高压旋喷桩在城市道路旧路改造路基加固中的应用

报告：高速出入口至纬五路路段路基地质情况：在勘察深度范围内，自上而下分为5层：混凝土面板、人工含砾填土（水泥稳定层）、人工素填土、粉质粘土和粘土。道路主要持力层为人工素填土和粉质粘土。地下水位高，埋深为0.85～1.76m。人工素填土层厚度为1.59～4.86m，土层密实度差，孔隙比为0.56～0.93，平均值0.74，接近天然软土孔隙比标准（0.9）；压缩性高，压缩模量仅为4.2MPa，容许承载力低于设计要求。

纬五路至柘山路路段路基地质情况：在勘察深度范围内，自上而下分为4层：碎石（水泥稳定层）、素填土2、素填土2～1、粉质粘土。道路主要持力层为人工素填土和粉质粘土。地下水位较高，埋深为1.4～1.9m。素填土2层物理特性与高速出入口至纬五路路段人工素填土类似。素填土2～1层层厚0.2～1.9m，与素填土2层相比，本层土孔隙比更高，均值为0.81；压缩性更高，压缩模量仅为2.3MPa；容许承载力仅为60kPa，严重低于设计要求。

图3 拆除旧水泥混凝土 图4 高压水泥旋喷桩

路面后路基 平面布置示意图

3.3 路基设计

龙眠山路高速公路出入口连接市区重要城市主干道，且道路两侧地块均已开发，要求道路改造工期短，对两侧地块影响尽量降到最低，因此常规换填等地基处理方法不适合本工程。结合地基土层的物理力学性质，充分考虑到高压旋喷桩在处理软土地基中的显著作用及该工程周围的具体条件，决定该道路机动车地基处理采用高压旋喷桩法。

3.3.1 高压旋喷参数设计。本项目设计高压旋喷桩，桩径Φ400～Φ500mm，桩间距为1.2m呈梅花形布置，桩长4.0～6.0m，设计水灰比为0.6，设计注浆压力选择20MPa。

设计的提升速度为50cm/min，旋转速度为20r/min。施工采用单管法，注浆中喷嘴直径选用2.0～3.2mm。旋转速度为20r/min。通过试桩来调整。

设计复合地基承载力为130kPa，土基施工结束、道路铺基层之前必须测土路基层回弹模量，E0>30MPa。

图5 施工现场

表1

序号荷载

（kN）历时（min）沉降（mm）

本级累计本级累计

00000.000.00

13675750.330.33

254601350.270.60

372752100.320.92

490752850.421.34

5108603450.481.82

6126904350.662.48

7144604950.783.26

8162605550.874.13

9180606151.065.19

1014415630-0.484.71

1110815645-0.564.15

127215660-0.643.51

133615675-0.682.83

140120795-0.682.15

最大沉降量：5.19mm

最大回弹量：3.04mm；回弹率：58.6%

3.3.2 试桩后得到参数。通过试桩检测后得到参数为桩径Φ400～Φ500mm，桩间距为1.2m，桩长4.0～6.0m，设计水灰比调整到0.5，注浆压力为20MPa，提升速度为50cm/min，旋转速度为20r/min。施工采用单管法，注浆中喷嘴直径选用2.8mm双喷嘴。

3.3.3 单桩竖向静载试验。根据国家标准《建筑地基基础设计规范GB50007-2002》《建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003》的有关规定，进行单桩竖向抗压静载试验。

图6 Q-s曲线图 图7 s-lgt曲线图 图8 s-lgQ曲线图

试验桩单桩竖向抗压静载试验可以看出，加荷至180kN时，累计沉降量为5.19mm，Q-s曲线呈缓变型，s-lgt曲线各级载荷所对应的曲线均较为平坦。根据《建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003》4.4.2，取该单桩竖向抗压极限承载力为180kN。

3.3.4 复合地基承载力检测。本次试验根据中华人民共和国建设部行业标准《建筑地基处理技术规范JGJ79-2002》附录A.复合地基载荷试验要点中的有关规定，共进行了三个点的单桩复合地基载荷试验。

表2

序号荷载

（kN）历时（min）沉降（mm）

本级累计本级累计

00000.000.00

18290900.950.95

2123901800.561.51

3164902700.722.23

4205903600.833.06

5246904500.923.98

6287905401.105.08

73281506901.206.28

824630720-0.815.47

916430750-0.874.60

108230780-1.203.40

110180960-1.451.95

最大沉降量：6.28mm；最大回弹量：4.33mm

回弹率：68.9%；压板面积：1.26m2

图9 Q-s曲线图 图10 s-lgt曲线图 图11 s-lgQ曲线图

单桩复合地基载荷试验可以看出加荷至328kN时，累计沉降量为6.28mm，地基沉降量较小，P-S曲线为缓变形，从S-lgt曲线看各级载荷所对应的曲线较平坦，未见下弯。以上情况说明该载荷板试验未进入极限状态，承载能力尚有一定余量。取所对应荷载值的1/2为单桩复合地基承载力fak=328/2/1.26=130kPa。满足设计要求。

3.3.5 土路基顶面弯沉值检测。设计回弹模量值换算成弯沉值实测<258.8×10-2mm。复合地基弯沉值检测平均值为177.50×10-2mm，满足设计要求。

图12 高压旋喷桩施工完成

4 结语

根据现场工程地质条件，设计高压旋喷桩桩长L=4.0m，穿透较软弱的人工填圭层，进入持力层粉质黏土层约1m；桩径Φ=0.4m，采用单管搅拌桩；桩间距1.2m；置换率：10.6%。采用此方案对孔隙率较高的人工填土地基进行了处理。旋喷桩处理软基工程，工期短，地基加固效果良好，地基承载力、单桩竖向承载力和复合地基承载力达到设计要求，地基稳定性较好。

参考文献

[1] 曾文瑞.浅谈软土地基的处理[J].山西建筑，2006，（6）.

[2] 铁道部旋喷注浆科研协作组.旋喷注浆加固地基技术[M].北京：中国铁道出版社，1984.

[3] 程云朋.高压旋喷桩在地基加固中的应用探讨[J].山西建筑，2007，（33）.

[4] 曾克强.旋喷桩复合地基设计几个计算参数的探讨

[J].矿产与地质，2006，20（3）.

[5] 胡焕校，刘静.高压旋喷桩桩周摩阻力的分析与探讨[J].地质与勘探，2003，39（2）.

[6] 曹作龙，陈杰东.采用高压旋喷桩加固软弱地基[J].西部探矿工程，2005，（12）.

[7] 吴为民.高压喷射灌浆技术在水闸地基加固和纠偏中的应用研究[D].河海大学，2005.

[8] 刘成宇.土力学[M].北京：中国铁道出版社，2002.

[9] 沈珠江，朱百里.计算土力学[M].上海：上海科学技术出版社，1990.

[10] 胡金保.提高旋喷桩单桩承载力的有效方法[J].山西建筑，2003，（5）.

[11] 徐至钧.高压喷射注浆法处理地基[M].北京：机械工业出版社，2004.

（责任编辑：秦逊玉）

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