張剛 滕逖

淺談高壓擺噴樁在民便河閘地基處理中的應(yīng)用

張剛 滕逖

一、施工條件

1.工程概況

民便河閘位于徐洪河?xùn)|堤、民便河與徐洪河交匯處，為原位拆建，設(shè)計(jì)3孔，每孔凈寬10m，中間孔為開敞式，兩邊孔為胸墻式水閘。民便河閘為中孔通航，在中孔設(shè)置上下扉門共同擋水；邊孔不通航，設(shè)置鋼筋混凝土胸墻擋水。閘底板頂高16.00m，閘室頂高程27.50m，工作橋頂高程35.50m。閘室順?biāo)鞣较蜷L度為13.00m，垂直水流方向長35.80m。水閘上游側(cè)設(shè)2.0m寬檢修便橋一座，下游側(cè)設(shè)5m寬交通橋一座，荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路Ⅱ級折減。水閘上游側(cè)設(shè)5.4m寬、2m深拋石防沖槽，0.5m深、12m長混凝土鋼筋混凝土消力池，接20m漿砌石護(hù)底、護(hù)坡，兩側(cè)采用鋼筋混凝土空箱岸墻與河道相連；下游側(cè)設(shè)16m長、0.5m深鋼筋混凝土消力池，接30m漿砌石護(hù)底、護(hù)坡，5.4m寬、2m深拋石防沖槽，兩側(cè)采用鋼筋混凝土空箱岸墻與河道相連。閘兩側(cè)各500m長度堤防按高程27.50m、寬度6.0m、兩側(cè)坡比1∶3標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)堤。

下閘首為單孔凈寬10.0m開敞式水閘，閘室順?biāo)鞣较蜷L13.0m。垂直水流方向13.0m，墩厚1.2～1.5m。底板頂高程16.0m，底板厚1.5m，閘墩頂高程26.8m。上游設(shè)檢修便橋一座與堤頂連接。閘門采用平面定輪升臥式鋼閘門，配QH-2x225KN-8/13m雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)。

上、下閘首之間110m采用U型槽連接，U型槽頂高程為24.0m，底板頂高程16.0m，底板厚1.3m，連接下游21m長消力池，30m漿砌石海漫，海漫末端設(shè)5.4m寬、2.0m深拋石防沖槽。閘室及U型槽底板下采用水泥土攪拌樁圍封，抗地震液化影響。

主要建設(shè)內(nèi)容:拆除重建民便河閘，恢復(fù)其排澇，節(jié)制和通航等功能，保證工程安全運(yùn)行。

2.工程特征

（1）工程地質(zhì)：場地土層為近代黃泛沖洪積土層，以砂壤土為主，次為淤泥質(zhì)土、壤土、粉砂等。

（2）建筑材料：水泥選用P.O42.5普硅水泥。

（3）水、電條件及對外交通：①水電條件：生產(chǎn)用水采用工地降水管井，生活用水采用地下水，施工用電采用當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。②對外交通：民便河閘位于徐洪河?xùn)|堤、民便河入徐洪河河口處，工程對外交通較為便利。陸路運(yùn)輸可通過工程附近的邳睢公路與徐州、邳州及睢寧等地相連，材料和機(jī)械均可通過陸路運(yùn)至施工現(xiàn)場。

3.攪拌樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

上閘首閘室、上閘首上下游第一、第二節(jié)翼墻采用水泥土攪拌樁，樁深10m，樁徑0.5m，使用水泥為普通硅酸鹽水泥，等級42.5，水泥摻入量15%。

二、施工中出現(xiàn)問題

民便河閘水泥土攪拌樁施工出現(xiàn)如下問題：2013年5月29日進(jìn)行試樁，試樁兩根，選在上游翼墻外，均達(dá)到設(shè)計(jì)高程；5月30日開始上閘首攪拌樁施工，從上游垂直水流方向由南向北打，到6月1日，前6根只打到5m左右，繼續(xù)向后打正常；6月3日，在上閘首處試樁3根，靠南側(cè)打不下去，北側(cè)正常。6月6日開始打翼墻攪拌樁，下游右側(cè)翼墻只能打到7～9m，上游右側(cè)翼墻部分可打下去，部分打不下去。上游左側(cè)和下游左側(cè)翼墻均不能打到設(shè)計(jì)高程。設(shè)計(jì)院重新復(fù)勘地基，22日出復(fù)勘報(bào)告。

