王毅1 王婷婷2
1.潍坊市公路勘察设计院 山东潍坊 261061；2.潍坊市白浪河水库管理局 山东潍坊 261061
摘要：本文通过对因河道内长期采沙，造成的河床下切，使桥梁基础埋深减小，局部冲刷严重，危及桥梁的的安全性及稳定性。由此提出利用旋喷桩的工艺机理来防护此种冲刷破坏，并结合实际工程使用后状况，对其优缺点进行了论述，总结了在实施过程中的一些施工工艺及工艺参数。
关键词：冲刷防护；旋喷桩施工工艺；工艺参数
一、现状分析
近年来，由于城市建设规模的飞速发展，建筑工程的沙石用量也急剧增加。因河道内长期采沙，产生了大量的沙坑。沙坑引起水流条件的改变，导致了原河床的天然形态的变化，加快了河床下切，致使桥位处河床下降，造成桥梁基础埋深减小，主河槽流水集中，洪水时产生跌水、洄流、急弯等，局部冲刷严重。对桥梁下部基础的安全性及稳定性产生较大的影响，危及桥梁的使用寿命。
不同地区桥梁所处的自然环境、河流特性、工程地质以及水文水力条件各不相同，导致桥梁因冲刷水毁的因素复杂多样。对冲刷的防护应遵循对水流“顺其性、挫其峰、分其势、稳其流”的原则，按照顺应水势、因势利导和因地制宜的思路进行设计。[1]浆砌片石护底是桥梁浅基础防护的最常见的一种形式，这种防护适用范围广泛，山区、漂石、卵石及沙质河床或者平原沙质河床集中冲刷不严重的的河流均有不错的效果。但是，因河道内长期采沙导致河床变形造成的桥梁冲刷水毁，这种防护形式作用大大降低。
在长期的实践工作中发现，利用旋喷桩的工艺机理可有效的解决因河道内长期采沙导致河床变形造成的桥梁冲刷水毁。它的原理是将钻机把有喷浆嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20Mpa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击土体。当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体剥落下来与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体，从而形成一道密闭的幕墙，实现防止水流冲刷的目的。其特点是：利用旋喷桩有效直径紧密的相互咬合，形成一道密闭的屏障；同时，其组合结构，进一步加强了状体抵抗土体变形的能力，使其更加稳定。
二、旋喷桩施工工艺
在实际的施工过程中，通过向施工单位学习借鉴，总结了以下施工工艺。
1、施工准备
⑴桩位放样
施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于20mm。
⑵修建排污和灰浆拌制系统
旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。
灰浆拌制系统主要设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。
2、钻机就位
钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在2cm以内，钻孔垂直度误差小于1%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。
3、引孔钻进
钻机施工前，应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后，开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。
4、拔出岩芯管、插入注浆管
引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。
5、旋喷提升[2]
当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。
6、钻机移位
旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。
三、旋喷桩施工工艺参数
高压喷射灌浆属于隐蔽性工程施工，只有选择合适的工艺参数，才能保证施工质量，因此根据工程的实际地质情况，参考采用如下工艺参数进行施工：
高压水泥浆：压力35～38MPa，流量Q=70－85L/min。
压缩气：压力为0.6～0.8MPa，气量60－80m3/h。
浆液比重：浆液采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥搅制，浆液比重1.4～1.5g/cm3。
提升速度：旋喷提升速度为10～15 cm/min。
旋转速度：旋转速度为12～15n/min。
1.旋喷桩施工质量保证措施
由于高压旋喷桩施工难度大，特制定施工细则，在施工中严格遵守，以保证施工质量。
（1）钻机就位与设计位置偏差要求小于20mm，垂直度偏差度小于1%。采取钢尺丈量和吊锤球的方法检测，满足精度要求后方可进行钻孔施工。
（2）施工时严格控制各种施工参数，发现问题及时汇报处理。现场施工做到及时记录、及时调整、及时汇报处理。
（3）高压旋喷应全孔连续进行，若中途拆卸喷射管，则应进行复喷，搭接长度不小于200mm。供浆正常的情况下，孔口回浆密度变小、且不能满足设计要求时，应加大进浆密度。
（4）在施工时严格遵守操作规程，技术员严格进行质量自检。
2.旋喷桩施工技术标准
旋喷桩施工技术检查表
3.施工检查内容
（1）施工前检查
在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：
①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；
②浆液配合比是否合适工程实际土质条件；
③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；
④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。
⑤施工前还应对地下障碍情况统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求。
⑥施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。
（2）施工中检查
施工中重点检查内容有：
①钻杆的垂直度及钻头定位；
②水泥浆液配合比及材料称量；
③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；
④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；
⑤孔位处的冒浆状况；
⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；
⑦施工记录是否完备，施工记录应在每提升1m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。
（3）施工后检查
施工后主要对加固土体进行检查，包括：
①固结土体的整体性及均匀性；
②固结土体的有效直径；
③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置；
④固结土体的抗渗性。
4.成桩质量检查
（1）质量检验时间、内容
施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。
（2）质量检验数量、部位[3]
检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%，，不合格者应进行补喷。检验点应布置在下列部位：桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。
（3）检验方法
旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。
钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力。
结束语
在我国城市化进程不断加快的同时，桥梁工程也得到了加大的发展。本文经过提出了运用旋喷桩的工艺机理，以有效的防护河道对桥梁基础造成的冲击，以进一步提高桥梁工程的质量，保证车辆运营的安全通畅。
参考文献：
[1]刘静，胡焕校.旋喷桩在桥梁基础中的新应用[J].中南工业大学报，2000.
[2]武新波.浅谈高压旋喷桩施工工艺[J].科学之友，2007.
[3]岳永福，鲜志双.旋喷桩施工质量控制分析[J].石家庄铁道学院学报，2000.
论文作者:王毅1,王婷婷2
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/24
标签：钻杆论文; 钻机论文; 浆液论文; 桥梁论文; 钻孔论文; 河床论文; 高压论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;