高壓旋噴注漿在南華大橋樁基加固工程中的應用

【摘　要】　南華大橋是一座科研試驗橋, 首次采用了多種新結構、新工藝, 但由於設計施工等原因樁基需要加固。文中論述了該橋旋噴加固樁基的成樁機理、加固方案、施工工藝、質量保證措施

及加固效果。


【關鍵詞】　橋梁　樁基加固　高壓旋噴注漿　固結體　強度

1　概述南華大橋是湘北幹線1804 線上的一座重要橋梁, 係交通部“八五”行業聯合科技攻關課題――“洞庭湖區橋梁修建新技術開發研究”的科研試驗橋。主橋全長598 m , 斜拉2連續梁橋轉鑽進都是一個必需的工序。鑽(爆) : 填石工序結束後, 如孤石巨大, 可下筒狀鋼粒鑽頭進行鑽進, 將孤石鑽出一個環狀自由麵, 一般鑽入0. 8～ 1. 2 m , 注意不要取心, 以防鑽具被擠夾。由破岩理論可知, 增加岩石自由麵可加速岩體的破壞, 鋼粒破岩不僅可以加快孤石的解體, 並可直接形成規則的圓型樁孔, 無需修孔。或者可以采用潛式鑽機將孤石

麵鑽入許多小孔, 孔數多少視樁徑大小而定, 一般鑽6～ 8 個, 鑽入深度一般為孤石厚度的1ö3左右, 每鑽一孔, 在孔內裝填炸藥, 最後, 各鑽孔一起采用導爆索起爆法炸裂孤石。對於較小的孤石, 其產狀和位置適合於直接衝擊鑽進的可將此工序省去。

衝: 下衝擊鑽頭將孤石衝碎, 衝入軟岩2. 0～ 3. 0 m 左右, 衝程應控製在0. 5～ 1. 0 m 左右, 衝程不宜過高, 以免對孔底震動較大而引起

坍孔事故, 同時衝擊過程中應注意泥漿稠度, 根據實際情況向孔內投入適量的粘土或水泥。

抓: 用衝抓錐將衝擊成小塊的孤石抓掉, 被衝成40～ 50 cm 的孤石碎塊沉入軟岩後, 很難被擊碎, 因而無法恢複循環鑽進, 必須抓取, 但注意不要讓衝抓錐爪子碰撞孔壁上的殘餘孤石, 以防衝抓錐抓空或滾石卡鑽; 如遇淺孔樁或孤石較小, 可直接用衝擊鑽鑽進成孔, 將孤石碎塊衝擠入孔壁, 省去用衝抓錐“抓”這一工序。

2　處理後的效果與體會通過把鑽進硬岩
、破碎硬岩、清除硬岩的技

術方法優化組合在一起, 組成一個工藝流程處理孤石, 樁基成孔速度大大提高, 既能滿足施工進度要求, 又能保證工程質量, 同時, 又可以提高經濟效益。在派從一級公路改建段的橋梁樁基施工中采用鑽孔爆破法處理孤石, 其中從化台2# 樁采用潛式鑽機鑽入孤石最深達3. 60m , 其鑽進速度由原來1～ 2 cm öh 提高至8～ 10cm öh , 派潭台4# 樁鑽進速度由原來1～ 3 cmöh 提高至10～ 14 cm ö h。通過實踐, 體會如下:

1) 橋梁樁基施工遇孤石群時要在現有的物質條件下, 靈活地采用綜合性的技術方法和施工方案, 將幾種技術方法的長處有機地組合

起來, 形成特定的工藝。

2) 施工前要精心進行施工組織設計, 配齊破岩的設備、材料和工具。

3) 施工過程中工程技術人員應嚴格管理, 及時控製施工現場, 以防發生事故。

大橋地處湖區腹地, 基礎軟弱, 設計中采用了多種新結構、新技術
、新工藝, 其中下構樁基全部為大直徑、無承台、預製安裝PC 空 心樁, 獨樁獨柱結構。由於某些原因, 其主橋樁基抗彎剛度偏小, 工程留有隱患, 必需進行加固處理。經反複論證, 決定采用高壓旋噴結合鑽孔補筋辦法進行加固。 

