淺談高壓擺噴樁在民便河閘地基處理中的應用

張剛 滕逖

淺談高壓擺噴樁在民便河閘地基處理中的應用

張剛 滕逖

一、施工條件

1.工程概況

民便河閘位于徐洪河東堤、民便河與徐洪河交匯處，為原位拆建，設計3孔，每孔凈寬10m，中間孔為開敞式，兩邊孔為胸墻式水閘。民便河閘為中孔通航，在中孔設置上下扉門共同擋水；邊孔不通航，設置鋼筋混凝土胸墻擋水。閘底板頂高16.00m，閘室頂高程27.50m，工作橋頂高程35.50m。閘室順水流方向長度為13.00m，垂直水流方向長35.80m。水閘上游側設2.0m寬檢修便橋一座，下游側設5m寬交通橋一座，荷載標準為公路Ⅱ級折減。水閘上游側設5.4m寬、2m深拋石防沖槽，0.5m深、12m長混凝土鋼筋混凝土消力池，接20m漿砌石護底、護坡，兩側采用鋼筋混凝土空箱岸墻與河道相連；下游側設16m長、0.5m深鋼筋混凝土消力池，接30m漿砌石護底、護坡，5.4m寬、2m深拋石防沖槽，兩側采用鋼筋混凝土空箱岸墻與河道相連。閘兩側各500m長度堤防按高程27.50m、寬度6.0m、兩側坡比1∶3標準進行復堤。

下閘首為單孔凈寬10.0m開敞式水閘，閘室順水流方向長13.0m。垂直水流方向13.0m，墩厚1.2～1.5m。底板頂高程16.0m，底板厚1.5m，閘墩頂高程26.8m。上游設檢修便橋一座與堤頂連接。閘門采用平面定輪升臥式鋼閘門，配QH-2x225KN-8/13m雙吊點啟閉機。

上、下閘首之間110m采用U型槽連接，U型槽頂高程為24.0m，底板頂高程16.0m，底板厚1.3m，連接下游21m長消力池，30m漿砌石海漫，海漫末端設5.4m寬、2.0m深拋石防沖槽。閘室及U型槽底板下采用水泥土攪拌樁圍封，抗地震液化影響。

主要建設內容:拆除重建民便河閘，恢復其排澇，節制和通航等功能，保證工程安全運行。

2.工程特征

（1）工程地質：場地土層為近代黃泛沖洪積土層，以砂壤土為主，次為淤泥質土、壤土、粉砂等。

（2）建筑材料：水泥選用P.O42.5普硅水泥。

（3）水、電條件及對外交通：①水電條件：生產用水采用工地降水管井，生活用水采用地下水，施工用電采用當地電網。②對外交通：民便河閘位于徐洪河東堤、民便河入徐洪河河口處，工程對外交通較為便利。陸路運輸可通過工程附近的邳睢公路與徐州、邳州及睢寧等地相連，材料和機械均可通過陸路運至施工現場。

3.攪拌樁基礎設計

上閘首閘室、上閘首上下游第一、第二節翼墻采用水泥土攪拌樁，樁深10m，樁徑0.5m，使用水泥為普通硅酸鹽水泥，等級42.5，水泥摻入量15%。

二、施工中出現問題

民便河閘水泥土攪拌樁施工出現如下問題：2013年5月29日進行試樁，試樁兩根，選在上游翼墻外，均達到設計高程；5月30日開始上閘首攪拌樁施工，從上游垂直水流方向由南向北打，到6月1日，前6根只打到5m左右，繼續向后打正常；6月3日，在上閘首處試樁3根，靠南側打不下去，北側正常。6月6日開始打翼墻攪拌樁，下游右側翼墻只能打到7～9m，上游右側翼墻部分可打下去，部分打不下去。上游左側和下游左側翼墻均不能打到設計高程。設計院重新復勘地基，22日出復勘報告。

三、選擇高壓擺噴的原因

經工程建設、設計、監理、施工四方討論后確定了兩套解決方案即：高壓擺噴樁和雙頭大功率攪拌樁。

由于該工程場地土層為近代黃泛沖洪積土層，以砂壤土為主，次為淤泥質土、壤土、粉砂等，雙頭大功率攪拌樁不適應工程地質情況，故選擇高壓擺噴樁。

四、施工準備

施工前，先確定未達到設計高程的水泥土攪拌樁位置，用鋼尺定出每根攪拌樁的樁位，用竹簽插入土層并在樁位處做好標記，每根樁的樁位誤差不得大于5cm。同時做好復測工作，在以后的施工中應經常檢查樁位標記是否被移動，確保攪拌樁樁位的準確性。

