单管法高压旋喷桩在桥梁地基加固处理的应用

　　关键词：沉降　高压旋喷桩　地基　加固 

　　1　前言 

　　一般的桥梁基础加固的常用方法有：扩大基础加固法、增补桩基法和人工地基加固法等。高压旋喷桩的技术用途广泛，质量可靠，经济效果好。已逐步成为地基加固的重要方法之一。根据不同的处理对象，加固范围、桩径及结合现场实际施工的条件，可按实际的需要采用单管法、二重管法、三重管法等。高压旋喷桩单管法，不仅解决了施工条件的。设备简单。同时也节省时间及降低工程投资。本文着重介绍单管法高压旋喷桩成功的完成地基加固的应用。 

　　2　工程概况 

　　该桥梁为城市景观拱桥，共2座，全桥长54.29m，桥面宽18.5m，每跨为15米，共3跨，基础结构为素砼扩大基础、料石墩台、钢筋砼拱或砌石拱上部结构。基坑采用大开挖，扩大基础底标高为13.38米，基础持力层地质为细粉砂层，桥梁四个墩台施工完成后，发现0#台基础裂缝。竖向缝宽1～2cm，其他墩台均匀下沉1～2cm。 

　　2.1　T程地质 

　　据地质补充勘察报告揭示，工程范围内覆盖土层由上而下分布为： 

　　2.1.1　素填土：浅黄、灰黄色，松散，层厚0.8～1.5m，原地面顶层标高为18.5～20m； 

　　2.1.2　粉质粘质土：浅黄、灰黄色，透水性较差，可塑状，层厚4.2～5.5m； 

　　2.1.3　细粉砂土：灰黄、褐黄色。成分主要以石英、岩屑、少许云母等为主，层厚2.7～2.9m，标贯实测为9～13击； 

　　2.1.4　中砂土：褐黄色。成分主要以石英、云母等为主，层厚3.2～4.5m； 

　　2.1.5　砾砂土：浅灰及浅黄色为主，饱和，中密。砾石含量约占40％，粗粒含量约占35％，中细粒含量约占15％，强透水性，层厚4.60～5.1m； 

　　2.1.6　泥岩：紫红色、棕红色，泥质结构，块状构造，主要成份为泥质、软质岩，易软化，抗风化能力差，层厚0.5～0.7m。 

　　2.2　水文： 

　　场区内地下水主要为第四系松散岩类孔隙承压水，主要赋存于第四系全新统冲积层的砂土层中，接受赣江的侧向补给，水量较丰富。地下常水位标高15.30～17.66m。场区内地下水及地表水对砼不具腐蚀性。 

　　2.3　施工方案 

　　经专家勘测及地质补堪后确定为基础沉陷不均匀引起，与原设计勘察资料有差异，加上该桥梁附近有深管道开挖施工及降水的影响导致沉降开裂，必须提高地基的承载力及稳定性。经过对各种方案的经济可靠性、处理工期及处理后的承载力及强度等方面进行分析，决定采用单管法高压旋喷桩进行加固，按桩位采用∮127金刚钻头钻穿扩大基础砼，施工高压旋喷桩后，用C30细石砼封堵。 

　　2.3.1　桩的设计， 

　　沿墩台扩大基础两侧各设置二排桩，桩距为1.9m，桩径为1000mm平均桩长为10m，桩头进入砂砾层0.5m为控制，处理后地基承载力[R]≥220KPa，桩竖向承载力大于≥900KN。 

　　2.3.4　施工工艺流程： 

　　放线定位→导孔钻机就位→校水平→导孔钻机成孔→旋喷钻机就位→旋喷→管放高压旋喷清水→高压旋喷浆液提升→排浆围堆→移机→封孔。 

　　2.3.5　施工试桩 

　　为了解施工工艺及喷射效果，最后确定施工参数，先在基础外3m处打2根试验桩。试验参数：孔深11.2米、10.6米，水泥浆液的水灰比1:1，注浆压力30MPa,钻机转速10～25rd／min，提升速度15cm／min。 

