水閘工程中高壓旋噴樁質量控制要點分析

郝洪江，楊江楓，楊永興

（河南省人民勝利渠保障中心，河南 新鄉 453000）

1 水文、地質及工程概況

1.1 水文、地質概況

項目區地下水年變幅為1.00～2.50 m，年際變化為0.25～0.50 m。每年的6-8 月地下水水位最低值，9 月至次年1 月地下水位達到最高值。勘察期間測得地下水位高程60.58～61.29 m。閘基建基面高程76.08 m，消力池建基面高程最低為70.78 m。

項目區內地層主要為堤身填土（Qs）和第四系全新統（Q4）沖積成因的砂壤土、粉細砂和細砂組成，各層空間基本穩定。地層由上至下分述：淤積土（alQ4）成分主要為粉細砂和少量泥質，松散，為新近沉積，厚度0.50～1.50 m不等。填土（Qs）砂壤土為主，見植物根系，層厚0.30～2.50 m，均厚1.64 m。砂壤土（alQ4）土質不均勻，層厚2.30～6.50 m，均厚3.62 m。粉細砂（alQ4）以石英、長石為主，云母次之，層厚6.30～9.20 m，均厚7.40 m。細砂（alQ4）以石英、長石為主，云母次之，揭露層厚5.00～15.00 m，均厚11.58 m。經過地基穩定和地震液化分析，項目區存在飽和地基土液化問題，所以對地基采用高壓旋噴樁圍封處理。

1.2 工程概況

經過工程地質勘察分析，施工場地存在飽和地基土液化、閘基滲漏和可能滲透變形等問題，且屬于Ⅷ度震區。沿節制閘、東三干渠進水閘及東二干渠進水閘閘室四周及閘墩部位、閘房基礎四周設高壓旋噴樁連續墻。防滲圍封樁體結構為：樁徑1.00 m，間距0.90 m，最小成墻厚度0.30 m，節制閘樁長15.50 m，東三干渠進水閘16.50 m，東二干渠進水閘16 m，樁頂為10%水泥土。高壓旋噴樁加固料采用42.5#普通硅酸鹽水泥，無側限抗壓強度大于3 MPa，滲透系數不大于1×10-5cm/s。

2 高壓旋噴樁施工工藝

2.1 高噴旋噴樁施工流程

施工準備→測量布孔→機具就位→地面試噴→貫入噴射管→噴射注漿→終灌→沖洗→封孔→檢查驗收。

2.2 試驗

此次高壓旋噴樁試驗采用PH-5D型打樁鉆機采用三管法試樁工藝，試驗區位置選定在水閘南側空地，試驗樁樁徑1.00 m、樁間距0.90 m。試驗施工前測量放出試驗區邊界線，進行場地清理平整。經監理工程師復測地面高程，測設每根試驗樁的樁位并用白灰和木樁進行標識，確認無誤后展開試樁工作。

試驗區共選取4根高壓旋噴樁進行試驗，依據施工圖紙和《建筑地基處理技術規范》要求選定試驗所需的水灰比、氣壓、旋轉速度，通過調節注漿壓力和提升速度，形成試驗樁，通過對比選擇最優參數，達到質量可控的目的，并滿足設計指標要求。檢測試驗結果，確定施工參數如表1所示。

表1 高壓旋噴樁施工參數表

2.3 施工工藝與質量控制要點分析

2.3.1 施工準備

首先平整施工場地，對施工場地的雜草、樹木、生活垃圾、建筑垃圾進行清理，然后在設計標高上部覆蓋50 cm的素土作為保護層，減少對原狀土層的破壞，并做好水土保持措施。采用挖掘機在施工區域附近開挖排水溝、截水溝等排水設施，防止雨水灌入施工場地。配備合適的水泵抽取廢棄的泥漿，在施工區域外至少20 m 選取合適位置設置沉漿池，臨儲存廢棄泥漿，防止施工過程中產生廢漿液污染環境。

2.3.2 測量布孔

專利法中的使用環境特征 ......................................胡 波 05.60

首先根據設計施工圖要求進行布樁，并繪制樁位布置圖，推算出各樁中心點坐標。其次編制樁號，如圖1東二干渠進水閘高壓旋噴樁樁位平面分布圖。采用跳樁位法施工工藝，減少土層擾動對成樁強度的影響，先進行Ⅰ序施工，待Ⅰ序樁強度達到要求后進行Ⅱ序施工。最后按照樁位布置圖，使用全站儀與GPS 相配合的方法符合旋噴樁的設計孔位，并放樣施工軸線、樁位布置基準線，確定旋噴樁樁位，并對每個樁位均作標志，便于鉆頭施工定位。

圖1 東二干渠進水閘高壓旋噴樁樁位平面分布圖

2.3.3 鉆頭定位

移動樁機至樁位，鉆桿中心對準樁位標志下鉆，控制高壓旋噴樁樁位的偏差小于30 mm；調整好樁機至水平，樁機的鉆桿要保證垂直，采用雙垂法檢驗，控制垂直偏差不得超過0.50%，防止斜樁。

