旋噴樁在組合帷幕防滲截水中的應(yīng)用

趙福成

(遼寧省水利廳， 遼寧 沈陽　110003)

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旋噴樁在組合帷幕防滲截水中的應(yīng)用

趙福成

(遼寧省水利廳， 遼寧 沈陽110003)

本文以大伙房水庫輸水工程中一垂直開挖明槽工程為例，介紹由鉆孔灌注樁和旋噴樁相互咬合式的組合帷幕在明槽防滲截水中的應(yīng)用，著重介紹旋噴樁的設(shè)計(jì)、施工原理、施工工藝及防滲效果分析，為類似工程提供參考。

垂直開挖；明槽；旋噴樁；防滲截水

1　工程概況

大伙房水庫輸水工程主體為一長大輸水隧洞，該工程為其淺埋暗挖隧洞施工的一個(gè)前序工程，由于該淺埋隧洞進(jìn)洞口附近道路及高壓線路復(fù)雜，相互交錯(cuò)，為不影響高壓線路及所有道路的正常通行，決定進(jìn)洞方案為垂直明挖一段基槽，然后采取暗挖進(jìn)洞。其中明槽開挖長60m，寬8m，深2.2～12.6m。

該明槽段地層自上而下依次為：?第四系沖洪積粉質(zhì)黏土，灰褐色，可塑，稍濕～濕，層厚0.3～1.1m，滲透系數(shù)1.1×10-6cm/s，微透水；?第四系沖洪積圓礫層，淺黃色～雜色，濕，稍密，局部松散，粒徑2～20mm，最大60mm，層厚2.9～3.4m，滲透系數(shù)3.6cm/s，強(qiáng)透水；?凝灰?guī)r，巖石強(qiáng)度低，為較軟巖，全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化，節(jié)理發(fā)育，多平直光滑，無充填，巖體較破碎～破碎，弱透水。

由于該段明槽一側(cè)緊鄰河流，另外一側(cè)為水田地，因此水源補(bǔ)給豐富，為減少施工的抽排水費(fèi)用，保證地表水環(huán)境，同時(shí)保證明槽直立開挖時(shí)的滲透穩(wěn)定性，必須采取防滲截水措施。

2　防滲截水方案

根據(jù)工程的水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件及施工條件等，選取支護(hù)結(jié)構(gòu)以及與其結(jié)合的防滲截水帷幕。由于明槽的開挖深度為2.2～12.6m，入巖深度為1.5～9.0m，施工樁工程量較少，同時(shí)為了保證明槽的穩(wěn)定，支護(hù)考慮采用最普遍使用的鉆孔灌注樁，然后在樁頂部設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造冠梁。通過嵌固穩(wěn)定性及整體滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算，設(shè)計(jì)采用單排φ800@2000鉆孔灌注樁，樁底插入坑底以下1.5～3m，且最小入巖深度不少于1m。由于中間強(qiáng)透水層為圓礫層，因此可以直接考慮采用旋噴樁作為防滲截水帷幕；坑底凝灰?guī)r為弱透水，可看作含水層，因而采用懸掛式帷幕，設(shè)計(jì)采用單排φ800@700旋噴樁；旋噴樁深度到達(dá)強(qiáng)風(fēng)化巖層巖面，為確保防滲效果，要求旋噴樁間及旋噴樁與鉆孔灌注樁間搭接寬度不小于200mm，中心偏位不超過50mm，樁垂直偏差不超過1/200。

采用鉆孔灌注樁和旋噴樁相互咬合的防滲截水帷幕沿明槽周邊閉合布置，其具體布置見圖1。

圖1　鉆孔灌注樁與旋噴樁布置示意圖

因?yàn)閺?qiáng)透水圓礫層稍密實(shí)，因此旋噴樁選取較小的提升速度和較大的噴漿壓力，提升速度15cm/min，噴漿壓力30MPa，風(fēng)壓0.8MPa，風(fēng)量1m3/min，漿液比重1.4。

3　旋噴樁施工要點(diǎn)