根據施工要求并根據施工現場的環境保護要求設置泥漿循環溝及沉淀池。

按照施工規程做好實驗樁，確定合理的灌漿參數，或按設計部門提供的灌漿參數施工。

五、施工工藝及技術要求

按水利水電工程高壓噴射灌漿技術規范要求，結合工程地層情況，每30個鉆孔做一個先導孔，密切注意地層變化，并采取芯樣，核對地層。

1.鉆孔施工工藝

（1）鉆孔方法：采用泥漿護壁、回轉鉆進的方法施工。

（2）鉆孔直徑和深度：鉆孔直徑13cm，終孔深度較設計高程以下0.5m為準，頂高程與未達到設計高程的水泥土攪拌樁接合0.5m。

表1 噴射施工參數表

圖1 高壓擺噴樁剖面圖

圖2 高壓擺噴樁平面布置圖

（3）鉆孔施工時采取預防孔斜的措施，鉆機安放要平穩牢固，加長巖芯管長度，鉆進中每加一次鉆具找平一次，孔位偏差≤5cm，孔斜率≤1%。

（4）鉆進過程中出現泥漿嚴重漏失，孔口不返漿時，可采取加大泥漿濃度、泥漿中摻砂、向孔內充填堵漏材料或對漏失段先行灌漿等措施，直至孔口正常返漿后再繼續鉆進。

（5）固壁泥漿。采用優質粘土作為制漿用主要材料，鉆孔時孔上返出的冒漿經沉淀重新利用，當泥漿中的含砂量超過要求時，予以廢棄，以防孔內事故發生。

（6）鉆進暫停或終孔待噴時，孔內應充滿泥漿，防止塌孔，對孔口加以保護。

（7）鉆進時應詳細記錄孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等特殊情況及其處理措施。

2.高噴灌漿施工工藝

該工程采用三管噴灌漿施工，沿圍封樁中心線設計孔距1.0m，孔深較設計高程深0.5m，頂高程與未達到設計高程的水泥土攪拌樁接合0.5m。

施工分兩序進行，即1、3、5……，后進行2、4、6……。

（1）噴射施工參數

根據現場試驗來確定適合該工程的具體施工參數。建議施工采用老三管工藝施工，粗顆粒地層段水、氣、漿液壓力取大值，提升速度、擺速取小值。噴射施工參數見表1。

（2）施工工藝

①地面試噴：鉆孔驗收、高噴臺車就位并對準孔口后，首先應進行地面試噴。

②開噴：噴射管下到設計深度后，拌制水泥漿液，供漿、風水開噴。等各壓力參數和流量參數均達到要求，且孔口已返出水泥漿液時，即可按設計的提升速度進行旋轉噴射灌漿。

③高噴灌漿應保持全孔連續一次作業，作業中等停頓后拆卸噴射管，重復噴射灌漿長度不小于0.3m。

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，應查明原因后及時處理。

⑤當孔內出現嚴重漏漿，應停止提升，向孔內沖填粗砂、土等堵漏材料，并降低水壓力、流量，在噴射水流中摻加速凝劑，加大漿液密度或進行原地灌水泥砂漿、水泥粘土漿。孔口冒漿正常后，方可繼續提升。

⑥供漿正常情況下，孔口回漿密度變小，不能滿足設計要求時，擬采取加大進漿密度的措施予以處理。

⑦如灌漿過程中發生串漿，應首先填堵被串孔，繼續串漿孔的高噴灌漿；待其結束后，盡快進行被串孔的掃孔、噴射。

⑧高噴灌漿故障后恢復施工時，重復高噴灌漿長度不小于0.5m。停機超過3小時后，應對泵件輸漿管路進行清洗方可繼續施工。

⑨高噴灌漿結束后，充分利用孔口回漿或水泥砂漿對已完成孔進行及時回灌，直至漿液面不再下降為止。

⑩施工中要如實記錄高噴灌漿的各項參數、漿液材料用量、異常情況及處理措施等。

（3）水泥漿液的控制

高壓擺噴灌漿所用水泥為42.5R普通硅酸鹽水泥。因停電及機械故障造成灌漿機停止工作，超過4小時后，漿液應廢棄不再使用。水泥漿液由專人定時測量，最長時間不超過半小時，并做好記錄。不得使用受潮結塊水泥，應嚴格防潮和縮短存放時間。

3.與未達到設計高程的水泥土攪拌樁連接

沿未達到設計高程的水泥土圍封樁中心線設計孔距1.0m，孔深較設計高程深0.5m，頂高程與未達到設計高程的水泥土攪拌樁接合0.5m。以下游右側第一節翼墻為例，圖1為高壓擺噴樁剖面圖，圖2為高壓擺噴樁平面布置圖。

六、施工質量標準

為了保證水泥攪拌樁的施工效果，按照有關規范規定，并結合類似工程施工實踐，按施工前質量控制、施工過程中質量控制，并做好項目檢測，嚴把質量控制關。

1.施工前質量控制

首先進行技術交底，根據設計要求和參數參考值，使得施工人員掌握明了操作程序和要求，以保證樁基質量。

2.施工過程中質量控制

（1）施工必須均勻連續，防止出現未注漿的夾心層，拌制漿液的罐數及泵送漿液的時間要有專人記錄。

（2）攪拌機噴漿提升的速度和次數嚴格按施工工藝要求，嚴格控制水泥用量、攪拌深度，有專人記錄攪拌機每米下沉和提升的時間，深度記錄誤差不大于5cm，時間記錄誤差不大于5秒，施工中發現的問題及處理情況均作記錄。

（3）制備的漿液停置時間不超過2小時，防止漿液離析。

3.檢測項目

檢測滲透系數。擺噴樁直徑1.2m，滲透系數k小于E×10-6cm/s，R28大于3.0MPa，搭接處厚度0.3m，確保施工質量合格■

（作者單位：江蘇省徐州市水利局221000）