趙青山 陳懷均

1 工程概況

山西大同孤山水庫位于御河中上游,壩址距大同市區(qū)18 km。設(shè)計(jì)正常蓄水位高程為1 119.50,水庫總庫容為546.74萬m3,水庫回水長度為4.5 km。設(shè)計(jì)攔河壩壩型為混凝土閘壩,壩頂高程1 123 m,最大壩高23 m。壩頂長157 m。水庫右岸右京包(大包)鐵路經(jīng)過,副壩主要為防護(hù)右岸大包鐵路,與主壩相接順延鐵路路基邊坡腳向上游延伸1 km左右。孤山水庫基礎(chǔ)處理工程為副壩29a～40a,高壓旋噴樁施工軸線長180 m,寬度13.2 m～13.7 m。施工設(shè)計(jì)樁長分別為8 m,10 m,11 m。高程1 109.00～1 105.00。樁徑1.0 m。試驗(yàn)孔布置定在32a壩段。副壩壩基覆蓋層主要為全新統(tǒng)沖洪積物,巖性表層為淡黃色低液限粉土,結(jié)構(gòu)松散,其下為級(jí)配不良礫夾級(jí)配不良砂,局部為卵石混合土透鏡體,結(jié)構(gòu)松散,局部架空,分選差。礫卵石主要成分是變質(zhì)巖,細(xì)粒為中粗砂,主要礦物成分是石英、長石、云母及一些巖屑。

2 高壓旋噴樁施工處理技術(shù)

2.1 高壓旋噴樁工作原理

高壓旋噴樁是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)土層的預(yù)定位置后,利用高壓設(shè)備將漿液或水以20 MPa～40 MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出,沖擊破壞土體,同時(shí)鉆桿以一定的速度漸漸向上提升,將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合,漿液凝固后,在土中形成一個(gè)固結(jié)體,即旋噴樁,它具有增大地基強(qiáng)度,提高地基承載力、止水防滲,減少支擋結(jié)構(gòu)物壓力,防止砂土液化和降低土的含水量等多種功能。高壓旋噴注漿種類主要有單管法、二重管法、三重管法、多重管法和多孔管法,可進(jìn)行旋噴、定噴和擺噴施工,也可進(jìn)行超深等地層的防滲處理。

2.2 施工各項(xiàng)參數(shù)的選定

2.2.1 孔位參數(shù)

通過參考類似的經(jīng)驗(yàn),試驗(yàn)孔間距250 cm。鉆孔孔位偏差與設(shè)計(jì)孔位偏差不大于5 cm。造孔孔斜不應(yīng)超過1%。高噴灌漿宜全孔自下而上連續(xù)作業(yè)。需要中途拆卸噴射管時(shí),搭接段應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴,復(fù)噴長度不得小于0.2 m;高噴灌漿因故中斷后復(fù)噴施工時(shí),應(yīng)對(duì)中斷孔段進(jìn)行復(fù)噴,搭接長度不得小于0.5 m。

2.2.2 高噴灌漿施工參數(shù)

老三管法采用的高噴灌漿施工參數(shù)見表1,二管法采用的高噴灌漿施工參數(shù)見表2。

3 高壓旋噴樁試驗(yàn)現(xiàn)場施工配備

3.1 高壓旋噴樁試驗(yàn)施工設(shè)備配置

高壓旋噴樁試驗(yàn)施工設(shè)備配置見表3。

3.2 高壓旋噴樁試驗(yàn)施工人員配置

高壓旋噴樁試驗(yàn)施工人員配置見表4。

表1 老三管法采用的高噴灌漿施工參數(shù)

表2 二管法采用的高噴灌漿施工參數(shù)

4 高壓旋噴樁試驗(yàn)施工現(xiàn)場質(zhì)量控制

4.1 鉆孔施工

為保證開孔垂直精度,首先對(duì)控制樁孔位進(jìn)行測量放點(diǎn),開鉆前保證鉆機(jī)垂直,取保孔斜滿足要求。

表3 高壓旋噴樁試驗(yàn)施工設(shè)備配置

表4 高壓旋噴樁試驗(yàn)施工人員配置

4.2 高壓噴射施工

1)地面試噴。振孔高噴臺(tái)車就位并對(duì)準(zhǔn)孔口后,為了直觀檢查高噴噴射系統(tǒng)的完好性以及是否能夠使用要求,首先應(yīng)進(jìn)行地面試噴。

2)開噴。噴管鉆(下)至指定深度后,拌制水泥漿液,老三管法要求攪拌水泥漿液的密度為1.6 g/cm3,即可供漿、供風(fēng)開噴,待各壓力參數(shù)和流量參數(shù)均達(dá)到要求,且孔口已返出漿液,漿液密度達(dá)到1.3 g/cm3時(shí),即可按既定的提升速度進(jìn)行噴射灌漿,二管法要求攪拌水泥漿液的密度為1.4 g/cm3～1.5 g/cm3,即可供漿、供風(fēng)開噴,待各壓力參數(shù)和流量參數(shù)均達(dá)到要求,且孔口已返出漿液,漿液密度達(dá)到1.3 g/cm3時(shí),即可按既定的提升速度進(jìn)行噴射灌漿。

