李龍泉

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110006)

水利工程是關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施，而對水利工程的治理維護(hù)是延長工程壽命，保證工程穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在。因此，近年來很多施工技術(shù)也伴隨著經(jīng)驗積累與科技進(jìn)步而不斷地成熟，廣泛應(yīng)用于水利工程實踐。高壓旋噴樁防滲墻由于其強度高，滲透系數(shù)低，因此該技術(shù)除了是一種良好的地基加固措施外，還是一種良好的防滲止水措施，具有“施工快，成本低”加固效果良好等特點，在水利治理工程中得到了廣泛應(yīng)用。基于此，筆者結(jié)合工作實踐經(jīng)驗，就高壓旋噴樁在水利治理工程中的應(yīng)用問題作如下探討。

1 工程概況

串場河，全長172 km，設(shè)計堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)均為20年一遇，防洪堤堤頂寬8 m，堤防迎水側(cè)采用坡比1:3至灘地，背水坡坡比為1:1.5，(堤防典型斷面詳見下圖1)。

圖1 堤防典型斷面圖

工程所在地地層主要以第四系全新統(tǒng)河流沖洪積(alplQ4)砂礫卵石為主，灰黃色。砂礫卵石粒徑一般為2～8 cm，局部大于10 cm，成分主要為弱風(fēng)化的熔結(jié)凝灰?guī)r，礫石表面強風(fēng)化;礫卵石含量一般70% ～90%，砂含量一般10%～20%，含泥量一般小于5%。圓錐動力觸探試驗表明，在勘探深度內(nèi)，N63.5=8擊～13擊，為稍密 ～中密砂礫卵石。根據(jù)現(xiàn)場砂礫卵石注水試驗和抽水試驗，砂礫卵石滲透系數(shù)k=5.87E －03cm/s～8.90E －02cm/s，屬中等 ～ 強透水性，局部靠近地表滲透系數(shù) 1.34E－01cm/s～2.50E－01cm/s，屬強透水性。

2 堤基防滲處理設(shè)計

根據(jù)地質(zhì)勘察成果，砂礫卵石的滲透破壞形式以管涌為主。本工程防止管涌破壞采取截水防滲措施，堤基防滲處理設(shè)計采用高壓旋噴防滲墻，堤身防滲采用垂直向鋪設(shè)復(fù)合土工布。

高壓旋噴灌漿孔直徑100 cm，間距80 cm，深度深入于相對不透水層(滲透系數(shù)5E－03cm/s)以下1 m，根據(jù)地質(zhì)勘察成果，防滲墻深度不小于8 m。高壓旋噴樁材料采用32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1。

經(jīng)試樁試驗確定高壓旋噴樁施工參數(shù):水壓力32～45 MPa，流量 70 ～80 L/min;氣壓力 0.6 ～0.8 MPa，流量 0.8 ～1.2 m3/min;漿液壓力 0.2 ～1.0 MPa，噴漿液流量 60 ～80 L/min，旋噴灌漿時提速8～10 cm/min。成樁一個星期后進(jìn)行開挖質(zhì)量檢測，以確認(rèn)成墻厚度以漿液充填飽滿度。從揭露出的墻體面看，砂卵石間隙漿液填充飽滿，樁間銜結(jié)緊密，無樁間間隙現(xiàn)象，樁體成墻連續(xù)性良好，量測墻體厚度大于90 cm，符合設(shè)計要求。

3 高壓旋噴樁的施工過程及質(zhì)量控制

3.1 施工基本原理及工藝分析

高壓旋噴樁的主要施工技術(shù)就是三管法旋噴，這是一種結(jié)合水、氣噴射以及漿液灌注噴射方法。也就是說使用三層噴射管讓水和氣高壓橫向噴射而出，并對地基徒弟進(jìn)行切割，然后借助空氣的升力將碎土排除，與此同時另一個噴嘴則將水泥砂漿通過低壓力將其噴射注入到攪拌或者是切割的地基中。從而讓水泥漿和土的混合實現(xiàn)加固。其固化直徑范圍可以在800～2 000 mm。

