浆量。
3.4管路清洗
喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。可把水泥浆换成水，在地面上喷射，以便把高压水泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。每一孔的高压喷射注浆完成后，应及时清洗灌浆泵和输浆管路，防止清洗不及时不彻底浆液在输浆管路中沉淀结块，堵塞输浆管路和喷嘴，影响下一孔的施工。
3.5质量控制
由于高压旋喷桩施工难度大，本工程为加固工程，在施工中严格按照技术交底及相关规范，以保证施工质量。水泥应有产品合格证和产品质量证明文件方可使用。旋喷桩桩体强度必须符合设计要求。测量放线：施工轴线允许偏差为1cm。测量孔口地面高程允许偏差不超过1cm，定孔位允许偏差不超过2cm。钻杆中心轴线对准孔位允许偏差不超过2cm。
喷射管长度允许偏差不超过2%，测量喷嘴中心线是否与喷射管方向箭一致，允许偏差不超过1°，喷射管每隔0.5m标识尺度。
将喷头置于高压水泵附近，试压管路应小于20m,试管调为设计喷射压力。旋喷桩施工中，严格控制空压机、高压水泥浆泵的压力和提升速度。高压水泥浆泵压力偏差不超过±1 Mpa ,流量偏差不超过±1L/min。压缩气压力偏差不超过±0.1 Mpa。高压旋喷桩达到设计龄期后，28d桩身无侧限抗压强度≥2.0MPa,单桩承载力≥150KN。
4.结语
高压旋喷桩加固方法，能够穿越坚固的填土层，进入天然地基进行加固，而且施工方便，能够不扰动原有路基结构。是一种比较实用的地基处理方法，它和水泥土搅拌法互有优缺点，在适用范围上也有互补性。有效的减少总沉降量，沉降量收敛快，有效减少差异沉降。
由于条件的限制，我们并未对成桩后的水泥土取芯，因此也未得到其实际的强度。但从处理后运行一年多时间以来的使用情况来看，加固效果十分理想，消除了桥头跳车的问题。该技术应用广泛，具有方便，工艺简单，地基加固见效快、耐久性好、施工工期短等优点。
参考文献
[1] 林其超.高压旋喷桩在工程地基处理中的应用.福建建筑, 2004,(4):55-57
[2] 孟维军 .高压旋喷桩施工.中国新技术新产品, 2015,(8):124