高壓旋噴樁在高速公路濕陷性黃土地基中的應用研究

郎 茲

（新疆交通建設管理局項目執行一處，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

在高速公路工程建設過程中，時常遇到濕陷性黃土等特殊巖土，導致已經完成施工的路基產生一些病害，這就要求在工程建設過程中采取有效技術措施處理特殊巖土地基，使其達到工程施工要求。

1 工程概況與沉降調查

國道G218 墩麻扎至那拉提段公路項目設計分為三個標段，濕陷性黃土主要分布在設計二標即施工第三至五合同段，濕陷性黃土為Ⅱ-Ⅳ級自重濕陷黃土。目前出現沉降病害路段集中在施工第四、五合同段（即七十二團至則克臺、則克臺至吐爾根段）。同樣分布有Ⅱ-Ⅳ級自重濕陷黃土的第三合同段基本未出現沉降病害。

2020 年9 月11 日設計單位、施工單位、監理單位、質控中心、養護單位共同對現場勘查，確定了沉降路段的分布情況。2021年6 月、2022 年5 月設計單位再次對沉降路段進行了排查梳理，結果如下：

目前項目范圍內共有116 段沉降路段，均位于施工四標及五標。沉降路段中四標總長5.274km（85 處），五標總長1.656km（32 處），共長6.930km。將沉降深度分為輕微、中等、嚴重等具體如沉降概況分布如表1、表2 所示。

表1 沉降概況分布

表2 沉降概況分布

從上表可以看出，沉降路段多集中于填挖交界、橋頭臺背回填、填方或挖方路基路段。經查閱原設計資料，沉降路段位于橋頭路基段55 處共3.146km、填挖交界或陡坡路堤路段43 處共2.699km、高填路基路段12 處共0.822km，低填或挖方路基段7 處共0.263km。

沉降分布情況對比。從上表中可以發現，2023 年相對于2021 年4 月沉降路段整體增加了0.965km，由于沉降仍在發展，部分間距較近的段落已發展連續，因此在2022 年數據基礎上，整體段落數減少了2 段。其中橋頭路基段增加了0.624km（1 處），填挖交界或者陡坡路堤段增加了0.194km（-1 處），高填方段增加了0.116km（-2 處），低填或挖方段增加了0.030km（0 處）。沉降嚴重程度為輕微的增加了0.682km，沉降嚴重程度為中等的增加了0.056km，沉降嚴重程度為嚴重的增加了0.216km。

從測量總體情況看，沉降速率變化和降雨、融雪等因素呈現正相關，2022 年3 月至4 月氣溫升高融雪、降水，在未做好日常養護的情況下，沉降明顯嚴重。

2 高壓旋噴樁施工

2.1 施工工藝流程

高壓旋噴樁施工需按照以下工藝流程進行：測量定位→鉆機就位→鉆進造孔→終孔檢查→高噴臺車就位→下噴射管→漿液配置、噴射→拔管、廢液沉淀→機具清理→樁機移位。

2.2 施工工藝方法

2.2.1 原地表處理

利用推土機將地面上的垃圾和雜物清理干凈，同時將原地面整平。結合現場具體情況，設置各類防排水設施，同時在施工范圍以外還要開挖泥漿池用于存放廢棄泥漿，在施工孔位和泥漿池之間還應開挖排漿溝[1]。

2.2.2 現場放線定位

按照設計圖紙與坐標網點準確測放施工軸線。在放出的施工軸線上確定鉆孔的位置，并將樁號、孔號與序號均標記清楚，結合現有的基準點對各孔口處的地面實際高程進行測量。根據設計要求做好現場施工放樣，利用木樁將樁位準確放出，并采用撒白灰的方法作出明顯標記[2]。

2.2.3 鉆機就位

將旋噴樁的樁機移動至指定位置，使鉆頭和孔位中心完全對準，并將鉆機整平，鉆機的放置應保持平穩與水平，適當調整鉆桿實際垂直度，使垂直度偏差不超過1%。鉆機就位后，應先采用低壓實施射水試驗，檢查噴嘴是否保持暢通。

2.2.4 水泥漿拌制

攪拌機實際轉速與拌和能力應與漿液類型及灌漿泵排漿量良好適應，同時確保漿液拌制達到均勻和連續。

具體操作時，應先按照設計要求的水灰比進行水泥漿液拌制，一般情況下水灰比應控制在0.8 ～1.2 范圍內。對于漿液攪拌時間，當使用高速攪拌機時，應達到60s 以上，若使用普通攪拌機，則應連續攪拌至少180s。對于漿液攪拌完成后的存放時間，通常不能超過2h[3]。漿液攪拌完成后，需要使用前進行過篩處理，并隨時檢查其密度。各類制漿材料的稱量應使用計量法進行，要求誤差不超過5%。

當施工必須在炎熱的夏季進行時，應采取有效的防曬與防熱措施，將漿液的溫度控制在5℃～40℃范圍內；當施工需要在寒冷的冬季進行時，應切實做好防寒保暖，尤其是注漿管路，防止漿液凍結，影響正常注漿。若設計要求使用熱水進行制漿，則水溫度不能超出40℃。

漿液正式使用前，要做好整個管路與壓力表的檢查，確保漿液可以順利從管路中通過進入到地層當中[4]。漿液拌制過程中，應適量摻加外加劑，以此形成復合式的漿液，具體摻入比例需通過專門的試驗確定。

