談高壓旋噴樁的施工工藝及質量控制

任明武

（重慶市宏貴建設有限公司，重慶　400000）

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談高壓旋噴樁的施工工藝及質量控制

任明武

（重慶市宏貴建設有限公司，重慶400000）

摘要：以某水利工程為例，介紹了高壓旋噴樁的施工工藝，并從前期準備、原材料、漿液配比、鉆孔、高壓旋噴灌漿、特殊情況處理和質量檢測等方面，分析了高壓旋噴樁的質量控制要點及措施，通過動力觸探檢測結果表明，高壓旋噴樁施工質量滿足規范設計要求，施工效果良好。

關鍵詞：高壓旋噴樁，灌漿施工，質量控制

0　引言

高壓旋噴灌漿在工程地基加固處理中應用非常廣泛，同時由于高壓旋噴灌漿技術作為一種行之有效的防滲施工方法，其也可作為建筑物深基坑或水工大壩的止水帷幕，此外其在水庫除險加固工程中也已被廣泛應用。其工程施工質量直接關系到工程的地基穩定和運行安全，因而在高壓旋噴灌漿施工過程中必須嚴格控制其施工質量。現結合某水利工程的實際經驗，從以下方面談談高壓旋噴樁的施工工藝及質量控制。

1　工程概況

某水利工程左岸②，③號擋水壩段基礎開挖及鉆孔取芯地質資料揭示，該部位地基基礎上層為碎礫石土層，含泥量重，地基承載力低，不能滿足設計要求，為保證壩基承載力滿足設計要求，設計單位在對②，③號擋水壩段進行結構優化的同時，對該部位地基基礎采用高壓旋噴樁進行加固處理。根據鉆孔情況揭示下部為卵礫石覆蓋層且地下水豐富，原始河床以砂卵礫（碎）石夾漂石、孤石為主，漂石、孤石含量較高，粒徑不等最大可達2. 0。高壓旋噴樁為懸掛式設計，旋噴樁設計直徑為1. 0 m，樁間距2. 5 m，深度10. 0 m，該工程高壓旋噴樁工程量為1 830 m3。

2　高壓旋噴樁施工

2.1高壓旋噴樁施工前期準備

1）施工機具準備。鉆孔采用AtlasA66CB全液壓多功能鉆機，鉆孔用風由VHP700空壓機提供，配套COP44沖擊器，152偏心及140中心球齒合金鉆頭。高噴灌漿采用山東牟平機具廠生產的GS500-4臺車，配置89并列三連管噴具，噴具間采用高強螺栓連接、膠墊密封。高壓水泵為天津通用機械廠生產的3S2-62 MPa清水泵，灌漿泵采用BW200泥漿泵，制漿采用ZJ-400高速制漿機。

2）施工平臺準備。為確保噴灌施工平臺寬度及施工質量，對已開挖的②，③號擋水壩段基礎進行回填，回填骨料采用石渣分層填筑，并碾壓密實、鋪設平整，充分保證臺車及鉆機行走平穩安全。

2.2高壓旋噴樁施工工藝

高噴鉆孔采用偏心跟管超前鉆進（ODEX工法）技術，鉆進、擴孔、跟管護孔連續完成。沖擊器在高風壓作用下，帶動140 mm中心鉆頭沖擊回轉鉆進，152 mm偏心鉆頭在鉆機旋轉力矩作用下擴孔，140 mm套管在穩桿器作用下跟進護孔；高壓旋噴灌漿工藝采用并列三連管法自下而上噴射成樁，每排分兩序進行。高壓旋噴樁施工工藝流程詳見圖1。

圖1　高壓旋噴樁施工工藝流程

2.3灌漿材料

水泥選用P. O42. 5R普通硅酸鹽水泥，進入工地后，采取妥善的措施儲存，防止受潮和結塊。為保證大孤石架空嚴重、漏失大、動水等強透水地層的噴灌質量還使用了氯化鈣速凝劑。凡是進場的材料，必須“三證”（生產許可證、產品合格證、出廠檢驗報告）齊全，同時必須按規定的取樣頻率及時取樣送檢。

