高压喷射注浆法在软土路基处理中的应用
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摘要：近年来，我省公路治超工作突显成效，新建道路早期病害明显减少，但在旧等级公路中，由于超载车辆频繁，出现明显沉降的，严重影响现行车辆行驶。为了控制桥台两侧的沉降，在大修工作中采用了高压喷射注浆法施工。通过观测表明，注浆法施工后，桥台两软土路基的密实度明显提高，并趋于稳定，沉降已经得到有效控制。下面就高压喷射注浆法施工作详细介绍。
关键词：高压喷射注浆 软土路基 施工
中图分类号：U41文献标识码： A
1高压喷射注浆法的主要特征
以高压喷射流直接冲击破坏土体，浆液与土休进行半置换或全置换，最后形成固结体的高压喷射注浆法，从施工方法、加固质量到适用范围，不仅与静压注浆法有所不同，与其它地基处理方法相比，亦有独到之处。
高压喷射注浆法的主要特征：1）适用土类广泛，处理效果好；2）应用工程范围广泛；3）设备简单、施工简便；4）施工安全、无公害；5）施工时机具的振动很小，噪声也较低，不会对周围建筑物带来振动影响和噪声公害。
2高压喷射注浆法的加固机理
2.1高压喷射流对土体的破坏作用
高压喷射流冲切破坏土体的效能，随着土的物理力学性质和喷射环境的不同，在数量上有较大差别，高压喷射流集中和连续地作用在土体上，其喷射作用力有喷射流动压、射流脉动负荷、水锤冲击力，空穴现象、水楔效应、挤压力及气流搅动等7种作用力，其中破坏土体的结构强度的最主要因素是喷射流动压。
2.2水（浆）、气同轴喷射流对土的破坏作用
单射流虽具有巨大的能量，但由于压力在土中急剧衰减，故破坏土的有效射程较短，致使旋喷固体的直径较小。高压喷射流在地基中，把土体切削破坏。一部分细小的土粒被喷射的浆液所置换，随着液流被带到地面上，其余的土粒与浆液搅拌混合。在喷射动压力、离心力和重力的共同作用下，在横断面上土粒按质量大小有规律地排列，形成浆液主体搅拌混合、压缩和渗透等部分，经过一定时间凝固成强度较高渗透系数较小的固结体。由于旋体不是等颗粒的单体结构，固结质量也不均匀，通常是中心部分强度低，边缘部分强度高。定喷时，高压喷射注浆灌进槽中，最后形成一个板状固结体。
2.3水泥与土的固结机理
水泥与水拌合后，首先产生铝酸三钙水化物和氢氧化钙，由于溶解度不高，很快就达到饱和析出一胶质物体。这种胶质物体有一部分混在水中悬浮，后来就包围在水泥微粒的表面，形成一层胶凝薄膜。由水泥各种成份所生成的胶凝膜、逐渐发展起来称为胶凝体，此时表现为水泥的初凝状态，开始有胶黏的性质。此后，水泥各成分在不缺水、不干涸的情况下，继续不断地按上述水化程序发展、增强和扩大，从而产生下列现象：
1）胶凝体增大并吸收水分，使凝固加速、结合更密；2）由于微晶（结晶核）的产生进而生出结晶体，结晶体与胶凝体相互包围渗透并达到一种稳定状态，这就是硬化的开始；3）水化作用继续深入到水泥微粒内部，使未水化部分再参加以上的化学反应，直到完成没有水分以及胶质凝固和结晶冲盈为止。
2.4加固土的基本性状
1）直径较大；2）重量轻，黏性土固结体比原状土轻约10%；3）渗透系数小，固结体渗透系数为10-6cm/s或更小，故具有一定的防渗性能；4）固结强度高，在横断面上中心强度低，外侧强度高，与土交换的边缘处有一圈坚硬的外壳；5）单桩承载力高。旋喷桩固结体有较高的强度，外形凸凹不平，因此有较大的承载力，固体直径愈大，承载力愈高。
2.5固结耐久性好
高压喷射注浆的固结体其化学性质是稳定的。冻融、干湿循环试验结果表明，一般在-20℃条件下，固结体是有抗冻和抗干湿循环作用的。因此可以认为，高压喷射注浆的固结体是耐久的，可以用于永久工程中。
3高压喷射注浆法的施工
3.1施工机具及监测仪表
