高壓旋噴樁在處理砂礓盤地基孔洞過程中研究及應用

李 舜

（安徽省水利水電工程建設監理中心 合肥 230000）

1 工程概況

渦河蒙城樞紐建設工程是由節制閘、船閘及影響處理工程組成的大型樞紐工程。在施工過程中發現節制閘閘室、岸墻、上游翼墻及鋪蓋部位建基面下砂礓盤地基下存在空洞，經研究，閘室、左岸岸墻、左右岸上游翼墻及上游鋪蓋基礎采取高壓旋噴樁處理，高壓旋噴樁按單排布置，采用二管法施工，樁間距80cm，樁間搭接30cm，樁徑110cm，密排咬合成防滲加固體。因上部為水泥土換填，成樁樁頂高于換填土底面5cm。

2 工程地質

節制閘閘址勘探深度范圍內為第四系松散沉積地層，按各自不同的工程地質特征可分為7 層，現按自上而下的順序分別敘述如下：

①層，砂壤土、輕粉質壤土（Q4a1）：黃、灰黃等色，稍濕～濕，松散～稍密狀，局部粉質壤土、細砂等，屬中等偏高壓縮性土層，為地表覆蓋層，層厚1.60～5.10m，層底高程20.88～23.90m。

③層，重粉質壤土（Q4a1）：棕黃、灰黃、黃褐等色，濕，軟塑～可塑，底部多夾有薄層砂壤土，屬中等壓縮性土層，層厚2.00～11.4m，層底高程11.83～21.48m。

④1層，輕粉質壤土（Q4a1）：灰黃色，飽和，稍密～中密。屬中等壓縮性土層，層厚0.60～1.70m，層底高程13.63～15.37m。

④2層，粉細砂、砂壤土（Q4a1）：黃、灰黃色，飽和，稍密～中密，夾輕、重粉質壤土，層下部或層底局部夾有砂礓或小礫石，屬中等偏低壓縮性土上層，層厚3．50～13.30m，層底高程7.30～10.10m。

④2夾層，重粉質壤土（Q4a1）：黃、灰黃色，可塑～硬塑，中等壓縮性土層，夾層狀分布于④2 層中，層厚0.50～6.30m，層底高程8.98～15.33m。

④3層，輕粉質壤土（Q4a1）：灰黃、灰、黃灰色，飽和，稍密～中密，屬中等壓縮性土層。層厚1.10～2.80m,層底高程6.63～7.47m。

⑤層，中、重粉質壤土（Q3a1）:灰、灰黃等色，濕，可塑～硬塑。屬中等壓縮性土層。層厚2.00～7.20m，層底高程0.10～5.30m。

⑥層，砂壤土（Q3a1）：黃、灰黃色，飽和，中密～密實。局部為輕粉質壤土夾砂壤土或互層狀，多夾有中粉質壤土、細砂薄層。屬中等偏低壓縮性土層，層厚3.10～9．40m,層高程-5.44～1.18m。

⑦層，重粉質壤土（Q3a1）灰黃、棕黃、黃褐色，濕，硬塑～堅硬，夾輕粉質壤土、砂壤土或細砂薄層，富集鐵錳質結核與砂礓（Φ2～5cm）。屬中偏低壓縮性土層。該層未揭穿，已揭露最大厚度18.40m。

根據施工情況，在節制閘基礎發現砂礓盤，砂礓盤不均勻分布，在8.5～11.0m 高程范圍內，砂礓盤厚度10～30cm。

3 試樁

3.1 試樁目的

根據設計要求及施工規范要求，旋噴樁施工前先作試樁試驗。通過試樁，確定成樁工藝及各項技術指標，檢驗成樁效果。試樁根數為3 根，試樁直徑110cm。

（1）通過試樁確定以下技術參數：①水灰比；②水泥漿比重；③氣和漿的壓力、流量；④噴嘴直徑、數量；⑤提升速度；⑥轉速；⑦回漿密度。

（2）通過試樁檢查基礎砂礓盤處理效果。

（3）及時整理試驗結果，用以指導高壓旋噴樁后續施工。

（4）高壓旋噴樁樁位及搭接布置大樣圖如圖1。

圖1 高壓旋噴樁栓位及搭接布置大樣圖

3.2 試樁擬參數設置

二管法試樁施工參數見表1。

表1 二管法試樁擬采取施工參數表

3.3 試樁準備

3.3.1 材料準備

水泥采用P.F32.5 級散裝水泥，水泥進場后存放在現場指定水泥罐中，試樁作業前，提前對水泥進行取樣檢驗，檢驗合格后方可使用。

3.3.2 機械設備

試樁階段進場機械設備見表2。

表2 試樁階段進場機械設備表

3.4 試樁作業

3.4.1 工藝流程

場地平整→施工放樣→設置導向定位線→鉆機鉆孔→樁機就位、復核樁機水平和垂直度→樁機鉆桿下沉→樁頭下沉至設計樁底標高以下30cm →噴射管至設計樁底高程→鉆頭提升、噴漿、壓縮空氣升至設計樁頂高程→空鉆部位鉆桿提出→施工結束，循環下一個樁位。