2.4高壓旋噴樁造孔

1）高噴鉆孔采用偏心跟管超前鉆進（ODEX工法）技術，鉆進、擴孔、跟管護孔連續完成。沖擊器在高風壓作用下，帶動140 mm中心鉆頭沖擊回轉鉆進，152 mm偏心鉆頭在鉆機旋轉力矩作用下擴孔，140 mm套管在穩桿器作用下跟進護孔。2）鉆孔完畢后，下入特制PVC塑料薄壁管進行臨時護壁，PVC塑料管下設完畢后，由AtlasA66CB全液壓多功能鉆機自帶的卷揚機起拔套管。3）在鉆孔過程中，用水平尺測量套管的偏斜情況，并及時糾偏。鉆孔完畢，用測斜儀測量所鉆孔孔斜，孔斜偏差必須不大于1%。4）鉆進過程中詳盡記錄地層情況，大孤石的分布、埋深、粒徑及地層返水情況；并繪制鉆孔柱狀圖，以便于根據工程實際情況科學合理地調整高噴灌漿施工參數。

2.5漿液配比及拌制、使用要求

1）漿液配比。高噴灌漿漿液應滿足如下要求：a.有可控的膠凝時間；b.有足夠的穩定性；c.氣泡少；d.有良好的可泵性；e.結石率高。噴灌漿液主要采用兩種漿液：a.純水泥漿：通過現場試驗后確定漿液水灰比為0. 88∶1；b.純水泥漿加適量速凝劑配制成速凝漿液，這種漿液用于架空、漏失和動水地層，通過現場試驗確定氯化鈣摻量為水泥重量的5%。2）漿液拌制及使用要求。漿液拌制加料順序為水→氯化鈣→水泥→使用，材料加量要準確，水、氯化鈣用固定量具加入。純水泥漿液攪拌時間不得少于3 min，自制備到用完不超過4 h，超時而尚未使用的漿液必須予以廢棄。

2.6高壓旋噴樁灌漿施工參數

所有灌漿施工參數應經現場試驗確定，經過現場試驗最終確定的高壓旋噴灌漿施工參數見表1。

表1　高壓旋噴灌漿施工參數

2.7高壓旋噴樁灌漿施工

1）高噴臺車就位及行走。根據噴灌軸線及鉆孔位置，按照臺車行走輪距寬度沿軸線方向兩側布設16號槽鋼作為行走軌道，將臺車吊放至軌道上，臺車行走由人工或機械控制。2）噴具組裝及下設。高噴灌漿采用（89噴具）并列三連管法，噴具由專用高強螺栓連接，連接處用膠墊密封。噴具組裝完畢后先進行試噴，水壓超過40 MPa，3 min后無異常結束試噴，然后將噴具下入PVC管護壁孔內。3）高壓旋噴灌漿。噴具下入至設計深度后，先通漿后通風、水，靜噴一段時間待孔口返漿后，啟動臺車主卷揚調速電機及旋擺機液壓馬達，由高壓水對地層進行充分切割，水泥漿液對地層進行攪拌充填，風壓加速漿液的串動以保證漿液充填效果，邊旋轉邊提升自下而上噴射成樁。4）封孔回填。噴灌結束后，對孔口離析沉縮段，采用水泥漿液及天然人工砂進行封孔回填灌漿，確保沉縮段回填飽滿密實，無空腔及氣泡產生。

2.8特殊情況處理

由于施工地質條件復雜，施工中也遇到了很多特殊情況，施工單位也采取了很多措施，確保了高壓旋噴樁的施工質量。具體措施如下：

1）對于漏失大的地層和孔段，下噴具前預先注入膏狀漿液進行噴灌前預堵漏。在噴灌過程中，對于不返漿的地層和孔段，為了防止漿液嚴重漏失，提高預注漿和高噴效果，采用間隔提升的辦法，即靜灌→靜噴→噴灌、提升→靜噴→噴灌、提升→……→噴灌、提升→孔口，以保證灌入足夠漿液，避免出現漿液脫空區。在架空地層和滲漏通道，采用靜灌，加濃漿液、孔口摻砂和速凝劑等措施，直到孔口返漿符合規范要求為止。2）直徑在50 cm以上的大漂石易被嵌袱在旋噴樁之間，在施工過程中，當噴射到大漂石下界面50 cm時進行靜噴或復噴，以在靠近大漂石處形成更大的樁體直徑；在大漂石上界面進行靜灌和靜噴，以補充足夠的漿液。3）噴灌過程中若相臨孔串漿，將串漿孔封堵后繼續噴灌，噴灌結束后再將串漿孔掃孔至原孔深度，重新噴灌。4）在高噴灌漿過程中，出現壓力突降或驟增、孔口回漿濃度和回漿量異常，甚至不返漿等情況時，必須立即查明原因后及時處理。5）高噴灌漿保持全孔連續一次作業，若因事故中斷，重復高噴灌漿作業的搭接長度不小于0. 5 m，并記錄中斷深度和時間。停噴超過1 h重新開噴時，要將高噴管下放0. 5 m再開始正常提升高噴；停機超過3 h時，對泵和輸漿管路進行清洗，同時用清水沖孔或掃孔后，再進行剩余孔段的施工。6）噴管或噴頭有故障時要停止提升，立即處理，或提出孔口處理，提出孔口后重新下放時，開噴深度要下放0.5 m。

