防滲漏帷幕高壓旋噴樁樁體完整性施工技術

李 峻

(福建六建集團有限公司，福建 福州 350005)

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防滲漏帷幕高壓旋噴樁樁體完整性施工技術

李 峻

(福建六建集團有限公司，福建 福州 350005)

以漳州蒲姜嶺生活垃圾焚燒發電廠工程為例，介紹了防滲漏帷幕高壓旋噴樁保證樁體完整性的施工工藝、施工參數、質量控制措施，為今后類似工程的施工提供了一定的參考依據。

高壓旋噴樁，復合凝結體，單管，止水帷幕

0 引言

防滲漏帷幕高壓旋噴樁止水體系，系利用具有一定壓力的高壓素水泥漿強制攪拌地層，在一定深度范圍內極大地改變了原有的地層結構，利用強制壓入的水泥漿與土體充分混合后形成的復合凝結體，且復合凝結體相互咬合，從而形成連續的止水帷幕，達到防滲的目的。根據相互咬合的高壓旋噴樁施工要求，配置的水泥漿需具有足夠的穩定性、良好的力學性能，同時還需具備良好的可噴性、漿液的膠凝時間可調節，一般采用水灰比1∶1～1.5∶1的水泥漿液。

適用范圍：廣泛應用于淤泥、淤泥質土、粘性土及人工填土中的素填土等多種土質體系；既可作為施工中的臨時擋水、防水帷幕，又可作為建筑物的永久性防滲墻使用。

1 工程概況

漳州蒲姜嶺生活垃圾焚燒發電廠工程，總建筑面積為22 508m2，建、構筑物占地面積16 923m2，工程設計規模為日焚燒處理城市生活垃圾1 050t/d，年處理34.97萬t城市生活垃圾。本工程結構為現澆鋼筋混凝土排架結構，地下一層。工程主要包括綜合樓、焚燒廠房、滲瀝液處理站、垃圾堆放場填埋場等工程。為了阻止場區內滲瀝液處理站的滲瀝液側向滲漏，其四周設置垂直防滲系統，并與下部天然隔水層形成封閉空間，防止滲瀝液處理站、垃圾堆放場封閉運行后發生滲漏，污染周邊地下水及土壤環境。

垃圾填埋場四周防滲帷幕采用單管高壓旋噴樁，樁數1 085根，設計帷幕周長1 275m，單樁成樁直徑為600mm，咬合樁心距460mm；設計樁長15m～18m，進入淤泥質粘土層1m。

2 成樁原理及樁體完整性施工難點

2.1 成樁原理

1)單管法高壓旋噴樁采用單層噴射管，僅噴射經配置好的水泥漿液，通過高壓設備將配置好的水泥漿液采取壓強為15MPa～25MPa左右的高壓射流沖擊、切割土體，與土顆粒充分攪拌混合均勻后，所形成的圓柱狀復合凝固體，相鄰圓柱狀固結體之間相互嵌固咬合，咬合搭接9 140mm，形成防滲墻止水屏障。

2)滲透、填充、固結：配置好的水泥漿液利用高壓高速噴出，迅速填充鉆開的孔洞和空隙，并滲入周邊原狀土層一定厚度而形成復合凝固體。

3)擠密：旋噴樁噴嘴噴射的水泥漿液在一定深度范圍內外側部分抗壓強度大于內側部分，產生作用即為擠密作用，復合凝固成樁如圖1所示。

4)反復混合攪拌：按旋噴工藝要求，提升噴射管，自底部逐漸向上部旋轉噴射注漿，在這個過程中，高壓高速射流尾部產生空腔，推動土粒向著與鉆桿運動相反的方向運動，從而形成新的復合固結體。