2　成樁機理

旋噴樁是高壓噴射注漿的一支係, 它利用鑽機把帶有特殊噴嘴的注漿管鑽進至預定深度, 然後用高壓泥漿泵將漿液與水加高壓從噴嘴中噴出來, 形成高壓流, 強力衝擊破壞土體。

成樁機理包括射流的衝動摻攪、升揚置換、充填擠壓和滲透凝結四個過程: 當高壓噴射流以大能量快速度的旋轉壓超過土體結構強度時, 土粒便從土體中分解剝落下來, 部分細小土粒隨漿液冒出水麵, 其餘土粒在高壓噴射流的衝擊力
、離心力和重力作用下與漿液旋轉攪拌混合,並按一定的漿土比例重新排列, 漿液凝固後便在土中形成固結體, 加固地基, 提高抗剪強度,改善土的變形性質, 使其在上構荷載直接作用下, 避免產生破壞或過大的變形, 高壓噴射注漿的基本方法有單管、二重管
、三重管和多重管法。南華大橋采用的是三重管法。

3　樁基加固方案

南華大橋橋寬15 m , 主橋下構係獨樁
、獨柱預製安裝PC 空心樁(柱) , 蓋梁懸臂較大; 上構采用縱向分節預製、橫向逐條安裝的預應力箱梁, 接頭部分現澆混凝土(設計稱之為滾移法箱梁)。施工時, 由於施工單位缺乏經驗, 為省材料, 盲目地將樁基鋼護筒拔出; 主體工程完成後, 設計複核時發現安全係數偏小, 墩柱的入土部位橫橋向兩側出現拉應力, 樁基抗彎剛度不夠。為彌補設計、施工缺陷, 經有關專家反複論證, 決定采用在地麵線以下10 m 範圍內, 高壓旋噴注漿後鑽孔補筋的方法進行加固
， 且旋噴樁樁徑不小於80 cm。

4　施工工藝

4. 1　施工設備選擇

施工設備: 

①水係統: 采用3D12SZ 係列三柱塞高壓水泵, 此泵具有高壓狀況下排水量穩定, 射流切割能力大的特征, 功率75 kW , 額定

工作壓力可達50M Pa。

②氣係統: 采用YV 26ö8 型空壓機, 功率37 kW , 排量0. 4～ 1. 8 m 3öm in。

③漿係統: 采用ZL 2800 型水泥製漿機, 功率6 kW , 分上

、下桶製漿, 該機具有轉速慢, 製漿量大, 拌和均勻的特點。BW 2250 型泥漿泵送漿, 功率13 kW , 可分檔調節漿量。

④噴射轉動

提升裝置: 噴射裝置包括三重管式噴頭, 水氣嘴間隙設置, 射漿口呈“人”字型向下, 最適合在砂

、土地層中應用; 轉動裝置為SH230 轉盤, 無級調速。⑤造孔係統: 液壓岩心鑽機。

4. 2　施工參數

針對南華大橋地麵以下5. 6～ 6. 2 m 為粉細砂層, 其下為5. 5～ 6. 8 m 的淤泥質粘土這一地質情況, 按照設計要求, 施工前在橋上遊河

灘上試噴了3 孔, 以此選定適合於該地層高壓旋噴注漿的施工參數及高壓水噴嘴。

4. 3　施工工藝

施工工藝及程序: 高壓旋噴注漿在南華大橋樁基加固工程中的應用　4. 3. 1　鑽孔就位: 將鑽機安裝在設計孔位上,使鑽杆垂直對準孔中心位置。


4. 3. 2　鑽孔: 鑽孔分三序, 即每隔兩孔鑽一孔,采用泥漿護壁鑽進, 孔徑<150 mm , 孔斜率嚴格控製在1% 以內, 鑽孔穿過承台混凝土
、粉細砂層, 進入淤泥質粘土層, 自承台表麵起算, 孔深10 m。

4. 3. 3　高壓旋噴: 當鑽機鑽進至設計深度及所有設備運行正常後, 用卷揚機將噴射管慢慢下入孔底並輸送高壓漿液, 待漿液從孔底冒出地麵後, 噴射杆開始旋轉與提升, 自下而上進行噴射。操作中嚴格按照所確定的提升速度及技術參數控製, 嚴密監視注漿量的變化, 防止噴嘴堵塞出現斷樁。在作業過程中, 隨時做好施工記錄。為確保樁體質量, 樁頭以上超噴0. 2 m 左右並適當減壓; 對淤泥質粘土層進行複噴: 即第一次噴射時不帶水泥漿, 隻在漿管內輸入少量的水(約45 L öm in) , 以防止漿管堵塞, 當高壓水、氣噴射上升至砂層1 m 後, 再將噴射杆插入孔底, 帶水泥漿高壓旋噴至終孔, 兩次噴射注漿的提升速度一致, 進漿與回漿密度基本一致。

