旋噴樁在涵閘工程基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用分析

□李龍泉（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）

1 工程背景

某排澇站，是某市城區(qū)防汛的主要建筑設(shè)施之一。該排澇站涵閘基礎(chǔ)地質(zhì)為上部為建筑垃圾、腐質(zhì)土，下部主要為石英砂巖、粉砂巖、泥巖及變質(zhì)石英砂巖、石英片巖以第四系沖洪積地層組成。

該排澇站涵閘工程外側(cè)距離沙溪河6.75m，內(nèi)側(cè)緊挨防洪堤，涵閘基礎(chǔ)距離防洪堤3m（防洪堤下有軍、民用光纜、城市供水等地下建筑物）；下游距離城市污水廠5m。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開挖高程至118.90m，河面正常水位為125.50m。根據(jù)施工圖紙，基礎(chǔ)底部高程至河面高程相差7.60m。

該排澇站涵閘工程難度主要表現(xiàn)在施工環(huán)境條件不良、有效施工周期短、為了滿足次年的防汛任務(wù)做好準(zhǔn)備，工期十分緊張，尤其是該涵閘工程基礎(chǔ)開挖，是排澇站的施工難點(diǎn)。基礎(chǔ)開挖方案原為邊開挖邊實(shí)施支護(hù)方案，但在開挖過程中，不斷地出現(xiàn)大量的滲水及管涌，經(jīng)抽水機(jī)作業(yè)仍無法滿足開挖要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，以及工期的要求，工程技術(shù)人員重新編制施工組織設(shè)計(jì)，并請(qǐng)水利專家對(duì)方案進(jìn)行比選、論證，最終采用高壓旋噴樁的施工工藝。

2 旋噴樁止水幕墻施工技術(shù)

由于大量滲水及管涌，為了盡快完成旋噴樁帷幕確保止水的效果，施工方制定了合理的施工方案，并提出了在施工過程中出現(xiàn)的各種問題，做了詳細(xì)的安排，并嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

2.1 施工工藝

根據(jù)地質(zhì)資料，初步判斷開挖層有孤石存在，為了加快施工進(jìn)度，采用100 型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行引孔作業(yè)。首先在基礎(chǔ)外側(cè)，準(zhǔn)確標(biāo)定旋噴樁的施工位置，然后地質(zhì)鉆機(jī)就位作業(yè)，在預(yù)定的深度（基礎(chǔ)高程以下5m）內(nèi)成孔后，高噴注漿機(jī)在設(shè)計(jì)要求的參數(shù)下把漿液從噴嘴中噴射出來，形成噴射流，邊提升邊旋轉(zhuǎn)注漿管，沖擊破壞土層，使土顆粒與漿液攪拌混合最終凝結(jié)成加固體，加固體與加固體之間相互交聯(lián)，組成一閉合的地下旋噴帷幕，從而達(dá)到防滲止水的目的，并起到支護(hù)作用。主要的工藝流程見圖1所示：

圖1 旋噴樁施工工藝框圖

2.2 施工設(shè)備機(jī)具

施工設(shè)備機(jī)具見表1。

表1 旋噴樁施工設(shè)備機(jī)具表

2.3 工藝參數(shù)

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程的地層特性和設(shè)計(jì)要求，本工程單管旋噴施工工藝參數(shù)見表2。

表2 單管旋噴施工工藝參數(shù)一覽表

2.4 孔位布置

旋噴帷幕是由多個(gè)旋噴樁單體相互交聯(lián)而成，因此在樁位平面布置上必須保證帷幕的連續(xù)性（樁徑為650mm，樁與樁交叉重疊為50mm）。具體示意圖見圖2。

