论文部分内容阅读
摘要:根据丹拉高速公路东小路分离式立交桥处理地基的实际案例，我们知道了高压旋喷桩的加固原理，以及如何施工，施工的程序还有他的检测方式等，此案例还让我们了解在施工时对于一些重要事项该如何处理。
关键词:立交桥;旋喷桩;检测方式
Abstract: According to the Danla highway East path separate overpass handle foundation of actual cases, we know that a high pressure jet grouting pile reinforcement principle, as well as how to construction, construction procedures, as well as his detection methods, this case also let us know to how to deal with some important issues in the construction.Keywords: overpass; Churning Pile; detection method
中图分类号：F407.9 文献标识码： 文章编码
高压旋喷注浆的特征较明显，固体坚硬，加固质量匀称，并且形状容易控制，它是国内首选处理地基的方式。丹拉高速公路懂小路立交桥头引道在施工时就是选用这种方式来处理桥头跳车的。
1 工程具体状况
河南省安阳至南乐高速公路项目有很多分支工程, 东小路分离式立交桥就是其中之一，由南北放上面跨越丹拉高速公路,与原东小路相连接。东小路覆盖面积为K0+238~K1+170,全长932 m。其中跨线桥长200 m,通道桥长20 m,引路长712m。为了防止桥头路基下沉,在K0+527.233~K0+576.164、K0+778.824~K0+839.446、K0+861~K0+901.27这三段使用旋喷注浆的方式来处理地基。这条线路原来主要以种植蔬菜以及瓜果为主,土壤中含有很多水分,型流苏状,在曲型类基地算是薄弱的,没有湿陷性。设计时规定旋喷桩桩径必须要有<60 cm、桩长14 m,路中线两侧各7 m以外的旋喷桩桩长10 m,桩位见图1。单桩承受力要求标准为480 kPa,桩身试块的无侧限抗压强度(28 d)要求达到3.8 MPa,复合地基承载力不小于140 kPa。
2 使得高压旋喷桩加固的原理
高压喷射浆的原理是通过钻机将有喷浆嘴的注浆管钻进预计好的泥土位置，高压设备用20MPa的压力将浆液从喷嘴中挤压出来，来使土壤被冲破。当喷射出来的浆体能量大于土体结构硬度的时候，土粒就会从土壤中脱离出来，与浆液混合在一起，然后将其按照浆液中包含泥土的成分与质量的大小进行重新组合。浆液凝结之后，会在土中变成一个固体，从而使地基更加稳固。
水泥土的材质较为不均，在进行高压旋喷搅拌的过程中，水泥与土融合在一起，土粒之间的缝隙被水泥浆补充完整。水泥被水化后在土粒周边出现了各种水化物的凝固体。它们逐步长大，尤其是钙矾石的针状结晶迅速的交融在一起，组成了一个空间网络结构，泥土被分割开来，围绕水泥骨架生长。由于土体逐渐被挤得密集，导致自由水变少，甚至没有，最后就变成了一个特别的水泥土骨架结构。
水泥有很多种成分，它们所形成的胶质膜慢慢形成胶质体，也就是最初水泥凝固的时期。由于水化发展越来越快，胶凝体吸取水分并且逐渐变大，也就意味着他开始变硬。水泥水化是需要很多时间的，水化作用渐渐地进入水泥微粒内部，一直等到水分全部被吸取，胶质凝固结晶饱满位置。在这段时间中，固结体变得越来越强硬。