3.1施工原理

旋噴樁是利用鉆機(jī)把注漿管鉆進(jìn)至土層中的某一預(yù)定位置后，通過鉆桿底部的噴射裝置，先后將高壓水、水泥漿和壓縮空氣，高速水平向四周噴入土體，借助流體的沖擊力切削土層，使噴流射程內(nèi)土體遭受破壞，與此同時(shí)鉆桿以一定的速度旋轉(zhuǎn)、低速徐徐提升，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌希z結(jié)硬化后即在鉆孔附近地基中形成直徑均勻、具有一定強(qiáng)度的圓柱體，從而使此部分地基得到加固，透水性降低，效果好時(shí)可達(dá)到不透水。

3.2施工工藝

該工程旋噴灌漿方法采用兩管法施工工藝，設(shè)備上采用兩管作業(yè)高噴臺(tái)車。高壓旋噴灌漿分鉆孔和旋噴灌漿兩道工序。采用逐序加密的原則進(jìn)行灌注，先施工一序孔，后施工二序孔。分序目的是避免噴射時(shí)造成相鄰鉆孔塌孔和串漿。首先要進(jìn)行一序孔的施工，遷移高噴臺(tái)車至已鉆完的一序孔上就位，經(jīng)定位、下管、試噴、提升、補(bǔ)漿等一系列工序，完成該孔的噴射灌漿工作。然后將高噴臺(tái)車上部底盤轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，進(jìn)行另一個(gè)鉆孔的噴射灌漿工作。這樣可以保證高噴臺(tái)車每遷移一個(gè)工作位置就可完成一組孔的噴射灌漿工作。

具體鉆孔灌漿施工工藝流程見圖2。

圖2　旋噴樁灌漿施工工藝流程

3.3現(xiàn)場(chǎng)施工方法

3.3.1鉆孔

鉆孔時(shí)先使鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)孔位，用水平尺使機(jī)身水平，襯墊穩(wěn)牢，墊平機(jī)架，鉆孔施工平臺(tái)必須牢固，鉆機(jī)安裝周正、穩(wěn)固，不使用短鉆具，要精心操作。現(xiàn)場(chǎng)鉆孔采用φ126mm，按規(guī)范，孔位偏差不大于5cm，孔斜率不大于1%。鉆孔深度按防滲帷幕設(shè)計(jì)要求，同時(shí)超過設(shè)計(jì)灌漿深度0.3m。成孔采用泥漿循環(huán)、護(hù)壁、攜渣的方法，鉆孔護(hù)壁泥漿的比重取1.2～1.4。

旋噴樁成孔工序及旋噴樁噴射工序現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行隔孔施工，避免互相干擾或塌孔串漿。

3.3.2灌漿工序

3.3.2.1下噴射管

將噴射管下放到設(shè)計(jì)深度后，定準(zhǔn)噴射方向和擺動(dòng)角度(根據(jù)設(shè)計(jì)而定)，確保凝結(jié)體有效連結(jié)。為防止噴嘴堵塞，采取邊低壓送漿、氣，邊下管的方法，水壓力不超過1MPa，在壓力過高情況下，易引起鉆孔孔壁坍塌，因此須保持規(guī)定的壓力。

3.3.2.2噴射灌漿

噴射管下到設(shè)計(jì)深度以后，輸入合乎要求的高壓泥漿、氣，噴射1～3min。待注入漿液冒出后，按照預(yù)定的提升、旋轉(zhuǎn)及擺動(dòng)速度自下而上進(jìn)行噴射、擺動(dòng)工作，提升噴射管，直到設(shè)計(jì)高度，然后停止送漿、氣，提出噴射管，停止噴射的位置高于帷幕設(shè)計(jì)頂面1m。

灌漿過程中冒漿量小于注漿量的20%為正常現(xiàn)象，超過25%或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)原地注漿待正常后方可提升漿管。高噴作業(yè)過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查技術(shù)參數(shù)，并經(jīng)常測(cè)試進(jìn)漿和回漿比重，孔口回漿比重要求大于1.25。

3.3.2.3清洗及充填工作

當(dāng)噴漿工作噴射到設(shè)計(jì)高度后，噴射完畢，及時(shí)將各種管路沖洗干凈，不允許留有殘?jiān)苑蓝氯绕涫菄姖{系統(tǒng)管路更為重要，通常是把漿液換成水進(jìn)行連續(xù)沖洗，直到管路中出現(xiàn)清水為止。