三、選擇高壓擺噴的原因

經(jīng)工程建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工四方討論后確定了兩套解決方案即：高壓擺噴樁和雙頭大功率攪拌樁。

由于該工程場地土層為近代黃泛沖洪積土層，以砂壤土為主，次為淤泥質(zhì)土、壤土、粉砂等，雙頭大功率攪拌樁不適應(yīng)工程地質(zhì)情況，故選擇高壓擺噴樁。

四、施工準(zhǔn)備

施工前，先確定未達(dá)到設(shè)計(jì)高程的水泥土攪拌樁位置，用鋼尺定出每根攪拌樁的樁位，用竹簽插入土層并在樁位處做好標(biāo)記，每根樁的樁位誤差不得大于5cm。同時(shí)做好復(fù)測工作，在以后的施工中應(yīng)經(jīng)常檢查樁位標(biāo)記是否被移動(dòng)，確保攪拌樁樁位的準(zhǔn)確性。

根據(jù)施工要求并根據(jù)施工現(xiàn)場的環(huán)境保護(hù)要求設(shè)置泥漿循環(huán)溝及沉淀池。

按照施工規(guī)程做好實(shí)驗(yàn)樁，確定合理的灌漿參數(shù)，或按設(shè)計(jì)部門提供的灌漿參數(shù)施工。

五、施工工藝及技術(shù)要求

按水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范要求，結(jié)合工程地層情況，每30個(gè)鉆孔做一個(gè)先導(dǎo)孔，密切注意地層變化，并采取芯樣，核對地層。

1.鉆孔施工工藝

（1）鉆孔方法：采用泥漿護(hù)壁、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法施工。

（2）鉆孔直徑和深度：鉆孔直徑13cm，終孔深度較設(shè)計(jì)高程以下0.5m為準(zhǔn)，頂高程與未達(dá)到設(shè)計(jì)高程的水泥土攪拌樁接合0.5m。

表1 噴射施工參數(shù)表

圖1 高壓擺噴樁剖面圖

圖2 高壓擺噴樁平面布置圖

（3）鉆孔施工時(shí)采取預(yù)防孔斜的措施，鉆機(jī)安放要平穩(wěn)牢固，加長巖芯管長度，鉆進(jìn)中每加一次鉆具找平一次，孔位偏差≤5cm，孔斜率≤1%。

（4）鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)泥漿嚴(yán)重漏失，孔口不返漿時(shí)，可采取加大泥漿濃度、泥漿中摻砂、向孔內(nèi)充填堵漏材料或?qū)β┦Ф蜗刃泄酀{等措施，直至孔口正常返漿后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

（5）固壁泥漿。采用優(yōu)質(zhì)粘土作為制漿用主要材料，鉆孔時(shí)孔上返出的冒漿經(jīng)沉淀重新利用，當(dāng)泥漿中的含砂量超過要求時(shí)，予以廢棄，以防孔內(nèi)事故發(fā)生。

（6）鉆進(jìn)暫?；蚪K孔待噴時(shí)，孔內(nèi)應(yīng)充滿泥漿，防止塌孔，對孔口加以保護(hù)。

（7）鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)詳細(xì)記錄孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等特殊情況及其處理措施。

2.高噴灌漿施工工藝

該工程采用三管噴灌漿施工，沿圍封樁中心線設(shè)計(jì)孔距1.0m，孔深較設(shè)計(jì)高程深0.5m，頂高程與未達(dá)到設(shè)計(jì)高程的水泥土攪拌樁接合0.5m。

施工分兩序進(jìn)行，即1、3、5……，后進(jìn)行2、4、6……。

（1）噴射施工參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)來確定適合該工程的具體施工參數(shù)。建議施工采用老三管工藝施工，粗顆粒地層段水、氣、漿液壓力取大值，提升速度、擺速取小值。噴射施工參數(shù)見表1。

（2）施工工藝

①地面試噴：鉆孔驗(yàn)收、高噴臺(tái)車就位并對準(zhǔn)孔口后，首先應(yīng)進(jìn)行地面試噴。

②開噴：噴射管下到設(shè)計(jì)深度后，拌制水泥漿液，供漿、風(fēng)水開噴。等各壓力參數(shù)和流量參數(shù)均達(dá)到要求，且孔口已返出水泥漿液時(shí)，即可按設(shè)計(jì)的提升速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴射灌漿。