3)高壓噴射施工質(zhì)量控制。高壓噴射施工在裝、卸噴射管時(shí),采取措施密封、加快裝卸動(dòng)作以防噴嘴堵塞。在高噴灌漿過程中,出現(xiàn)壓力突降或突增、孔口回漿濃度和回漿量異常,甚至不返漿等情況時(shí),查明原因后及時(shí)處理。當(dāng)孔內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿,孔口不返漿時(shí),及時(shí)處理。定期測試水泥漿液密度,當(dāng)施工中漿液密度超出設(shè)定指標(biāo)時(shí),立即停止提噴,并調(diào)整至正常范圍后,再繼續(xù)噴射。高噴灌漿發(fā)生串漿時(shí),則首先填堵被串孔的高噴灌漿;待其結(jié)束后,盡快進(jìn)行被串孔的掃孔、噴射或繼續(xù)鉆進(jìn)。噴管或噴頭有故障時(shí)要停止提升,立即處理,或提出孔口處理,提出孔口后重新下入時(shí),開噴深度要下放0.5 m。

5 高壓旋噴樁試驗(yàn)施工現(xiàn)場質(zhì)量檢查

5.1 老三管法取芯和樁頂開挖檢查

試驗(yàn)結(jié)束7 d后,對(duì)三個(gè)試驗(yàn)樁的樁頂進(jìn)行了開挖,開挖試驗(yàn)樁為F33-4-21樁與F33-5-21號(hào)樁,開挖后樁頂高程為1 108.4 m,樁頂直徑經(jīng)過現(xiàn)場測量F33-5-21號(hào)樁直徑為1.5 m,F33-4-21直徑為1.2 m。然后對(duì)兩個(gè)樁的樁頂中心和距樁中心50 cm的位置進(jìn)行現(xiàn)場鉆孔取芯檢查,為更直接形象的觀察高噴效果,于6月13日對(duì)F33-4-21樁與F33-5-21號(hào)樁進(jìn)行開挖檢查。

檢測過程中可以看出F33-4-21樁中水泥與周圍介質(zhì)的膠結(jié)物,也可看出此樁被水泥填充的結(jié)構(gòu)。為更好的選擇高噴的施工工藝,確保施工質(zhì)量更加優(yōu)良,在6月15日開始進(jìn)行高噴的二管法工藝生產(chǎn)性試驗(yàn)。

5.2 二管法高噴樁開挖檢查

在6月15日施工了F32-4-16樁,并于第二天施工了F32-4-18樁,其中第二根樁施工時(shí)考慮到地下水比較豐富及存在地下動(dòng)水因素影響,在噴完純水泥漿時(shí)又下入噴管到底,噴射水玻璃使之與周圍的水泥漿液混合。經(jīng)檢查該樁的樁體完整性與連續(xù)性很好,本次開挖到高程1 104 m左右,此樁顯露出部位長度為4.0 m左右,樁頂直徑經(jīng)過現(xiàn)場測量為1.1 m。

通過開挖檢查,本次施工中選用的二管法施工工藝比老三管法更適合于此類有豐富地下水且存在動(dòng)水的地層。在施工中選用二管法施工工藝。

6 結(jié)語

通過對(duì)高壓旋噴樁試驗(yàn)施工取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,證明是成功的。所以對(duì)于不同的地質(zhì)情況一定要進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置,并且加強(qiáng)各項(xiàng)工作的管理,提高操作者的素質(zhì),施工中調(diào)動(dòng)各種因素參與管理,是工程成功的保證條件,而技術(shù)參數(shù)的設(shè)置和嚴(yán)格的工序管理,是保證樁基質(zhì)量的關(guān)鍵。

高壓旋噴工程適用范圍較廣,既可用于工程新建之前,又可用于竣工后的托換工程,具有施工簡單,可機(jī)動(dòng)控制固結(jié)體形狀,噴射方向機(jī)動(dòng)可調(diào),耐久性較好等優(yōu)點(diǎn)。但要注意利用高壓流噴射成樁,受地層土質(zhì)影響較大,若參數(shù)設(shè)置、控制措施不當(dāng),勢必影響到樁徑及承載力。

高壓旋噴主要適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石等地基。但地下水流速過大,漿液無法在注漿管周圍凝固的情況,無填充物的巖溶地段,永凍土以及對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕的地基,均不宜采用高壓旋噴。

[1] DL/T 5200-2004,水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 175-85,硅酸鹽水泥和混合水泥的技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 《建筑施工手冊》編寫組.建筑施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[4] 中華人民共和國冶金工業(yè)部.高壓旋噴注漿技術(shù)規(guī)程[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2006.

[5] SL 288-2003,水利工程建設(shè)項(xiàng)目施工監(jiān)理規(guī)范[S].

[6] 蔣炳亮.淺談高壓旋噴樁注漿法地基處理的施工[J].山西建筑,2008,34(7):132-133.