垂直的測量（雙垂法）：樁機上塔架兩側分別懸掛5 m 垂線，垂線懸掛點為塔架中心位置，并在垂線底部標記中心點，通過鋼尺量測垂線至中心點的間距計算垂直度偏差。同時樁機配備靠尺及塞尺輔助兩側鉆桿垂直度，保證成樁質量。

2.3.4 漿液配置

配置水泥漿液嚴格按照試驗確定高壓旋噴樁施工參數進行配置，選用P.O 42.5 水泥，水灰比1∶1，水泥漿比重1.51。配置水泥漿時，遵循“先清水，后水泥”的原則，首先將水加入桶中，采用電子計數器控制水量，然后再將水泥倒入，采用人工數包方式嚴格按預定配合比制作漿液，開動攪拌機攪拌10-20 min 后，開始使用。漿液在攪拌機中要不斷攪拌，防止水泥漿離析。選用泥漿比重計定期測量漿液，控制漿液的質量從而達到設計要求，并派專人進行施工記錄。在攪拌機與集料斗之間設置過濾網，篩除水泥漿液中存在的雜質或塊狀物。

2.3.5 貫入噴射管

采三管旋噴法施工，開始施工時，檢查設備和高壓管路系統，設備所的壓力和排量必須滿足設計要求。同時通過在導桿立柱上每米劃分標尺來量測最終鉆孔深度，控制鉆孔深度誤差±10 cm以內。

啟動鉆機，待鉆頭轉速正常后，開啟高壓注水泵，控制壓力為35 MPa，出水后鉆機再邊噴水邊下沉，使水和土體充分拌合，借助噴漿嘴高壓旋轉噴射水切割土體使鉆桿穩定下沉，下沉速度可通過檔位調控，工作電流不應大于額定值。通過觀察鉆機上的深度標識，噴漿管下沉到達設計深度后，停止鉆進，旋轉不停，準備噴漿。

2.3.6 噴漿提升

噴射開始時，按照試驗確定高壓旋噴樁施工參數，控制施工要素，保證噴漿速度不小于30 L/min，控制氣壓0.60～0.80 MPa，水壓35～38 MPa，在樁底噴漿30 s，使漿液完全達到樁端使水泥漿樁端土得到充分攪拌。待鉆機樁底座漿后，依據地質情況調整注漿壓力控制在1～2 MPa以內，使噴漿速度達到70 L/min，邊噴漿邊反向勻速旋轉提升注漿管，控制提升速度為0.15 m/min，旋轉速度為20 r/min。至距樁頂1 m時，放慢提升速度和旋轉速度，直至鉆頭提升至樁頂后，停止提升，繼續攪拌，為保證樁頂密實均勻后停止攪拌，關閉噴管完成施工。一組樁施工完后，移動樁機至下一樁位，重復以上步驟進行施工。

2.3.7 沖洗管路

高壓旋噴樁注漿完畢后，應用清水徹底清除注漿管、軟管內泥漿泵中的漿液，管內、機內不得殘存水泥漿，防止漿液在機具內部凝固堵塞管路。

3 質量控制措施

以試驗為先導。高壓旋噴樁正式施工前，應做至少3根試驗樁，依據試驗成果調整試驗樁個數，確定各項施工參數，報監理、業主單位確定后，進行施工。

實行技術人員隨班作業制度。施工技術人員記錄好每樁的開鉆時間、攪拌次數、漿液比重、開鉆深度、記錄結束時間和使用漿量。做好引孔記錄,嚴格要求達到設計底標高。通過對冒漿的觀察，及時了解土層狀況，若土層有較大的空隙引起不冒漿，加入適量外加劑，加快漿液在特定范圍內凝固，縮短凝固時間；若冒漿量明顯增大，存在有效噴射范圍與注漿量不適應，可在適當范圍內提高噴射壓力或縮小噴嘴直徑。

噴射注漿設備出現故障不能正常施工時，及時搶修并正常運行后，啟動鉆機，重新鉆入至停供位置以下1 m 處進行噴射注漿。若間歇時間大于3 h，及時清理設備管道，防止水泥漿凝固堵塞管道。若間歇時間超過24 h，應在原樁位旁邊進行補樁處理，在周圍按照相同施工要求增加旋噴樁，重新形成圍封。

高壓注漿設備與施工區距離不應大于50 m，減少由于注漿設備與鉆孔注漿的距離太大，導致壓力損失大的影響。

4 結語

高壓旋噴樁施工比一般的地基處理方法更方便，穩定性更高，不僅施工工藝簡單，操作難度小等特點，而且施工噪聲小，振動小，對水閘附近居民的生活擾動小。高壓旋噴樁工程施工周期短，有利于施工準備和運行，其高壓旋噴樁樁深較大，應用效果好，設備輕，施工布置相對容易。

目前高壓旋噴樁在水利等工程地基處理中應用越來越多，根據施工現場地質條件的不同，在施工前應進行試樁，通過試驗確定施工參數，保證施工質量。在此水利樞紐改建工程中，高壓旋噴樁技術對閘門地基處理具有非常重要的作用，通過高壓旋噴樁技術處理之后有效地解決了飽和地基土液化問題，增強了穩定性，對水利行業相似問題的地基處理提供了一個有效的解決方法。