4. 3. 4　封孔回填注漿: 封孔回填注漿是保證旋噴樁頂部質量的關鍵, 當噴射注漿完成後, 隨即進行靜壓注漿, 並隨沉隨補, 直至孔口漿液不再析水下沉為止。

4. 3. 5　鑽孔補筋: 待旋噴樁達到一定強度後,按照設計要求, 采用岩心鑽機清水循環鑽孔, 孔徑<150 mm , 然後下入紮有35 16 縱向鋼筋的鋼筋籠, 再將漿管從鋼筋籠內插入孔底, 從孔底輸入密度為1. 7 gö cm 3, 摻有鋁粉的濃水泥漿,置換孔內渣水, 直到濃水泥漿返出孔口為止, 拔出注漿管, 專人值班, 對孔內漿液隨沉隨補。

5　質量控製及檢驗旋噴固結體係在地層下直接形成, 屬於隱蔽工程, 一般情況下不能直接觀察到樁體全部。在施工過程中須采用科學的手段進行控製檢查, 工程完工後對其內在質量進行檢驗鑒定。

5. 1　施工中的質量控製要點施工中的要點:

①通過試樁選定施工技術參數, 在施工過程中除嚴格按設計平麵尺寸要求外, 對鑽杆長度、餘尺認真核測以保證有效樁長。

②旋噴過程中, 冒漿量略小於注漿液量的20% 為正常, 若超過20% 或者完全不冒漿時應查明原因及時處理。

③鑽杆旋轉和提升須按照所定參數進行, 拆卸鑽杆後繼續旋噴時, 要保持鑽杆有10 cm 的搭接長度以免出現斷樁。如因機械故障而中斷旋噴時應重新鑽至樁底標高,重新旋噴。

④製作漿液時要求做到幹灰過篩, 漿液過濾。準確掌握水灰, 嚴格控製噴射漿液泵量, 以保證樁體的內在質量。

⑤隨旋噴提升到樁頂時抽取製做反漿試塊, 以檢測判定其樁體強

度是否達到設計要求。

5. 2　加固結果

南華大橋樁基在地麵線10 m 範圍內采用高壓旋噴注漿後鑽孔補筋的方法, 是為了提高樁基入土部位的抗彎剛度和抗水流衝刷能力,彌補設計安全係數小, 施工時盲目拔出鋼護筒之不足。鑽孔取樣表明, 芯樣完整, 表麵光滑, 無小孔結構, 致密、堅硬, 獲得率達98% 以上, 采取率達100% , 芯長一般為0. 3 m 左右, 最長的一根達1. 5 m , 芯樣呈青灰色, 風幹後呈灰白色。試件28 d 齡期平均抗壓強度為22. 3M Pa, 

【摘　要】　論述了高速公路交通控製的必要性, 介紹並提出了高速公路交通控製原理及相應交通控製對策, 指出了我國高速公路交通控製的發展方向。

【關鍵詞】　高速公路　匝道控製　主線控製　交通管理　對策

目前, 我國公路運輸已進入了高速公路時代, 公路運輸的速度和效益發生了質的飛躍。湖南高速公路也由起步到飛速發展, 方興未艾。規劃到2000 年, 湖南高速公路還要修建1 100 km。但公路運輸發展的同時, 也帶來了交通安全問題, 如1996 年, 我國高速公路發生交通事故6 797 起, 死亡864 人。同年11 月4日, 滬寧高速公路發生的汽車追尾事故引發了4 輛車受損或報廢, 導致10 人死亡, 11 人受傷。