3 高压旋喷桩的施工流程
3.1 机械及材料要求
1)高压旋喷装施工的主要设备有，高压泵、钻机和浆液搅拌器等;还有一些起到帮助性的设备包含操作系统，高压管路系统，材料储存系统，以及各种零部件等。
2)旋喷時的水泥使用的是32.5号无结块的普通水泥。普通水泥浆水灰之比为1B1~1B1.5。水泥浆太过粘稠，因此流的较慢，很容易导致喷管堵住，使施工进程缓慢；如若水泥浆水灰之比比较小，那么强度就会受到干扰。浆液适合在旋喷一小时之前调配好，开始使用可将硬块过滤掉，可避免管路以及喷嘴堵住。
3.2 确定最佳方案
根据旋喷桩设计，我们可选用旋喷单管喷射来做试桩实验，由此定下水泥所需量以及施工参数。旋喷钻孔机具使用CH-5A钻机，高压泵型号选用XPB-POB;水泥选用32.5号普通硅酸盐水泥，水灰之比为1B1,使用水泥时，每延米分别为150 kg、200 kg和250 kg。通过现场实际情况比较旋喷桩搅拌得均匀度,然后在检测桩的承能力，在这之后,定下旋喷桩的施工参数:每延米水泥用量为200 kg,喷嘴直径为2.8 mm,设计转速为23 r/min,设计提升速度为24 cm/min,喷嘴压力为25 MPa。
3.3 工艺流程
在安排施工场地的时候，一定要按照工程的实际情况来定，将注浆材料，机具设备等安排妥当。在安排时要遵循搬运距离短小，水电易于接头，机具设备安排妥当，容易统一使用，尽量素缎水管长度。以下就是高压旋喷桩的主要工艺。
1)钻机就位。旋喷浆在施工时首先就是要把钻机放在设计的孔位上，将钻杆头瞄准孔位中心处。并且，为了让钻孔达到一定的垂度，钻机准备好之后，一定要将其水平调整好位置，让钻杆轴线对准孔为中心。
2)钻孔和插管。钻孔的施工内容主要就是把旋喷浆管插进预定好的土层里面。钻孔有很多方式，最重要的就是看地质状况，加固深度以及机具设备等情况，钻孔倾斜角度不能超过1.5%。
3)喷射作业。喷管插进制定好的深度之后，从上到下开始喷射。喷浆之前，要根据高压设备和管路系统的具体情况，检查他们的压力以及流量是否适合喷射要求。注浆管以及喷嘴不得有物体存在。与注浆管连接的密封圈一定要保持最将状态。开始旋喷以后，一定要按时查看浆液凝结的最初时间，注浆量，风量，压力等合不合理，要有做记录的好习惯。钻杆在转动时不能有中断情况。
4)冲洗。喷射的程度达到标准之后，那么就可以停止喷射过程了。施工介素，应将设备冲洗干净，机具设备中不能存有残留的水泥浆。
5)移动机具。将钻机移至下一位置。
4 质量检查
旋喷桩固结体系直接在地下形成,是一项看不见的工程，所以我们不能直观看出旋喷桩体的质量，一定要用不同的方式来查看其是否加固成功。质量检查可分为施工中的检查和施工后的检查。其的主要内容为:①固结体的整体性和均匀性;②固结体的有效直径;③固结体的垂直度;④固结体的强度特性,包括桩的轴向压力、单桩竖向承载力和复合地基承载力;⑤固结体的溶蚀和耐久性能等。
1)开挖检查:一般来说控制在泥土较浅处，将喷射固结体质量及固结体形状、直径、整体性、均匀性和垂直度查看仔细。
2)室内实验:开始挖掘之后可做些固结体标准件,用其来做各种物理性能测试。
3)钻孔检查:对已经旋喷好的凝结体进行钻取岩心，通过观察检测他的固结整体性，可将所获取的岩心做成标准件进行物理测试，从而得到它的强度特征。根据具体要求对2j的桩做抽芯检验,本段一共检验3根旋喷桩,桩体搅拌匀称,质量良好。
4)载荷试验:也就是平板静载试验,检验旋喷桩的单桩承载力和复合地基承载力。
5 施工所需注意内容