③高噴灌漿應(yīng)保持全孔連續(xù)一次作業(yè)，作業(yè)中等停頓后拆卸噴射管，重復(fù)噴射灌漿長度不小于0.3m。

④在高噴灌漿過程中，出現(xiàn)壓力突降或驟增，孔口回漿濃度和回漿量異常，甚至不返漿等情況時(shí)，應(yīng)查明原因后及時(shí)處理。

⑤當(dāng)孔內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿，應(yīng)停止提升，向孔內(nèi)沖填粗砂、土等堵漏材料，并降低水壓力、流量，在噴射水流中摻加速凝劑，加大漿液密度或進(jìn)行原地灌水泥砂漿、水泥粘土漿?？卓诿皾{正常后，方可繼續(xù)提升。

⑥供漿正常情況下，孔口回漿密度變小，不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，擬采取加大進(jìn)漿密度的措施予以處理。

⑦如灌漿過程中發(fā)生串漿，應(yīng)首先填堵被串孔，繼續(xù)串漿孔的高噴灌漿；待其結(jié)束后，盡快進(jìn)行被串孔的掃孔、噴射。

⑧高噴灌漿故障后恢復(fù)施工時(shí)，重復(fù)高噴灌漿長度不小于0.5m。停機(jī)超過3小時(shí)后，應(yīng)對泵件輸漿管路進(jìn)行清洗方可繼續(xù)施工。

⑨高噴灌漿結(jié)束后，充分利用孔口回漿或水泥砂漿對已完成孔進(jìn)行及時(shí)回灌，直至漿液面不再下降為止。

⑩施工中要如實(shí)記錄高噴灌漿的各項(xiàng)參數(shù)、漿液材料用量、異常情況及處理措施等。

（3）水泥漿液的控制

高壓擺噴灌漿所用水泥為42.5R普通硅酸鹽水泥。因停電及機(jī)械故障造成灌漿機(jī)停止工作，超過4小時(shí)后，漿液應(yīng)廢棄不再使用。水泥漿液由專人定時(shí)測量，最長時(shí)間不超過半小時(shí)，并做好記錄。不得使用受潮結(jié)塊水泥，應(yīng)嚴(yán)格防潮和縮短存放時(shí)間。

3.與未達(dá)到設(shè)計(jì)高程的水泥土攪拌樁連接

沿未達(dá)到設(shè)計(jì)高程的水泥土圍封樁中心線設(shè)計(jì)孔距1.0m，孔深較設(shè)計(jì)高程深0.5m，頂高程與未達(dá)到設(shè)計(jì)高程的水泥土攪拌樁接合0.5m。以下游右側(cè)第一節(jié)翼墻為例，圖1為高壓擺噴樁剖面圖，圖2為高壓擺噴樁平面布置圖。

六、施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

為了保證水泥攪拌樁的施工效果，按照有關(guān)規(guī)范規(guī)定，并結(jié)合類似工程施工實(shí)踐，按施工前質(zhì)量控制、施工過程中質(zhì)量控制，并做好項(xiàng)目檢測，嚴(yán)把質(zhì)量控制關(guān)。

1.施工前質(zhì)量控制

首先進(jìn)行技術(shù)交底，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和參數(shù)參考值，使得施工人員掌握明了操作程序和要求，以保證樁基質(zhì)量。

2.施工過程中質(zhì)量控制

（1）施工必須均勻連續(xù)，防止出現(xiàn)未注漿的夾心層，拌制漿液的罐數(shù)及泵送漿液的時(shí)間要有專人記錄。

（2）攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)嚴(yán)格按施工工藝要求，嚴(yán)格控制水泥用量、攪拌深度，有專人記錄攪拌機(jī)每米下沉和提升的時(shí)間，深度記錄誤差不大于5cm，時(shí)間記錄誤差不大于5秒，施工中發(fā)現(xiàn)的問題及處理情況均作記錄。

（3）制備的漿液停置時(shí)間不超過2小時(shí)，防止?jié){液離析。

3.檢測項(xiàng)目

檢測滲透系數(shù)。擺噴樁直徑1.2m，滲透系數(shù)k小于E×10-6cm/s，R28大于3.0MPa，搭接處厚度0.3m，確保施工質(zhì)量合格■

（作者單位：江蘇省徐州市水利局221000）