根據設計要求，砂礓盤底部緩慢提升噴漿，試樁對于砂礓盤以上部分采用20cm/min，對于砂礓盤以下部分采用10cm/min 施工工藝，可根據試樁情況進行調整。

（1）場地平整

施工前，對場地進行平整，平整場地時，高程應高出水泥土換填建基面以上20～30cm 左右。

（2）測量放線

根據設計相關要求，測量試樁位置，確定試樁布置在閘室基礎范圍內。正式施工時，測量技術員根據設計圖紙和測量控制點，定出軸線，再根據軸線放樣出各序孔位，單排，呈一字形布置，間距為80cm，用白灰和木樁做醒目標記。確保每個旋噴樁準確定位，樁位偏差不大于5cm。

（3）鉆孔

鉆孔采用PDSH825 鉆機鉆孔，鉆至設計高程以下30cm。

III.Problems caused by external imbalances from globalization

（4）樁機就位

樁機移動到指定樁位并對中，定位后由測量員負責復核，確保平面定位偏差不大于5cm，其次根據垂直度裝備調整鉆桿垂直度，要求垂直度誤差不大于1%。

（5）樁長控制標記

施工時在鉆桿上做好深度標記，控制高壓旋噴樁樁長不小于設計樁長。

（6）漿液制備

水灰比擬定0.8，對應水泥漿液密度1.6g/cm3。水泥漿液拌制采用電子秤量控制水泥重量與水的重量，機械拌漿，施工前搭設好水泥漿液制作平臺，在平臺附近放置1 只水泥罐。拌漿施工前，對拌漿人員進行交底，計算好每桶漿液的用水量，并在漿桶上做好標記；計算每桶漿液的水泥用量后，采取電子秤秤量水泥與水的重量。

（7）鉆桿下沉、提升、噴漿

當鉆頭下沉至設計樁底高程以下30cm 后，開始下沉噴漿管至設計樁底高程。開啟高壓漿泵和空壓機，按照規定參數進行噴漿，當漿液返回孔口，情況正常后開始向上提升鉆桿，當噴漿面到達設計樁頂高程以上20cm 后停止噴漿。

噴漿結束后，在孔口利用回漿或水泥漿及時回灌，直至孔口漿面不下漿為止，其后用清水沖洗機具及噴漿管，避免管路堵塞，最后移位下一個樁位，重復進行上述步驟施工。

4 試樁成果總結

4.1 試樁工藝參數

試樁采用二管法施工工藝，控制氣體壓力為0.7MPa、流量1.0m3/min，水泥漿水灰比為0.8∶1、漿液密度1.45g/cm3、漿液壓力35MPa、流量75L/min，噴漿嘴直徑2mm，回漿密度1.3g/cm3，提升速度砂礓盤以下10cm/min，砂礓盤以上20cm/min，平均轉速15r/min。

試樁樁長5.6m，砂礓盤以下約2.0m，砂礓盤以上約3.6m。砂礓盤以下，提升時間為20min，噴漿量為20min×75L/min=1500L；砂礓盤以上，提升時間為18min，噴漿量為18min×75L/min=1350L；整根試樁完成需水泥漿量2850L。

4.2 成樁效果檢查

（1）成樁后3d 淺部開挖觀察，樁身完整性、開挖深度超過停漿面以下0.5m，均勻性良好，外觀搭接良好。

（2）成樁后3d 鉆孔取芯檢查，樁間搭接質量良好。

4.3 試樁總結

試樁所擬定工藝參數合適，且符合設計及規范要求，成樁完整性、均勻性良好，樁間搭接質量良好。

5 施工質量控制

（1）水泥采用萬佛塔P.F32.5 散裝水泥，水泥必須有出廠合格證和試驗報告單，使用前應檢測合格，現場水泥罐必須有防潮、防塵措施。

（2）為保證攪拌樁垂直度，首先應將鉆機底場地平整，其次根據機械水平垂直調整裝置調整垂直度，使其垂直度偏差不超過1%，樁位偏差不大于50mm，鉆孔有效深度大于設計深度0.3m。

（3）攪拌樁施工時嚴格按照以下措施施工，以確保樁體強度和均勻性：

①施工時應有專人負責成樁記錄，詳細記錄每根樁位置、編號、樁位偏差值、鉆孔深度、噴漿管下入深度、提升速度、漿液壓力、漿液流量、進漿密度；氣壓力、氣流量、回漿密度以及特殊情況處理（如遇砂礓盤處施工情況），施工原始記錄應詳細、完善。

②嚴格控制泥漿配合比，做到掛牌施工，專人負責管理漿液配置。嚴格安照設定提升速度及旋轉速度進行噴漿提升。

③高壓旋噴樁噴漿宜全孔自下而上連續作業。需途中拆卸噴漿管或機械故障時，搭接處應進行復噴，復噴長度不得小于0.3m。

④噴漿過程中，出現壓力突降、孔口回漿密度或回漿量異常等情況時，必須查明原因，及時處理。

⑤嚴格控制漿液壓力，并用比重儀隨時檢查水泥漿比重；泥漿不能發生離析，漿桶內水泥漿必須攪拌。

⑥每根樁開鉆后應連續作業，提升中連續噴漿，以確保攪拌樁的有效長度和成樁質量。

6 成果總結

水利工程施工過程中，建筑物基礎處理尤為重要，如何保證建筑物的基礎處理合理性，保證建筑物的安全，是每個參建單位都非常關注的問題。本文介紹了針對砂礓盤孔洞采用高壓旋噴樁填充的技術措施，經工程實踐，選定工藝參數合適，成樁完整性、均勻性良好，樁間搭接質量良好，達到了預期目的。此項技術措施可為其他工程提供借鑒■