1)假设喷射机发生故障，那么就不能再进行喷射，可防止桩体断裂，与此同时还要第一时间解决故障问题。又假设泵压变高之后没有浆液,那么一定是喷嘴被堵;泵压没有达到要求,那么有可能是高压处没有封闭好,导致连接处出现漏水现象。
2)冒浆的处理。在喷浆的过程中,一般都会有固定量的土粒跟随浆液粘附在注管桨壁上，随其一起露出地面，我们可根据冒浆的情况，了解土层情况，旋喷效果等。按照以往经验，注浆量大于冒浆百分之二十都算是正常的；如果小了或者一点浆都没有冒过，那么就要检查什么原因导致，并及时处理。如果地层中空隙太大导致不冒浆，那么可以在将夜中添加速凝剂，使其在一定范围内快速凝固。也可以在空隙大的土层施加注浆量，填满后再进行施工。
导致冒浆过大一般都是因为喷射的范围以及注浆量不协调，如何减少冒浆有以下几个措施:①提高喷射压力;②适当缩小喷嘴孔径;③提高旋转速度。
3)因为浆液的吸水性，容易收缩，因此很可能导致固体顶部有凹穴现象，深度基本在0.3~1.0 m,一定要有应对措施。对那些刚刚建起的地基,可以再次注入浆液将其填满。
6 结 语
旋喷桩有很多特点，它施工方便，直径够大，固结体的形状多、重量轻、透气透水性差、固结强度和单桩承受能力高等，对于公路上的软土地以及桥头回填段十分适用，可减少由于种种原因引起的桥头跳车发生概率。但是它也存在着不足，比如旋喷桩的造价高、施工速度慢、占用场地较多、冒浆污染环境,很大程度的限制其使用范围。
参考文献：
[1] 杨凤灵,吴燕,李卿,王军权.高压旋喷桩复合地基的基本特性[J]. 华北水利水电学院学报. 2006(01) 17-18
[2] 沈晓黎,吴进,何勇.高压旋喷桩在高层建筑地基处理中的应用[J]. 建筑安全. 2005(01)，44-45
[3] 富泥.应用高压旋喷注浆对桥梁基础进行加固的探索[J]. 铁道标准设计. 2004(09) 36-38
[4] 胡焕校,刘静.高压旋喷桩桩周土摩阻力的分析与探讨[J]. 地质与勘探. 2003(02) 11-12
关键词:立交桥;旋喷桩;检测方式
Abstract: According to the Danla highway East path separate overpass handle foundation of actual cases, we know that a high pressure jet grouting pile reinforcement principle, as well as how to construction, construction procedures, as well as his detection methods, this case also let us know to how to deal with some important issues in the construction.Keywords: overpass; Churning Pile; detection method
中图分类号：F407.9 文献标识码： 文章编码
高压旋喷注浆的特征较明显，固体坚硬，加固质量匀称，并且形状容易控制，它是国内首选处理地基的方式。丹拉高速公路懂小路立交桥头引道在施工时就是选用这种方式来处理桥头跳车的。
1 工程具体状况