　　试验结果：经全开挖观察，两桩外观呈圆形，有锯齿状纹，桩体固结，结构紧密，成桩直径650mm～702mm。 

　　2.3.4　施工参数选择 

　　根据以上试验桩的结果，因试验柱的有效桩径只能达到700mm，单管法很难达到桩径1000mm，双重管法较难施工，单管法施工不受场地，为保证地基承载力，经计算后调整设计桩距，桩距有原来的1.9m改为1.2m，调整后共476根桩，其他施工参数调整如下： 

　　(1)　喷嘴孔径：2.0mm～3mm； 

　　(2)　旋转速度：18rd／min； 

　　(3)　旋喷管下放速度为：250rd／min； 

　　(4)　旋喷管旋喷水柱：30MPa； 

　　(5)　旋喷管提升速度：15cm／min； 

　　(6)　旋喷浆压：32～34MPa； 

　　(7)　水泥浆液的水灰比1:1； 

　　2.3.5　施工要点 

　　(1)　做好钻机定位，要求钻机安放平稳，保持钻垂直，倾斜度不得大于1.5％； 

　　(2)　旋喷浆液开始后，应在底部旋喷直至达到预定喷射压力后再逐渐提升旋喷管，以防旋喷管扭断。 

　　(3)　旋喷桩的旋转和提升必须不间断，如出现间断，必须保证有10cm的搭接长度，以免旋喷桩脱节。 

　　(4)　喷浆过程中，冒浆量应控制在15－20％之间，超过20％或完全冒浆时应查明原因，并采取相应措施，若完全不冒浆，可在该旋喷段不提升旋喷管不断喷射，增大浆液灌入量，出现冒浆后再继续正常旋喷。若冒浆量过大，表明有效喷射范围与浆液灌入量不匹配，为减少冒浆量，可采取三种措施，即提高喷射压力，缩小喷嘴孔径，加快提升旋转速度。 

　　(5)　为了正常并提高施工效率，我们采取延长管线施工方案，避免频繁移机，为弥补由于高压管延长带来的浆压损耗，必须提高泥浆泵电机的转速或提高泵口的出浆的压力，必要时喷浆重新复喷，以保证有效桩径达到700mm。 

　　2.3.6　施工效果及检测试验 

　　(1)　开挖检查：在全部旋喷完毕，在7天后即可开挖，由于桩身完全暴露出来，因此能完全检查旋喷桩固结体的质量，也是检查桩身垂直度和桩身形态的最好方法。开挖检查5根旋喷桩。从开挖出来的情况看，桩身垂直度较好，水泥土锯齿有规则地分布，桩体水泥土胶结总体良好、坚硬，直径不小于700mm，最大桩径725mm，最小桩径706mm，未发现断桩现象，开挖检查结果符合设计要求。 

　　(2)　钻孔检查：主要是钻取旋喷桩的桩芯，观察其完整性及固结体的连续长度，并将所取桩芯做成标准试件进行单轴抗压强度试验。钻孔抽芯在距桩中心17.5cm的周围任意钻孔，从钻取的桩芯看，未发现断桩现象，无大蜂窝，局部有小气泡存在，最长桩芯长达3m多，水泥土平均强度为14.8MPa，桩尖进入持力层砾砂0.5m～0.6m。

　　(3)　荷载试验：对旋喷桩进行2组荷载板试验。检查结果为单桩竖向承载力大于900KN,复合承载力大于230KPa，满足设计要求。 

　　3　总结 

　　单管高压旋喷桩的施工不受施工条件的，很适合扩大地基加固，方便快捷，施工简单，同时也节省时间及投资省的优点，成本是钻孔灌注桩的1/3～1/5。 

　　大大的提高基础的稳定性，提高了地基的承载力，使桥梁的沉降裂缝得到遏制。在竣工通车后的6个月的沉降观察无明显变化。 

　　参考文献 

　　[1]地基处理手册[M]，北京中国建筑工业出版社，2000年 

　　[2]高速公路地基处理理论与实践，人民交通出版社，2005年 

　　[3]周翰斌，熔岩地区桩基持力层的加固处理[J]，广东公路交通2000年 

　　[4]既有建筑物地基基础加固技术规范(JGJl23-2000)