初探高壓旋噴樁在巖土工程中的應用

1、<p>　　初探高壓旋噴樁在巖土工程中的應用</p><p>　　摘要：高壓旋噴樁是用壓力使?jié){體具有巨大能量，經過噴射由漿體直接破壞土體，并在噴射過程中旋升鉆桿，使?jié){液與土體混合，在土中形成柱狀固結體，由于高壓旋噴樁優(yōu)良的加固和止水效能，其工程應用較為廣泛，本文介紹了高壓旋噴樁在巖土工程中的應用，對高壓旋噴樁的應用方式和常見參數(shù)進行了匯總，有一定的參考價值。 </p><p>　

2、　關鍵詞：高壓旋噴樁；巖土工程；加固；止水 </p><p>　　中圖分類號：F470.1 文獻標識碼：A </p><p><b>　　1 應用原理 </b></p><p>　　高壓旋噴樁形成的樁體具有兩大功能，即地基加固和止水帷幕，有的工程單獨利用其中一個功能，有的則同時利用兩個功能。 </p><p><b

3、>　　1.1 加固功能 </b></p><p>　　水泥漿經注漿管噴射到地基內后，與地基土發(fā)生一系列物理化學反應，包括水泥水解和水化反應，反應生成各種水化合物后，有的又發(fā)生離子交換和團?；饔靡约澳卜磻?，形成具有一定強度的水泥土混合體。高壓旋噴樁加固地基，能夠適用的土體種類較廣，包括淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等，但當?shù)鼗羶群写罅降膲K石、大量植物根系或有機質含量

4、較高，以及地下水流速較高或已有涌水的工程中，效果可能欠佳，應根據(jù)現(xiàn)場試驗確定其適用性。 </p><p>　　高壓旋噴樁的直徑與注漿管類型、噴射壓力、土質條件等有關。通常情況下，單管法形成的樁體直徑最小，約位于0.4～0.9m 之間；雙管法的位于 0.8～1.3m 之間；三管法的可達 0.9～2.0m。噴射形成的樁體強度可通過室內試驗或現(xiàn)場取芯進行無側限抗壓強度試驗測得，一般粘性土形成的樁體單軸抗壓強度可達 5～

5、10MPa，砂土和砂礫土的強度可達 8～20MPa。此外，也可結合標貫試驗、靜力觸探等測得形成樁體的強度。 </p><p>　　高壓旋噴樁承載力特征值的確定方法類似于水泥攪拌樁的，分別按樁身強度確定和按樁周土強度確定，并取兩者中的較小者。公式符號具體意義參考《建筑地基處理技術規(guī)范》或《工程地質手冊》（下同）。高壓旋噴樁與樁周土形成復合地基，共同承擔上部荷載，復合地基承載力可通過復合地基載荷試驗確定，也可利用公式

6、計算，。 </p><p><b>　　1.2 止水功能 </b></p><p>　　高壓旋噴樁也廣泛應用于止水帷幕工程中，在該類工程中，主要利用旋噴樁的低滲透性。水泥漿切入到土體內部或填充到土顆粒之間的孔隙后，能夠形成一道致密的止水帷幕，通常要求其滲透系數(shù)小于 10-6cm/s。有關研究[1]表明淤泥和粉質粘土形成的樁體滲透系數(shù)位于（3.2～7.0）×1

7、0-7cm/s。為了增加止水的整體效果，高壓旋噴樁一般采用交聯(lián)式三角形或交聯(lián)式排列，并且相鄰兩樁需要搭接一定長度。在基坑支護中，為了增大支護結構的剛度，高壓旋噴樁也可與其它樁型（如鋼筋混凝土鉆孔灌注樁、鋼板樁）結合共同使用。 </p><p>　　在豎向深度上，高壓旋噴樁止水帷幕的頂部要高于設計期限內可能出現(xiàn)的最高地下水位，帷幕的底端位于土層不透水層上（如不透水基巖、堅硬粘土層）或進入到不透水層一定深度處。止水帷

8、幕厚度也是影響因素之一，墻厚需大于30cm。 </p><p><b>　　2 工程應用 </b></p><p><b>　　2.1 應用范圍 </b></p><p>　　由于高壓旋噴樁的特性，可廣泛應用于軟土地基加固、基礎托換、樁基補強、基坑坑底抗?jié)B透變形、邊坡加固等加固工程和基坑止水、壩基止水等止水工程中。 <

9、;/p><p>　　在軟土地基加固中，每隔一定間距打設一根高壓旋噴樁與地基土形成復合地基以加固軟土地基；若原來建筑物的淺基礎地基承載力不足或由于嚴重不均勻沉降所導致建筑物傾斜、開裂時，可在淺基礎底部采用高壓旋噴樁加固。同樣原理，在樁基端部或樁側也可采用高壓旋噴樁加固，提高樁基承載力；在基坑開挖前，事先在坑底噴射水泥漿形成一道抗?jié)B透體，可以有效防止基坑流砂或因坑底承壓水導致的突涌等滲透變形問題；在可能滑動的坡體內，垂直

10、打設一排或幾排高壓旋噴樁，貫穿滑動面進入下部穩(wěn)定地層內可以有效阻止邊坡的滑動；在需要止水的工程中，如基坑、壩體、垃圾填埋場等工程中也可采用高壓旋噴樁進行防滲。 </p><p><b>　　2.2 工程實例 </b></p><p>　　工程一。加固高速公路軟土路基。文獻[2]報道了高壓旋噴樁在浙江某高速公路軟土路基中的應用。該高速公路地基局部軟土厚度達 20～26m