2.2.5 下噴射管

鉆孔完成并驗收確認合格后，即可開始高壓噴射注漿，在下噴射管之前應做好如下各項檢查工作：

（1）測定噴射管的長度，確定噴嘴中心線和噴射管的放線管能否保持一致。

（2）在高壓水泵的周圍設置噴頭，一般情況下試壓管路長度不能超過20m，采用設計要求的噴射壓力進行試噴。

（3）在下入噴射管之前，必須做好試噴，在設計要求的噴射壓力基礎上增加管路自身壓力。

（4）設計噴射壓力+管路壓力為施工用的標準噴射壓力，更換噴嘴時重新調試。

（5）在擺噴施工下噴射管之前，應先在地面上做好試噴，同時對噴射方向與擺動角度進行適當調整。

（6）經試噴確認滿足要求后，在下入噴射管的過程中，應采取有效措施避免噴嘴發生堵塞。

（7）如果鉆孔中存在大量沉淀物，應預先備好黏土泥漿，并在下噴射管的過程中隨時沖入泥漿。

（8）若鉆孔中有作為護壁使用的套管，則應在下入噴射管之后將其拔出。

（9）將噴射管下到設計要求的深度后，由監理人員進行檢查，批準后即可開始噴射。

2.2.6 提升噴漿管、注漿

高壓噴射注漿應按照從下到上的順序連續進行。噴頭有單嘴、雙嘴與多嘴三種，在注漿管達到設計要求的深度，且噴嘴達到設計要求的標高后，方可開始噴射注漿，送入與設計要求相符的水、氣、漿，在漿液從孔口處返出并保持正常后，開始向上提升噴漿管[5]。

如果在高壓噴射注漿期間出現壓力突然降低或增大的情況，應立即查明原因，并采取針對性措施處理。

噴射時若需要拆卸噴射管，則應適當下落進行搭接復噴，使搭接長度達到0.2m 以上，若噴射因故中斷，需要在恢復噴射時做好復噴，此時搭接長度應達到0.5m 以上，若噴射中斷時間超出漿液自身初凝時間，應進行掃孔，在恢復噴射后，使復噴的搭接長度達到1m 以上。

噴漿時如果發生孔內漏漿，應立即停止提升，直到不再漏漿方可繼續提升，若漏漿現象比較嚴重，需將噴射管提出，采取有效的堵漏措施，當注漿孔有特殊要求時，應通過復噴提高噴射強度，保證噴射長度。另外，噴射時應做好各孔施工記錄。

2.2.7 樁頭處理

當旋噴管提升接近樁頂時，應從樁頂以下1.0m 開始，慢速提升旋噴，旋噴數秒，再向上慢速提升至地面以下0.5m 時，停止送灰，用同劑量混合土換填。

2.2.8 清洗

每一孔的高壓噴射注漿完成后，應及時清洗灌漿泵和輸漿管路，防止清洗不及時不徹底漿液在輸漿管路中沉淀結塊，堵塞輸漿管路和噴嘴，影響下一孔的施工。

2.2.9 補漿

噴射注漿作業完成后，為防止漿液凝固收縮影響樁頂標高，使固結體頂部出現凹穴，要在原孔位采用冒漿回灌或二次注漿等措施。

2.3 施工注意事項

（1）開工前應認真檢查高壓水和空氣噴射情況，確定各部位密封圈能否達到封閉，經檢查確認合格后才能開始噴射漿液。

（2）在噴射過程中，應先在滿足噴射壓力與噴漿量要求后再向上提升注漿管。如果中間發生故障，應立即停止提升與旋噴，以免樁體中斷。

（3）旋噴施工中，需將冒漿量嚴格控制在10%～20%范圍內。

（4）高壓噴射注漿結束后，應立即將噴射管拔出。

（5）施工中切實做好泥漿處理，及時運出泥漿。

3 實際操作過程中遇到的問題

該項目在K194+200 吐爾根3 號大橋左幅大樁號側進行旋噴樁施工，現有方案為引孔至原地面后開始進行旋噴樁施工，為避免破壞路基及路面結構層，在該范圍內調整噴射注漿壓力至路面頂面。由于該項目是伊犁哈薩克自治州重要的旅游公路，無法長期封閉交通，因此無法開挖路基檢測成樁質量，成樁效果無法直觀通過觀察或試驗檢測，只能通過后期對沉降位置處的長期觀測檢驗其是否已經趨于穩定。

該項目為交工后發現多路段的沉降，沉降路段路面結構層完整，無法通過觀察判斷路基、地基是否出現裂穴、脫空等現象，因此在旋噴樁施工過程中只能通過前期在鄰近位置試樁確定相關參數。筆者曾擔心會有可能產生成樁效果不理想，水灰比不合理引發更嚴重沉降等情況，所幸該項目進行旋噴樁施工的段落均趨于穩定，未發生上述可能出現的情況。這也從側面反映出在制定施工方案的決策階段，還缺少能全面反映地質條件的檢測以及勘察方式。旋噴樁施工還是受到一定的局限性，推薦在地質條件變化較為均勻的、無其他特殊路基的情況下使用。

4 結語

綜上所述，濕陷性黃土地基在高速公路中的分布較為廣泛，為避免由此造成路基質量病害發生，可采用高壓旋噴樁技術進行地基處理，使地基承載力等在內各項技術指標都能達到要求。以上對高壓旋噴樁技術在濕陷性黃土地基處理中的具體應用進行深入分析，旨在為實際工程建設施工提供技術參考。