河南省安阳至南乐高速公路项目有很多分支工程, 东小路分离式立交桥就是其中之一，由南北放上面跨越丹拉高速公路,与原东小路相连接。东小路覆盖面积为K0+238~K1+170,全长932 m。其中跨线桥长200 m,通道桥长20 m,引路长712m。为了防止桥头路基下沉,在K0+527.233~K0+576.164、K0+778.824~K0+839.446、K0+861~K0+901.27这三段使用旋喷注浆的方式来处理地基。这条线路原来主要以种植蔬菜以及瓜果为主,土壤中含有很多水分,型流苏状,在曲型类基地算是薄弱的,没有湿陷性。设计时规定旋喷桩桩径必须要有<60 cm、桩长14 m,路中线两侧各7 m以外的旋喷桩桩长10 m,桩位见图1。单桩承受力要求标准为480 kPa,桩身试块的无侧限抗压强度(28 d)要求达到3.8 MPa,复合地基承载力不小于140 kPa。
2 使得高压旋喷桩加固的原理
高压喷射浆的原理是通过钻机将有喷浆嘴的注浆管钻进预计好的泥土位置，高压设备用20MPa的压力将浆液从喷嘴中挤压出来，来使土壤被冲破。当喷射出来的浆体能量大于土体结构硬度的时候，土粒就会从土壤中脱离出来，与浆液混合在一起，然后将其按照浆液中包含泥土的成分与质量的大小进行重新组合。浆液凝结之后，会在土中变成一个固体，从而使地基更加稳固。
水泥土的材质较为不均，在进行高压旋喷搅拌的过程中，水泥与土融合在一起，土粒之间的缝隙被水泥浆补充完整。水泥被水化后在土粒周边出现了各种水化物的凝固体。它们逐步长大，尤其是钙矾石的针状结晶迅速的交融在一起，组成了一个空间网络结构，泥土被分割开来，围绕水泥骨架生长。由于土体逐渐被挤得密集，导致自由水变少，甚至没有，最后就变成了一个特别的水泥土骨架结构。
水泥有很多种成分，它们所形成的胶质膜慢慢形成胶质体，也就是最初水泥凝固的时期。由于水化发展越来越快，胶凝体吸取水分并且逐渐变大，也就意味着他开始变硬。水泥水化是需要很多时间的，水化作用渐渐地进入水泥微粒内部，一直等到水分全部被吸取，胶质凝固结晶饱满位置。在这段时间中，固结体变得越来越强硬。
3 高压旋喷桩的施工流程
3.1 机械及材料要求
1)高压旋喷装施工的主要设备有，高压泵、钻机和浆液搅拌器等;还有一些起到帮助性的设备包含操作系统，高压管路系统，材料储存系统，以及各种零部件等。
2)旋喷時的水泥使用的是32.5号无结块的普通水泥。普通水泥浆水灰之比为1B1~1B1.5。水泥浆太过粘稠，因此流的较慢，很容易导致喷管堵住，使施工进程缓慢；如若水泥浆水灰之比比较小，那么强度就会受到干扰。浆液适合在旋喷一小时之前调配好，开始使用可将硬块过滤掉，可避免管路以及喷嘴堵住。
3.2 确定最佳方案
根据旋喷桩设计，我们可选用旋喷单管喷射来做试桩实验，由此定下水泥所需量以及施工参数。旋喷钻孔机具使用CH-5A钻机，高压泵型号选用XPB-POB;水泥选用32.5号普通硅酸盐水泥，水灰之比为1B1,使用水泥时，每延米分别为150 kg、200 kg和250 kg。通过现场实际情况比较旋喷桩搅拌得均匀度,然后在检测桩的承能力，在这之后,定下旋喷桩的施工参数:每延米水泥用量为200 kg,喷嘴直径为2.8 mm,设计转速为23 r/min,设计提升速度为24 cm/min,喷嘴压力为25 MPa。
3.3 工艺流程
在安排施工场地的时候，一定要按照工程的实际情况来定，将注浆材料，机具设备等安排妥当。在安排时要遵循搬运距离短小，水电易于接头，机具设备安排妥当，容易统一使用，尽量素缎水管长度。以下就是高压旋喷桩的主要工艺。
1)钻机就位。旋喷浆在施工时首先就是要把钻机放在设计的孔位上，将钻杆头瞄准孔位中心处。并且，为了让钻孔达到一定的垂度，钻机准备好之后，一定要将其水平调整好位置，让钻杆轴线对准孔为中心。
2)钻孔和插管。钻孔的施工内容主要就是把旋喷浆管插进预定好的土层里面。钻孔有很多方式，最重要的就是看地质状况，加固深度以及机具设备等情况，钻孔倾斜角度不能超过1.5%。