噴射注漿的施工作業(yè)順序應(yīng)采用隔孔分序的方式，相鄰鉆孔噴射注漿的時(shí)間間隔不宜小于24h。

3.3.2.4特殊情況處理施工注意事項(xiàng)

a.漿孔附近地面冒漿處理。采取降壓、變稠、限流措施，必要時(shí)停灌間歇，對(duì)漏漿部位進(jìn)行嵌縫封堵。

b.串漿孔處理。被串漿鉆孔正在鉆孔時(shí)，應(yīng)立即停止其鉆孔工作。若串漿量不大，可在灌漿的同時(shí)，在被串孔中通入水流，以防止串漿漿液堵塞。若串漿量較大，將被串孔堵塞，則待灌漿結(jié)束后，對(duì)被串鉆孔進(jìn)行掃孔處理，然后繼續(xù)灌漿。

c.灌漿中斷處理。在噴射過程中，接、卸可換管及事故處理后再下灌漿管時(shí)，要比原停噴高度下落50cm以上，以使灌漿板墻上下維持連貫性。

d.因該工程采用與鉆孔灌注樁相互咬合的高壓噴射注漿截水帷幕，要先進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，然后再進(jìn)行高壓噴射注漿施工。

e.高壓噴射注漿時(shí)，要由下而上均勻噴射漿液，要求停止噴射注漿的位置宜高于帷幕設(shè)計(jì)頂面標(biāo)高1m。

f.噴射注漿時(shí)，當(dāng)孔口的返漿量大于注漿量的20%時(shí)，可采用提高噴射壓力、增加提升速度等措施；當(dāng)漿液滲漏而出現(xiàn)孔口不返漿的情況時(shí)，應(yīng)在漏漿部位停止提升注漿管進(jìn)行噴射注漿，并同時(shí)采用從孔口填入中粗砂、摻入速凝劑的注漿液等措施，直至出現(xiàn)孔口返漿；當(dāng)漿液析水、液面下降時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿。

g.當(dāng)噴射注漿工作因故中途停止噴射后，繼續(xù)注漿時(shí)應(yīng)與停噴前的注漿體進(jìn)行搭接，其搭接有效寬度不應(yīng)小于50cm。

高壓旋噴施工尚應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79—2012)的有關(guān)規(guī)定。

4　防滲截水效果分析

組合防滲截水帷幕可以在基坑開挖時(shí)，檢測(cè)水泥土固結(jié)體尺寸、搭接寬度等，其質(zhì)量可以通過開挖后的截水效果進(jìn)行判斷。該段帷幕可以直接在開挖過程中對(duì)槽壁進(jìn)行觀察。通過觀察，發(fā)現(xiàn)旋噴樁之間及旋噴樁與鉆孔灌注樁之間結(jié)合緊密，并與土融為一體，且表皮呈水泥灰色。明槽開挖過程中坑內(nèi)積水通過水泵排除，同時(shí)槽壁無大面積滲漏水現(xiàn)象出現(xiàn)，局部滲漏點(diǎn)可通過引排或堵漏處理就能解決。通過基坑外側(cè)設(shè)置的地下水位觀測(cè)孔觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)地下水位未出現(xiàn)較大的下降。

5　結(jié)　語

鉆孔灌注樁與旋噴樁相互咬合式的組合帷幕，不僅較好地起到了防滲截水作用，同時(shí)鉆孔灌注樁對(duì)直立開挖體有一定的支撐作用，尤其在場(chǎng)地限制的情況下，它是一種比較適合的施工方法。組合帷幕在該段垂直明槽開挖中起到了較好的防滲截水效果，為其他類似工程提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

[1]許凱奇,李啟明.鉆孔灌注樁與旋噴樁組合止水帷幕的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2007(1).

[2]JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

Application of jet grouting pile in combined curtain anti-seepage water interception

ZHAO Fucheng

(LiaoningProvincialDepartmentofWaterResources,Shenyang110003,China)

In the paper, vertical excavation open channel work in Dahuofang Reservoir water conveyance project is adopted as an example. Application of combined curtain of mutually meshing cast-in-situ bored pile and jet grouting pile in open channel anti-seepage water interception is introduced. Jet grouting pile design, construction principle, construction technology and anti-seepage effect analysis are mainly introduced, thereby providing reference for similar projects.

vertical excavation; open channel; jet grouting pile; anti-seepage water interception

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.01.002

TV543

B

1005-4774(2016)01-0002-03