3　高壓旋噴樁施工質量控制

3.1鉆孔質量控制

對所有鉆孔的孔位偏差（≤10 cm）、孔斜偏差（≤1%）、孔內沉積物厚度（≤20 cm）嚴格控制。開孔前用水平尺和吊錘對鉆具的垂直度進行校核，符合要求后進行鉆進；在鉆進過程中用重錘、水平尺校正鉆孔的垂直度；鉆孔結束后，做好鉆孔檢測及驗收，并根據鉆孔情況繪制簡易鉆孔柱狀圖及說明供高噴使用。

3.2高壓旋噴樁灌漿施工質量控制

1）在高噴作業現場配置質檢員，質檢員對噴具組裝及試運轉認可后才能將噴具下入孔內，每個孔都應根據鉆孔柱狀圖及說明確定相應的工藝參數和措施，并嚴格執行。2）高噴過程中對噴具下設深度，水壓、水量，空壓機氣壓、氣量，水泥漿漿量、漿壓、進漿和返漿比重，提升速度，旋轉速度，噴射方向等都應嚴格控制。3）為了直觀檢查高壓噴射系統的完好性以及是否能夠滿足使用要求，正式施工前首先應進行試噴；試噴滿足要求后，經監理工程師驗收后，即可拌制水泥漿液，開始供漿、供水、供風進行靜噴，待各項壓力參數和流量參數達到設計要求，且孔口返出漿液時，即可按既定的提升速度進行噴射灌漿。4）裝、卸噴射管時，采取措施密封、加快裝卸動作以防止噴嘴堵塞；作業中因接、卸、換噴具而停頓后，噴具應下落至原停噴高度0. 3 m處，以使樁體能上下連接。5）高噴灌漿結束后，利用孔口回漿或水泥漿液對已完成的孔及時回灌，直至漿液不再下降為止；在粘土層或淤泥層高噴時不允許將冒漿回灌。6）定期測試水泥漿液密度，當施工中漿液密度超出設定指標時，停止提升，并調整至正常范圍后，再繼續噴注。7）施工過程中經常檢查灌漿泵壓力、漿液流量、空壓機的風壓和風量，鉆機轉速、提升速度及耗漿量。

4　高壓旋噴樁質量控制效果

高壓旋噴樁施工完成后，施工單位進行了動力觸探檢測，共布置動力觸探點6個，自檢質量全部滿足設計要求；另外，施工單位自檢完成后成都勘測設計研究院對高壓旋噴樁施工質量又進行了復檢，檢測結果表明高壓旋噴樁施工質量完全滿足規范和設計要求。

5　結語

本工程基礎加固處理如采用將軟弱地層挖除，然后重新澆筑混凝土的常規辦法將使工程施工工期延長和工程投資大大增加，而采用高壓旋噴樁進行地基加固處理，既保證了工程施工進度又節約了工程投資。隨著國民經濟的迅速發展，工程建設也越來越多，而高壓旋噴樁的應用也將越來越廣，對其施工工藝技術、質量要求也將越來越高。在施工過程中只要加強各工序的施工質量控制，尤其是加強原材料、造孔、高壓旋噴灌漿等工序的質量控制，一定能保證高壓旋噴樁的施工質量得到有效控制。

參考文獻：

［1］DL/T 5200—2004，水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范［S］.

The construction technology and quality control of high pressure jet grouting pile

Ren Mingwu
（Chongqing Honggui Construction Limited Company，Chongqing 400000，China）

Abstract：Taking a water conservancy engineering as an example，this paper introduced the construction technology of high pressure jet grouting pile，and from the preparation，raw materials，slurry ratio，drilling，high-pressure rotary spray irrigation pulp，special case process and quality inspection and other aspects，analyzed the quality control key points and measures of high pressure jet grouting pile，through the dynamic feeler inspection testing results showed that high pressure jet grouting pile construction quality to meet the design requirements specification，had good construction effect.

Key words：high pressure jet grouting pile，grouting construction，quality control

中圖分類號：TU472. 36

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）09-0071-03

收稿日期：2016-01-14

作者簡介：任明武（1983-），男，工程師，國家注冊一級建造師