3)喷射作业。喷管插进制定好的深度之后，从上到下开始喷射。喷浆之前，要根据高压设备和管路系统的具体情况，检查他们的压力以及流量是否适合喷射要求。注浆管以及喷嘴不得有物体存在。与注浆管连接的密封圈一定要保持最将状态。开始旋喷以后，一定要按时查看浆液凝结的最初时间，注浆量，风量，压力等合不合理，要有做记录的好习惯。钻杆在转动时不能有中断情况。
4)冲洗。喷射的程度达到标准之后，那么就可以停止喷射过程了。施工介素，应将设备冲洗干净，机具设备中不能存有残留的水泥浆。
5)移动机具。将钻机移至下一位置。
4 质量检查
旋喷桩固结体系直接在地下形成,是一项看不见的工程，所以我们不能直观看出旋喷桩体的质量，一定要用不同的方式来查看其是否加固成功。质量检查可分为施工中的检查和施工后的检查。其的主要内容为:①固结体的整体性和均匀性;②固结体的有效直径;③固结体的垂直度;④固结体的强度特性,包括桩的轴向压力、单桩竖向承载力和复合地基承载力;⑤固结体的溶蚀和耐久性能等。
1)开挖检查:一般来说控制在泥土较浅处，将喷射固结体质量及固结体形状、直径、整体性、均匀性和垂直度查看仔细。
2)室内实验:开始挖掘之后可做些固结体标准件,用其来做各种物理性能测试。
3)钻孔检查:对已经旋喷好的凝结体进行钻取岩心，通过观察检测他的固结整体性，可将所获取的岩心做成标准件进行物理测试，从而得到它的强度特征。根据具体要求对2j的桩做抽芯检验,本段一共检验3根旋喷桩,桩体搅拌匀称,质量良好。
4)载荷试验:也就是平板静载试验,检验旋喷桩的单桩承载力和复合地基承载力。
5 施工所需注意内容
1)假设喷射机发生故障，那么就不能再进行喷射，可防止桩体断裂，与此同时还要第一时间解决故障问题。又假设泵压变高之后没有浆液,那么一定是喷嘴被堵;泵压没有达到要求,那么有可能是高压处没有封闭好,导致连接处出现漏水现象。
2)冒浆的处理。在喷浆的过程中,一般都会有固定量的土粒跟随浆液粘附在注管桨壁上，随其一起露出地面，我们可根据冒浆的情况，了解土层情况，旋喷效果等。按照以往经验，注浆量大于冒浆百分之二十都算是正常的；如果小了或者一点浆都没有冒过，那么就要检查什么原因导致，并及时处理。如果地层中空隙太大导致不冒浆，那么可以在将夜中添加速凝剂，使其在一定范围内快速凝固。也可以在空隙大的土层施加注浆量，填满后再进行施工。
导致冒浆过大一般都是因为喷射的范围以及注浆量不协调，如何减少冒浆有以下几个措施:①提高喷射压力;②适当缩小喷嘴孔径;③提高旋转速度。
3)因为浆液的吸水性，容易收缩，因此很可能导致固体顶部有凹穴现象，深度基本在0.3~1.0 m,一定要有应对措施。对那些刚刚建起的地基,可以再次注入浆液将其填满。
6 结 语
旋喷桩有很多特点，它施工方便，直径够大，固结体的形状多、重量轻、透气透水性差、固结强度和单桩承受能力高等，对于公路上的软土地以及桥头回填段十分适用，可减少由于种种原因引起的桥头跳车发生概率。但是它也存在着不足，比如旋喷桩的造价高、施工速度慢、占用场地较多、冒浆污染环境,很大程度的限制其使用范围。
参考文献：
[1] 杨凤灵,吴燕,李卿,王军权.高压旋喷桩复合地基的基本特性[J]. 华北水利水电学院学报. 2006(01) 17-18
[2] 沈晓黎,吴进,何勇.高压旋喷桩在高层建筑地基处理中的应用[J]. 建筑安全. 2005(01)，44-45
[3] 富泥.应用高压旋喷注浆对桥梁基础进行加固的探索[J]. 铁道标准设计. 2004(09) 36-38
[4] 胡焕校,刘静.高压旋喷桩桩周土摩阻力的分析与探讨[J]. 地质与勘探. 2003(02) 11-12