圖2 某排澇站旋噴樁孔位布置示意圖

2.5 旋噴帷幕施工控制

①鉆孔前施工員應(yīng)復(fù)核孔位，避免漏鉆，孔位偏差<2cm。地質(zhì)鉆機(jī)應(yīng)垂直下鉆，成孔后應(yīng)及時(shí)做好孔口保護(hù)，并做個(gè)標(biāo)識(shí)。高噴注漿鉆機(jī)應(yīng)根據(jù)標(biāo)識(shí)，精確地調(diào)整至孔口位置下鉆。②開噴前應(yīng)進(jìn)行試噴作業(yè)，檢查設(shè)備和管路系統(tǒng)是否正常，注漿壓力的流量是否滿足技術(shù)要求。③為了防止集中施工對(duì)土體的軟化作用和對(duì)鄰樁的破環(huán)作用，施工過程中實(shí)施2 序孔法。④注漿管鉆入土層預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴漿作業(yè)。施工中，先噴漿后旋轉(zhuǎn)、提升。鉆桿的提升和旋轉(zhuǎn)需連續(xù)不中斷，當(dāng)需分成數(shù)次拆卸注漿管時(shí)，拆卸管后再注漿的搭接長(zhǎng)度≥0.30m。為了保證旋噴帷幕達(dá)到設(shè)計(jì)的防滲止水效果，在其旋噴樁底部噴漿作業(yè)時(shí)，適當(dāng)放慢提升速度或加大注漿壓力。⑤噴漿作業(yè)中，仔細(xì)觀察冒漿情況，及時(shí)了解土層情況、噴漿的大致效果和噴射技術(shù)參數(shù)是否合理，并對(duì)冒漿妥善處理。施工中冒漿量小于注漿量20%為正常現(xiàn)象。超過20%則為冒漿過大，說明注漿量與有效噴射范圍不相適應(yīng)，注漿量大大超過旋噴固結(jié)所需漿量或有效噴射范圍過小所致。應(yīng)提高噴射壓力或適當(dāng)縮小噴嘴孔徑。⑥所用水泥漿的水灰比按設(shè)計(jì)參數(shù)規(guī)定，不得隨意更改。噴射過程中需不斷的攪拌漿液使盛漿筒上下左右的漿液均勻，防止水泥漿沉淀。⑦攪拌好的漿液應(yīng)具有良好的可噴性。根據(jù)施工情況，現(xiàn)場(chǎng)總結(jié)得出漿液的可噴性與漿液的稠度、外加劑、水灰比及水泥粒徑有關(guān)。漿液的可噴性可用粘度來評(píng)定，粘度用粘度計(jì)來測(cè)定。若漿液的稠度過大，則可噴性差，容易導(dǎo)致噴嘴及管路堵塞，同時(shí)易磨損高壓泵，使噴射難以進(jìn)行。漿液的水灰比越大，則可噴性越好。另外，摻入適量的外加劑、使用粒徑細(xì)的水泥，也能提高漿液的可噴性。⑧施工中需做好深度、注漿深度、注漿壓力、注漿流量、冒漿量的量測(cè)和檢查工作，并做好原始記錄。⑨當(dāng)最后一根旋噴樁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，即開始對(duì)靠河側(cè)進(jìn)行小范圍的基坑開挖。當(dāng)開挖過程中發(fā)現(xiàn)局部有管涌時(shí)，應(yīng)停止開挖作業(yè)。在管涌的位置，進(jìn)行加密樁處理后，再進(jìn)行開挖。同時(shí)還要不間斷觀察周圍土體及建筑物的安全，如發(fā)現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)停止作業(yè)。

3 施工質(zhì)量保證及安全管理措施

3.1 施工質(zhì)量的控制

在本次施工中，重點(diǎn)對(duì)以下幾方面的施工質(zhì)量進(jìn)行控制：

①注漿材料：必須使用質(zhì)量合格的材料，并對(duì)材料嚴(yán)加保管，不得淋雨受潮。②孔位：專人負(fù)責(zé)孔位的放線定位工作，鉆孔前需復(fù)核孔位，誤差≤2cm。同時(shí)控制好鉆機(jī)的垂直下鉆。③鉆孔、注漿深度和提升速度：必須有原始的鉆孔深度和注漿深度及提升速度記錄，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要核對(duì)注漿、鉆孔深度和提升速度。④壓力和流量的控制：當(dāng)壓力和流量出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，必須立即停機(jī)檢查，處理完畢后方可繼續(xù)施工。

3.2 施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理

首先，在施工前編制基坑開挖專項(xiàng)方案，并由專家安全論證后實(shí)施。同時(shí)根據(jù)方案要求，在施工現(xiàn)場(chǎng)配備專職安全員，對(duì)基坑邊坡進(jìn)行24 小時(shí)巡視，還要不定時(shí)觀測(cè)基坑周圍的建筑物以及土體是否存在裂縫和位移，如發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，及時(shí)匯報(bào)。其次，開工前，應(yīng)組織工人學(xué)習(xí)安全知識(shí)，并熟知施工過程中存在各種安全隱患。還應(yīng)對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，對(duì)不合格的產(chǎn)品應(yīng)立即更換。第三是規(guī)范用電，在送電前應(yīng)檢查用電線路的安全，對(duì)破損線路等問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理；配電箱、配電盤等設(shè)施，應(yīng)懸掛危險(xiǎn)標(biāo)志，并做到人走閘關(guān)。

4 結(jié)語

在本工程建設(shè)中，旋噴樁經(jīng)過精心施工，嚴(yán)格養(yǎng)護(hù)后，基坑開挖只出現(xiàn)局部微小量的滲水，經(jīng)抽水機(jī)抽水，滿足基礎(chǔ)施工要求，且邊坡穩(wěn)定未出現(xiàn)蹋方等現(xiàn)象。這是在特定的條件下進(jìn)行快速性的施工。在后期開挖的過程中證實(shí)，幕墻體外形規(guī)則，整體連貫，個(gè)別部位由于有石塊的影響，出現(xiàn)一定量的滲水，經(jīng)樁加密后，無集中漏點(diǎn)，滿足了基礎(chǔ)施工的條件，并且符合安全措施要求，達(dá)到了預(yù)期的效果，不僅加快了工程進(jìn)度，還節(jié)省了施工成本。