高速公路發展初期, 並沒有交通控製設施, 人們想當然以為高速公路本來就應該讓車輛自由地高速行駛而毋需控製。另一方麵, 隨著交通需求的迅速增長, 高速公路出現了交通擁擠狀況, 在高速公路上行駛反而不如在一般公路上行駛更快捷、暢通, 如廣佛高速公路平均車速僅為60km öh 左右。在一定程序上講, 產生擁擠的原因就在於高速公路本身。其一, 高速公路開通後,沿線地區成片開發, 並吸引大量建設資金, 金融
、商業活動加劇, 從而引起交通需求大幅增加; 其二, 高速公路的開通帶動了該地區的經濟起飛, 沿線住宅區迅猛發展, 居民生活不斷提高和改善, 其參加社會活動和文娛活動的願望加強, 交通也更便捷, 導致出行次數大幅增加。因此, 如何對高速公路交通流本身進行合理調控和引導, 避免和緩解高速公路上出現的交通擁擠, 從而保證高速公路始終運行在暢通安全的狀態, 成為幾十年來世界各國競相研究和實驗的一大課題。

1　高速公路交通控製原理

在交通控製係統中, 控製對象是交通流, 這意味著可以把交通流視為一個可控工程, 該過遠大於設計要求的10M Pa, 說明高壓旋噴注漿是成功的。計算表明: 加固段的斷麵麵積是原設計的6. 3 倍, 樁基抗彎剛度E I 由_______加固前的2. 11×106 kN ・m 2提高到19. 4×106 kN ・m 2,極限承載力由4 262 kN 增加到9 663 kN , 加固後安全係數
、抗彎剛度等顯著提高, 達到了預期目的和規範要求。但壓區相對高度係數N加固前後基本不變, 為0. 91, 橫橋向小區域將出現

拉應力, 在此區域內適當加密鋼筋是必需的。

南華大橋已於1998 年4 月通過了質量鑒定檢測, 5 月正式通車, 經受了洞庭湖區百年罕見洪水考驗, 運行良好。大橋在湘北地區的經濟建設和抗洪搶險中發揮了極其重要的作用。

參　考　文　獻

1　淩誌平. 基礎工程. 北京: 人民交通出版社, 1986

2　範立礎. 橋梁工程. 北京: 人民交通出版社, 1980

3　中華人民共和國交通部. JTJ021285 公路橋涵設計通用規範,防止噴嘴堵塞出現斷樁。在作業過程中, 隨時做好施工記錄。為確保樁體質量, 樁頭以上超噴0. 2 m 左右並適當減壓; 對淤泥質粘土層進行複噴: 即第一次噴射時不帶水泥漿, 隻在漿管內輸入少量的水(約45 L öm in) , 以防止漿管堵塞, 當高壓水
、氣噴射上升至砂層1 m 後, 再將噴射杆插入孔底, 帶水泥漿高壓旋噴至終孔, 兩次噴射注漿的提升速度一致, 進漿與回漿密度基本一致。 4. 3. 4　封孔回填注漿: 封孔回填注漿是保證旋噴樁頂部質量的關鍵, 當噴射注漿完成後, 隨即進行靜壓注漿, 並隨沉隨補, 直至孔口漿液不再析水下沉為止。

4. 3. 5　鑽孔補筋: 待旋噴樁達到一定強度後,按照設計要求, 采用岩心鑽機清水循環鑽孔, 孔徑<150 mm , 然後下入紮有35 16 縱向鋼筋的鋼筋籠, 再將漿管從鋼筋籠內插入孔底, 從孔底輸入密度為1. 7 gö cm 3, 摻有鋁粉的濃水泥漿,置換孔內渣水, 直到濃水泥漿返出孔口為止, 拔出注漿管, 專人值班, 對孔內漿液隨沉隨補。


5　質量控製及檢驗旋噴固結體係在地層下直接形成, 屬於隱蔽工程, 一般情況下不能直接觀察到樁體全部。在施工過程中須采用科學的手段進行控製檢查, 工程完工後對其內在質量進行檢驗鑒定。

5. 1　施工中的質量控製要點施工中的要點:

①通過試樁選定施工技術參數, 在施工過程中除嚴格按設計平麵尺寸要求外, 對鑽杆長度、餘尺認真核測以保證有效樁長。

②旋噴過程中, 冒漿量略小於注漿液量的20% 為正常, 若超過20% 或者完全不冒漿時應查明原因及時處理。

③鑽杆旋轉和提升須按照所定參數進行, 拆卸鑽杆後繼續旋噴時, 要保持鑽杆有10 cm 的搭接長度以免出現斷樁。如因機械故障而中斷旋噴時應重新鑽至樁底標高,重新旋噴。