11、。采用單管旋噴注漿法，樁間距為 150cm，有效樁徑為 40cm，采用正三角形布置。漿液以32.5R 普通硅酸鹽水泥配置，水灰比為 1∶1，并摻入早強劑。工后取芯測試強度，發(fā)現(xiàn) 10d 齡期時強度達到 1.6～1.9MPa，20d 齡期達到 2.3～2.8MPa，50d 時達到 5.5MPa。 </p><p>　　工程二。樁基補強。文獻[3]報道了珠海市某爛尾樓改造工程中的高壓旋噴樁樁基補強。該工程中的部分樁樁

12、底存在粘性土層、強風化軟弱層或孤石與強風化層并存等樁底缺陷。采用單管法高壓旋噴樁對樁基底部 4.5m 深度的范圍內進行注漿加固，施工工序包括鉆孔 - 高壓旋噴清洗 - 高壓旋噴注漿 - 靜力壓樁等幾個環(huán)節(jié)。注漿壓力大于 20MPa，旋轉速度控制在 10～15r/min，提升速度為 10～15cm/min，單個孔的有效處理半徑大于 100cm。補強后經檢驗效果良好。 </p><p>　　工程三。護岸工程。文獻[4

13、]報道了為避免深圳市西部政府碼頭基槽開挖形成的土壓力引起鄰近的燃機電廠碼頭北護岸失穩(wěn)，對北護岸采用了高壓旋噴樁進行了加固。旋噴樁穿透整個淤泥層，設計樁長為 14m。平面布置成網(wǎng)狀，長度為 73.2m，寬度為 13m，樁徑為 1.2m，樁距為 1m。 </p><p>　　工程四。大壩及壩基防滲工程，高壓旋噴樁能夠較好地解決大壩壩體及壩基的滲透問題。福建省仙游縣楓亭鎮(zhèn)九社村的文子水庫采用高壓旋噴樁對壩體進行了防滲處

14、理，樁徑為 60cm，單排布設，樁距為 50cm，樁深度至壩基以下0.5m，樁長為 5～16.5m。注漿壓力為 25～40MPa，流量為80～120L/min，注漿管提升速度為 10～25cm/min，旋轉速度為 120r/min。并經注水試驗測得滲透系數(shù)位于（0.05～1.47）×10-6cm/s，滿足設計及規(guī)范要求[5]。 </p><p>　　工程五。電廠灰堤防滲工程。某熱電廠臨近海域，為了防止灰

15、場內雨水夾帶的灰渣滲入附近海域內，在灰堤內、外堤之間的回填中粗砂中修建高壓旋噴樁止水帷幕，止水帷幕總長度為 1158.493m。防滲帷幕厚度分兩段：Q1～Q6 段帷幕厚 300mm，Q6～Q10 段帷幕厚度 500mm。在該工程中，首先制備水泥漿液，采用水泥 - 水玻璃漿液，水泥采用 425 號普通硅酸鹽水泥，水灰比 1∶1，水玻璃濃度為 40Be，水泥漿與水玻璃體積比為 1∶1。高壓旋噴樁單樁直徑為 30～50cm，兩樁之間相互搭接

16、10cm。設計樁長底端位于中風化花崗巖頂面，即樁長為 12.6m，施工參數(shù)見表 1 所示。 </p><p>　　3工程質量控制與檢測 </p><p>　　在高壓旋噴樁帷幕防滲的施工過程中，工程質量是重中之重。為了使帷幕防滲工作得較好的效果，就需要采取相應的質量保障方法以及進行質量監(jiān)控，使高壓旋噴樁施工順利進行。質量監(jiān)控主要措施如下: </p><p>　　（1）

17、 對施工材料進行控制，在進行施工之前應對水泥的質量進行嚴格的檢查控制，要采用符合規(guī)范、有質量檢測證書的高質量水泥。 </p><p>　?。?）對水泥用量以及水泥漿比例也應進行控制。水灰比例、氣泵壓力、高壓水泵壓力、回轉速度、漿泵壓力以及各種壓力所產生的流量都是需要嚴格控制的，尤其水泥漿液的調配比例更需嚴格控制，在施工過程中不定期進行抽檢，確保其水泥漿液比重在 1∶ 4 －1∶ 6 的標準之內。 </p&g

18、t;<p>　?。?）正確進行設備的檢查，對各樁位要做好編號處理，開孔之前對樁位要進行仔細的檢查。引孔孔位的位置差要嚴格控制在 3cm 以內，在垂直誤差方面，應控制在 1% 以內。同時對樁深也應做好相應的質量控制檢查工作，鉆孔的深度要能保證進入基巖內 50cm，這是施工過程中對樁深所做的要求和標準。 </p><p><b>　　結束語 </b></p><

19、p>　　高壓旋噴樁具有良好的加固和止水功能。本文首先介紹了這兩大原理及設計中的關鍵事項，然后分析了高壓旋噴樁的應用范圍和國內成功的案例，并介紹了其設計與施工中涉及的重要參數(shù)。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 黃小峰.夾層土采用高壓旋噴樁防滲止水與強度指標的對比分析[J].水運工程，2008(8):178- 181 &

20、lt;/p><p>　　[2] 龔貴林，王鳳榮.高壓旋噴注漿法在處理高速公路軟土地基的應用[J].石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報，2011,10（3）：13- 17 </p><p>　　[3] 林權威.高壓旋噴樁法在樁基補強的應用[J].建筑安全，2011(11)：20- 22 </p><p>　　[4] 武 政，何軍，馮偉.高壓旋噴樁在護岸結構加固中的應用[J].水運