三管旋噴的順序就是先送高壓水，然后是水泥漿最后是壓縮空氣。在噴射過程中，只有達(dá)到預(yù)定噴射壓力和噴射量之后再逐漸上升注漿管，上升原則采用分段模式，每段長度不能夠小于100 mm。直到達(dá)到設(shè)計高度或者出現(xiàn)溢漿之后，就需要立即停止旋噴，并及時拔除旋噴管和清洗管路。這種旋噴公益的最大優(yōu)勢就在于水泥漿能夠和空氣在同一時間進(jìn)行噴射，因此能夠有效提升噴射距離，增大切屑力，也能夠在噴射的時候就能夠?qū)U土清楚，從而有效減輕固體單位體積的重量，具體流程如圖2所示。

3.2 高旋噴樁施工

1)施工準(zhǔn)備。重點做好以下幾項工作。(1)場地平整:正式進(jìn)場施工前，清除施工場地地面的障礙物，然后夯實和整平地面，同時在相應(yīng)的位置布置相關(guān)施工設(shè)備、電力線路以及輸送管路等。確保施工現(xiàn)場呈現(xiàn)“三通一平”狀態(tài)。(2)樁位放樣:使用全站儀在施工之前對旋噴樁的施工要點進(jìn)行測量，做好標(biāo)記，在反復(fù)測量之后，使用鋼尺以及測量在實際地點布置樁位，然后使用竹簽進(jìn)行標(biāo)示，每一樁有一竹簽。而且要確保樁孔中心的位偏不能夠小于50 mm。(3)排污以及灰漿拌制系統(tǒng)的修建:由于在旋噴樁施工中會有10%～20%的回漿量，這時候需要將這些廢漿導(dǎo)入到沉淀池，然后再將處理之后的清水排放到相應(yīng)的地方。沉淀作用要納入到污水處理戲中中。另外灰漿攪拌系統(tǒng)要設(shè)置在水泥存儲區(qū)附近，這樣能夠提升工作效率。其主要設(shè)備構(gòu)成主要有拌制設(shè)備和存儲設(shè)備以及運輸設(shè)備。

圖2 高旋噴樁施工工藝流程圖

2)鉆機(jī)就位。在鉆機(jī)就為之后，需要對樁機(jī)進(jìn)行調(diào)試，保障水平和對中以及垂直度，需要讓鉆桿和樁位保持一致，誤差不能夠超過10 mm。垂直鉆孔的誤差也不能夠超過0.3%。在鉆孔之前還需要對空壓機(jī)以及泥漿泵等設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保這些設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。另外還要檢驗鉆桿長度，保障鉆桿能夠滿足鉆孔需要。

3)引孔鉆進(jìn)。在施工前，還需要對地面進(jìn)行試噴工作，在相關(guān)設(shè)備正常運作之后引孔鉆進(jìn)。另外在施工中還需要記錄鉆桿節(jié)數(shù)，保障鉆孔深度準(zhǔn)確性。

4)旋噴提升。當(dāng)噴射注漿管插入到設(shè)計深度之后，就需要接通漿液輸送管，接著使用由下向上旋噴工藝，并將泥漿清理出來。在噴射過程中要先升到預(yù)定噴射壓力，然后再逐漸提升旋噴管。為了保障樁底端質(zhì)量，在噴嘴下潛到設(shè)計深度時，需要在原位置上旋轉(zhuǎn)10 s左右，等孔口冒漿之后再進(jìn)行旋噴提升。在提升的過程中，鉆桿要連續(xù)旋轉(zhuǎn)，不能夠中間出現(xiàn)中斷，另外要根據(jù)土層結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)整旋噴參數(shù)。