④製作漿液時要求做到幹灰過篩, 漿液過濾。準確掌握水灰, 嚴格控製噴射漿液泵量, 以保證樁體的內在質量。

⑤隨旋噴提升到樁頂時抽取製做反漿試塊, 以檢測判定其樁體強

度是否達到設計要求。

5. 2　加固結果

南華大橋樁基在地麵線10 m 範圍內采用高壓旋噴注漿後鑽孔補筋的方法, 是為了提高樁基入土部位的抗彎剛度和抗水流衝刷能力,彌補設計安全係數小, 施工時盲目拔出鋼護筒之不足。鑽孔取樣表明, 芯樣完整, 表麵光滑, 無小孔結構, 致密
、堅硬, 獲得率達98% 以上, 采取率達100% , 芯長一般為0. 3 m 左右, 最長的一根達1. 5 m , 芯樣呈青灰色, 風幹後呈灰白色。試件28 d 齡期平均抗壓強度為22. 3M Pa, 

【摘　要】　論述了高速公路交通控製的必要性, 介紹並提出了高速公路交通控製原理及相應交通控製對策, 指出了我國高速公路交通控製的發展方向。

【關鍵詞】　高速公路　匝道控製　主線控製　交通管理　對策

目前, 我國公路運輸已進入了高速公路時代, 公路運輸的速度和效益發生了質的飛躍。湖南高速公路也由起步到飛速發展, 方興未艾。規劃到2000 年, 湖南高速公路還要修建1 100 km。但公路運輸發展的同時, 也帶來了交通安全問題, 如1996 年, 我國高速公路發生交通事故6 797 起, 死亡864 人。同年11 月4日, 滬寧高速公路發生的汽車追尾事故引發了4 輛車受損或報廢, 導致10 人死亡, 11 人受傷。

高速公路發展初期, 並沒有交通控製設施, 人們想當然以為高速公路本來就應該讓車輛自由地高速行駛而毋需控製。另一方麵, 隨著交通需求的迅速增長, 高速公路出現了交通擁擠狀況, 在高速公路上行駛反而不如在一般公路上行駛更快捷
、暢通, 如廣佛高速公路平均車速僅為60km öh 左右。在一定程序上講, 產生擁擠的原因就在於高速公路本身。其一, 高速公路開通後,沿線地區成片開發, 並吸引大量建設資金, 金融、商業活動加劇, 從而引起交通需求大幅增加; 其二, 高速公路的開通帶動了該地區的經濟起飛, 沿線住宅區迅猛發展, 居民生活不斷提高和改善, 其參加社會活動和文娛活動的願望加強, 交通也更便捷, 導致出行次數大幅增加。因此, 如何對高速公路交通流本身進行合理調控和引導, 避免和緩解高速公路上出現的交通擁擠, 從而保證高速公路始終運行在暢通安全的狀態, 成為幾十年來世界各國競相研究和實驗的一大課題。

1　高速公路交通控製原理

在交通控製係統中, 控製對象是交通流, 這意味著可以把交通流視為一個可控工程, 該過遠大於設計要求的10M Pa, 說明高壓旋噴注漿是成功的。計算表明: 加固段的斷麵麵積是原設計的6. 3 倍, 樁基抗彎剛度E I 由_______加固前的2. 11×106 kN ・m 2提高到19. 4×106 kN ・m 2,極限承載力由4 262 kN 增加到9 663 kN , 加固後安全係數、抗彎剛度等顯著提高, 達到了預期目的和規範要求。但壓區相對高度係數N加固前後基本不變, 為0. 91, 橫橋向小區域將出現

拉應力, 在此區域內適當加密鋼筋是必需的。

南華大橋已於1998 年4 月通過了質量鑒定檢測, 5 月正式通車, 經受了洞庭湖區百年罕見洪水考驗, 運行良好。大橋在湘北地區的經濟建設和抗洪搶險中發揮了極其重要的作用。

參　考　文　獻

1　淩誌平. 基礎工程. 北京: 人民交通出版社, 1986

2　範立礎. 橋梁工程. 北京: 人民交通出版社, 1980

3　中華人民共和國交通部. JTJ021285 公路橋涵設計通用規範.