2.2 確保樁身成樁質量的施工難點

1)漿液流量控制。

漿液流量過小會造成漿液擴散范圍小，樁體結構不緊密，不成型，水泥漿液噴射量過大、太多會造成冒漿量偏大，引起水泥漿液不必要的浪費。

2)設計水泥用量。

設計水泥用量過少，在提升速度一定的條件下勢必會造成水灰比過大，水灰比與漿液的穩定性成反比，水灰比變大會造成水泥漿液的穩定性變差；水泥使用數量過多，會造成水灰比過小，水灰比過小會造成漿液可噴性差，造成噴嘴及管道堵塞，同時易磨損高壓泵。

3)注漿漿液設計配比。

三組試樁使用材料全部為水泥，水灰比為1∶1，水泥漿液中未添加任何速凝劑。由于砂層中的水為流動水，素水泥漿或水灰比過大的水泥漿無法按設計要求凝固，造成被水流沖走的可能。現場對三種不同水灰比及不加速凝劑和加速凝劑后返出漿液凝結時間進行了實驗對比，如表1所示。

表1 不同水灰比返出漿液凝結時間表

未加入速凝劑的水泥漿液返出凝結66min，在漿液中按水泥漿體積比1∶0.2加入水玻璃，凝結時間為35min。

4)成孔時護壁。

場地地層均為易塌孔或縮徑地層，不護壁易造成填土層及砂層塌孔，淤泥質粘土層縮徑，在注漿時易造成樁體漿量不夠，從而影響樁體的完整性。通過現場查看，成孔時采用的是高壓膨潤土漿成孔工藝，邊送漿邊旋轉直至下入孔底。

5)冒漿回灌。

噴射注漿作業完畢8h，由于漿液的析水作用，有收縮現象，不回灌易引起樁體及樁頭疏松，膠結程度差，存在較嚴重的收縮現象。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

高壓旋噴樁工序施工流程見圖2。

3.2 施工工藝

3.2.1 成樁方法

本工程采用單管噴射管成樁，在施工中將單層高壓噴射注漿管內置于鉆桿之中，上部采用膠管與高壓泵連接，下部直接與鉆頭連接，在鉆機鉆進成孔的同時，配套的造漿系統持續進行制漿，當鉆桿鉆進深度滿足設計深度要求，即按照設計的速度逐步提升、旋轉噴射、高壓注漿……直至形成高壓旋噴樁。單管法高壓噴射注漿施工示意圖見圖3。

3.2.2 施工工藝主要參數選擇

水泥漿液壓力：15MPa～25MPa；噴漿嘴：φ2.2mm；提升速度：10cm/min～15cm/min；旋轉速度：15r/min；漿液流量：≥75L/min；水泥摻入量：20%;水灰比：1∶1～1.5∶1。

3.2.3 操作要點

1)定孔位。嚴格按照設計軸線放樣定出孔位，并用短鋼筋或角鋼定，孔位允許偏差不大于50mm，在旋噴樁軸線轉折處設置固定定位樁。

2)高壓旋噴鉆機就位。高壓旋噴鉆機放置在設計定好的孔位上并保持垂直，垂直度允許偏差在規范允許范圍內(高壓旋噴注漿管允許偏斜不大于1.5%)。

3)旋噴鉆孔及注漿。單管高壓旋噴成樁采用新型旋轉振動鉆機，下注漿管與鉆進成孔兩道工序合并，采用清水旋噴成孔，噴射壓力根據設計要求及現場地層情況而確定，樁位成孔允許偏差不大于50mm，噴水壓力不大于1MPa。

4)設計配合比和制漿。選擇合適的配合比，保證強度及凝結時間少于30min。按正交試驗表變換水灰比、氯化鈣與水泥的比例做實驗，測試凝固時間，最終選擇最佳漿液配比為水灰比1∶1,氯化鈣占水泥重量2%,凝結時間為20min。按設計配比拌制漿液，拌制過程中隨時測量漿液比重，并統計材料用量。