高压喷射注浆施工的主要机具包括钻孔机械和喷射注浆设备两大类。国内高压喷射注浆法的主要施工机具有：钻机、高压泥浆泵、高压水泵、空气压缩机、普通泥浆泵、泥浆搅拌机、真空泵、单管等。
为了确保高压喷射注浆的质量达到设计要求，必须对各种喷射介质的压力和流量及喷头的旋摆速度、摆动角度和提升速度等参数，用仪器记录下来。一则当各种参数超过或低于设计值时，及时闪光鸣笛报警，便于施工人员及时检查排除故障；二则可作为原始记录存档，便于质量管理。
3.2施工组织与准备工作
施工前要做好现场复查，首先，要按照设计图纸核实设计孔位处有无妨碍施工和安全的障碍物，如遇到电线、水管、邻近建筑物、下水道、地下电缆线、煤气管道、人防工事、其它地下埋设物等障碍物，影响施工者，则应与有关单位协商搬移或更改设计孔位。其次，是核对地质资料。
3.3高压喷射注浆的施工程序
高压喷射注浆法的施工程序包括平整场地、孔位放样、钻机就位、钻孔、钻机移位、成孔校验、喷射装置就位、地面试喷、下喷射管、地下试喷、喷射注浆作业、喷射注浆结束、下管静压回填注浆、冲洗机具、高喷台车移位、间隙性回填注浆。
1）钻机就位。钻机安放在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，偏差不得大于50mm。同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好钻机。
2）钻孔。钻孔的目的是为了把注浆管置入预定深度。通常单管法使用76型旋转振动钻机，深度可达30m以上，适用于标准灌入击数N小于40的砂土和粘性土层，当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。二重管和三重管施工都采用工程地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。
3）下注浆管。成孔合格后即可下入注浆管到预定深度。在下管之前，需进行地面试喷，检验喷射装置及水、气、浆发生装置是否正常。
4）喷射注浆作业务。将注浆管下到预定深度后，喷射方向中、摆动角度，进行地下试喷，一切正常后即可自下而上进行喷射作业。施工过程中，必须时刻注意检查浆液初凝时间、水气浆流量及压力、提升速度、旋摆速度、喷射等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。
5）冲洗机具。喷射作业完成后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除，防止残存水泥浆浆管路堵塞。
6）移动机具。将钻机等机具设备移到新孔位上。
4质量检验
高压喷射注浆系隐蔽工程，固结体在地层内不能直接观察到它们的质量，必须用科学的方法来检验固结体质量和高压喷射注浆的工程效果。
4.1检验点数量和位置
每个建筑工程喷射注浆处理后，不论其规模大小，均应进行检验。检验两位高压喷射施工总孔数的2%～5%，少于20孔的工程，至少要检验2个点，检验不合格者，应在不合格点位附近进行补喷或采取有效补救措施，然后再进行检验。
4.2检验方法
选定现场质量检验方法时，应根据机具设备条件，结合具体情况选用：1）浅部开挖检查；2）钻孔取芯法；3）标准贯入试验；4）动力触探试验；5）板荷载试验；6）内荷载试验；7）透水试验。
5结束语
不良地基处理的措施很多，大量实践已表明选择什么样的处理方法应结合各种方法和适用范围和工程的实际地质情况而定。根据工程实践证明，用高压喷射注浆法处理杂填土地基，可以明显地提高地基承载力，可有效控制沉降的发生。高压喷射注浆法所用的浆材主要为水泥，取材方便，价格低廉，工程造价较小，而且其设备简单，施工简便、安全、无公害。因此，高压喷射注浆法作为一种有效的不良地基处理措施，在工程建设中发挥了巨大作用，得到广泛应用。