5)鉆機(jī)移位。旋噴達(dá)到了設(shè)計高度時需要停止，然后提升鉆頭出孔口，并清洗注漿泵以及輸送管道，并進(jìn)行鉆機(jī)移位。

3.3 高壓旋噴樁質(zhì)量控制

1)施工檢查內(nèi)容。在施工之前要對機(jī)械設(shè)備和噴射工藝進(jìn)行檢查，檢查的內(nèi)容主要包括下面幾點:第一，原材料的檢查，主要涉及的原材料包括了水泥、懸浮劑和速凝劑等。并鑒定拌合用水結(jié)果。第二，漿液配比進(jìn)行檢查，確定是否符合當(dāng)?shù)貙嶋H土質(zhì)。第三;檢查設(shè)備是否正常，要對高壓旋噴設(shè)備以及地質(zhì)鉆機(jī)以及高壓泥漿泵等進(jìn)行檢查，要確保鉆桿以及鉆頭和導(dǎo)流器的暢通性。第四，要檢查噴射工藝是否符合地質(zhì)條件，在施工之前要進(jìn)行試噴，試噴數(shù)量不能夠少于2孔，在試噴時還可以適當(dāng)調(diào)整參數(shù)。第五，在施工前要對地下障礙情況進(jìn)行排查，并保證鉆進(jìn)和噴射達(dá)到具體要求。第六在施工前要檢查樁位以及流量表等精度和靈敏度。

檢查的重點內(nèi)容主要包括下面幾點:(1)鉆桿的垂直度和鉆頭定位;(2)水泥漿液的配比;(3)鉆機(jī)速度和沉鉆速度等;(4)噴射注漿的壓力以及噴漿速度和數(shù)量;(5)孔位冒漿狀態(tài);(6)噴嘴下沉標(biāo)高及分段提升時的搭接長度;(7)施工記錄。

2)成樁質(zhì)量檢查。對噴射施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗，通常在噴漿結(jié)束1周之后，主要的檢查內(nèi)容為取芯實驗，就是在固結(jié)結(jié)構(gòu)中鉆取巖心，然后再實驗室中進(jìn)行物理力學(xué)實驗，從而分析成樁的質(zhì)量。

4 施工關(guān)鍵性問題解決方案

4.1 鉆孔沉管困難并呈現(xiàn)偏斜、冒漿

出現(xiàn)這種問題主要是有下面幾點構(gòu)成:(1)存有地下埋設(shè)物，鉆桿垂直度不夠，且地面不夠平整結(jié)實;(2)注漿量相對較少;(3)地層中的孔隙較大且不冒漿，或者是冒漿量過大。這和噴射范圍和注漿量不能夠配比有關(guān)。因此出現(xiàn)鉆孔沉管困難就需要從下面幾個方面解決:

(1)在放樁位置上進(jìn)行鉆探，如果出現(xiàn)預(yù)埋或者埋設(shè)物要么及時清除，要么更換鉆樁地點。(2)在噴射注漿之前要對現(xiàn)場進(jìn)行平整，并保證鉆桿的垂直度。(3)要使用側(cè)口式噴頭，提升噴射能力，有效保障注漿量和實際需要量向配合，減少冒漿問題。(4)要控制水泥漿液的配比，為了規(guī)避冒漿問題，還可以在漿液中添加矢量速凝劑。(5)適當(dāng)提升噴射壓力，減小噴嘴孔徑，提升旋轉(zhuǎn)速度。

4.2 固結(jié)體頂部下凹

出現(xiàn)這個問題的主要原因是在水泥漿液和土進(jìn)行攪拌混合之后，因為漿液本身具有的析水效應(yīng)，會具有一定的收縮作用，因此容易在固結(jié)體頂部出現(xiàn)下陷的問題，其下陷深度和土質(zhì)漿液的析水性以及固結(jié)體直徑和長度等因素相關(guān)。所以在施工時，需要注意旋噴長度，要比設(shè)計長度要長0.3～1.0 m，這樣在下陷后，也能夠保持固結(jié)體的平整?；蛘呤窃谙孪莶环€(wěn)時使用混凝土進(jìn)行填充，或者再次噴射漿液?；蛘呤窃谛龂娮{結(jié)束之后，在固結(jié)體的頂部在原位重復(fù)噴一次。

5 結(jié)語

綜上所述，在本次治理工程中，堤基為強滲透性砂礫卵石基礎(chǔ)，采用高壓旋噴樁防滲墻處理措施，延長滲徑，減小滲透坡降，防滲墻滲透系數(shù)檢測符合設(shè)計要求，滲流穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

[1]李力軍，陳小剛.高壓旋噴樁在青草沙取水泵閘工程中的應(yīng)用[J].人民長江.2009(12).

[2]王存壽.觀上水庫大壩混凝土防滲墻施工技術(shù)[J].中國水利.2014(10).