5)高壓噴射注漿。一旦噴射注漿管灌入土中，噴射管口達到設計標高時，即可啟動高壓泵開始旋轉噴射注漿。在高壓旋轉噴射注漿的各項參數均達到規定值后，原地旋轉噴射注漿不少于30s，旋轉速度15r/min，再按照10cm/min～15cm/min的提升速度逐步提升，當復合固結體滿足設計需要的加固高度后停止噴射注漿。

6)樁頭部分旋噴施工要求。當噴射注漿管提升至樁頂標高設計以下1.0m起，即以5cm/min～10cm/min慢速提升旋噴，直至設計樁頂標高。

7)移機并清洗。每根樁施工完畢后，開啟水泵，注入清水清洗旋噴樁機所有管路中殘存的水泥漿，防止水泥硬化造成管路堵塞，并將吸附在注漿管端口的殘留物清洗干凈，同時移動樁機循環進行下根樁的旋噴施工。

3.2.4 施工技術要求

1)正式開工噴漿前，先進行試噴試驗，檢查噴射管路是否暢通，同時確定合理的施工技術參數和水泥漿液配比，水泥漿液制作嚴格按照確定后的水灰比進行攪拌配置，采用篩網進行過濾，過濾篩孔小于1/2噴嘴直徑，確保均勻。試樁過程中的旋轉速度、提升速度、噴射壓力和噴漿量等技術參數一經確定，不得改變，嚴格執行。

2)為避免出現斷樁而導致高壓旋噴防滲體系的整體失效，在旋噴提升成樁過程中，鉆桿必須持續不斷提升和旋轉，一旦因機械故障、不可抗力等意外中斷旋噴旋轉噴射注漿時，應重新下放鉆桿鉆進成孔，直至鉆桿重新達到樁底設計標高后，方可重新提升旋噴。拆卸接長鉆桿或繼續旋噴時要保持樁體上下有不小于100mm的搭接長度。

3)在高壓旋噴樁施打的過程中，若遇到孤石、溶洞等地層情況突變而難以繼續成孔時，可根據受力情況適當移動樁機位置，必要時增加樁數，但是要確保相鄰樁體咬合范圍始終處于設計范圍內，避免出現畸形樁或斷樁而導致止水帷幕整體失效。

4)一旦注漿完畢，應立即從樁體中拔出注漿管，避免出現水泥漿液自身的凝固收縮作用，導致樁頂標高與設計標高要求不符的情況。當樁頂標高出現偏差，需要采取措施彌補時，可在原孔位采用冒漿回灌或二次注漿回灌等措施確保樁頂標高滿足設計要求。

5)每一根樁體均需配一次水泥漿，水泥按設計使用量使用，按設計要求嚴格執行單樁注漿量和水灰比，每次水泥漿攪拌不少于3min才方可使用。

4 結語

本工程高壓旋噴樁防滲漏帷幕施工組織有力、施工措施得當，防止了垃圾填埋場封場后垃圾滲瀝液再次向四周滲漏，污染周邊環境，在合同工期內保質保量地完成了施工任務，節約了施工成本，獲得了建設單位的肯定，同時為今后類似工程的施工提供了有力的借鑒。

[1]王霜玲.高壓旋噴樁施工技術在市政工程中的應用.江西建材,2014(12)：32.

[2]謝建武.深層攪拌聯合高壓旋噴防滲墻施工技術研究.山西水利科技,2014(11)：32-35.

[3]袁忠堂.高壓噴射灌漿在卵礫石地層防滲中的應用.西部探礦工程,2013(12)：77-78.

[4]翁嘉玲.高壓噴射灌漿在復雜地層防滲工程中的應用.水利水電施工,2013(12)：362-370.

[5]梁紅偉.軟基地層的高壓旋噴防滲施工.科技傳播,2012(1)：101-103.

Integrity construction technology of high pressure revolved spraying pile of anti-seepage waterproofing curtain

LiJun

(Fujian 6th Construction Group Co., Ltd, Fuzhou 350005, China)

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1009-6825(2015)21-0045-03

2015-05-14

李 峻(1973- )，男，高級工程師

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