■彭曉瓊

（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，福州 350000）

1 工程概況

1.1 工程設(shè)計(jì)概況

沈海復(fù)線高速公路柘榮至福安A9標(biāo)交溪特大橋位于福建省福安市，橫跨交溪。主橋孔跨為（85+155+85）m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)—連續(xù)梁。左線橋梁中心樁號(hào)為ZK71+241.500，橋長607m；右線橋梁中心樁號(hào)為YZK71+255.5，橋長632m。其中5#～6#現(xiàn)澆梁跨越G104國道，6#～7#現(xiàn)澆梁跨越交溪。6#主墩承臺(tái)底距G104國道平距為15m，高差為20m，右線承臺(tái)邊線進(jìn)入交溪河內(nèi)，橋梁基礎(chǔ)采用6根Φ2.8m孔樁組成，左線每根樁長20m，右線每根樁長為24m。

1.2 橋位地形地貌及水文地質(zhì)情況

該場區(qū)屬于剝蝕丘陵間沖洪積河谷地貌，坡地地形起伏較大，自然坡地 30～40°，局部 45°，植被發(fā)育，自然坡體穩(wěn)定，谷地為長溪，溪寬 130～140m，現(xiàn)水深約 1～2m，谷底卵漂石發(fā)育，水流較大，兩側(cè)岸坡較陡，現(xiàn)狀穩(wěn)定。場區(qū)基巖巖性為花崗巖或花崗斑巖，為較硬巖～硬質(zhì)巖，基巖埋深相對(duì)較淺。根據(jù)地質(zhì)資料及現(xiàn)場勘察分析,河灘處堆積4～8m卵漂石層，透水性較強(qiáng)。

2 施工方案比選

根據(jù)交溪特大橋橋位地形地貌及水文地質(zhì)情況，本橋地形較復(fù)雜，6#主墩分別位于交溪兩岸河邊處，施工難度較大，而交溪特大橋又是整個(gè)A9標(biāo)段重點(diǎn)控制性工程，又加上福安市年降水量主要集中于3月至9月，為確保在汛期到來之前將主墩基礎(chǔ)完成，特對(duì)樁基施工方案進(jìn)行如下比選：

（1）方案一：常規(guī)人工挖孔砼護(hù)壁止水

采用人工挖孔砼護(hù)壁施工，可操作性強(qiáng)，但因透水層較厚，砼護(hù)壁止水效果差，滲水量大，護(hù)壁極易垮塌，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，挖孔難度較大。

（2）方案二：全護(hù)筒跟進(jìn)沖擊鉆成孔

采用大型吊裝設(shè)備吊裝鉆機(jī)及護(hù)筒就位，隨著沖擊鉆進(jìn)過程，全護(hù)筒跟進(jìn)施工。由于地理位置限制，鉆孔樁機(jī)械設(shè)備到達(dá)6#墩施工平臺(tái)較為困難，且只能擺放一臺(tái)鉆機(jī)，無法確保在汛期到來前完成，工期得不到保證。2.8m寬鋼護(hù)筒需專門制作，鋼護(hù)筒為一次性投入，無法回收，費(fèi)用較高。

（3）方案三：高壓旋噴圍幕法止水

利用高壓旋噴注漿法使樁周土體固結(jié)，形成一體，密團(tuán)的截水屏障，使地基土層具有相當(dāng)大的阻水能力，以解決孔內(nèi)降排水施工難度。待旋噴體具備一定強(qiáng)度（7d）后，再次進(jìn)行人工爆破開挖。高壓旋噴設(shè)備（履帶式）及鉆機(jī)（地質(zhì)鉆）就位較簡便，無需大型設(shè)備配合，人工操作性較強(qiáng)。

為確保在汛期來臨前完成樁基礎(chǔ)及承臺(tái)施工，以確保施工人員及機(jī)械安全，經(jīng)綜合比選，采用方案三。

3 高壓旋噴帷幕法止水施工工藝

3.1 施工方法

高壓旋噴樁是在普通化學(xué)注漿法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的加固土體和止水帷幕的一種新方法，是采用高壓射水切削土體，同時(shí)高壓注入設(shè)計(jì)漿液對(duì)土體進(jìn)行加固的一項(xiàng)技術(shù)。詳見圖1。

3.1.1 施工流程

旋噴樁施工過程中，針對(duì)交溪特大橋6#墩工程地質(zhì)構(gòu)造，試采用先用鉆機(jī)引孔，后用高壓泵將水泥漿液通過特殊注漿管端頭的噴嘴（φ0.5cm），以高速噴入土層，噴嘴在噴漿液時(shí)，一面緩慢旋轉(zhuǎn)、一面徐徐提升，高壓噴出的漿液不斷切削土層，并使強(qiáng)制切削下來的土體與漿液充分混合，最后在噴射力的有效射程范圍內(nèi)形成一個(gè)混合物圓形凝柱體，依據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況旋噴法采用的二重管法，即：同時(shí)壓入水泥漿和壓縮空氣，使用Φ48鋼管為注漿管，噴射流為漿液，以20MPa壓力從噴嘴中噴出，直接沖擊切削土體，達(dá)到水泥漿置換土體顆粒，滿足設(shè)計(jì)要求。施工工藝流程見圖2。壓漿施工參數(shù)見表1。

圖1 樁位布置圖（單位:m）

圖2 施工工藝流程圖

表1 壓漿施工參數(shù)表

3.1.2 施工方法

施工時(shí)首先用鉆機(jī)引孔，為防止引孔坍塌，采用直徑90mmPVC管下入孔內(nèi)，再用旋噴機(jī)噴射，即先把漿液管下到預(yù)定加固范圍最深點(diǎn)，然后自下而上進(jìn)行高壓噴射注漿切割土體，將開孔和灌注樁體同時(shí)進(jìn)行，一次成樁，其工作步驟為：

（1）鉆機(jī)就位：鉆機(jī)需平置于牢固堅(jiān)實(shí)的地方，鉆桿對(duì)準(zhǔn)孔位中心，偏差不超過5cm。

（2）鉆孔下管：鉆孔的目的是將注漿管順利置入預(yù)定位置，在下管過程中，需防止管外泥砂或管內(nèi)水泥漿小塊堵塞噴嘴，可用膠帶封死噴頭，當(dāng)注漿噴頭下到預(yù)定位置（預(yù)定加固范圍最深點(diǎn)），按照順序往管內(nèi)輸送高壓漿液和壓縮空氣，膠帶將自動(dòng)崩開。

（3）制漿：根據(jù)不同地層選取不同注漿材料，本項(xiàng)目旋噴樁止水帷幕注漿材料采用海螺牌普通硅酸鹽水泥（P.O 32.5），水泥漿液的水灰比為 0.6。

（4）試管：當(dāng)注漿管置入土層預(yù)定深度后應(yīng)用清水試壓，若注漿設(shè)備和高壓管路安全正常，則可攪拌制作水泥漿開始高壓注漿作業(yè)。

（5）高壓注漿作業(yè)：高壓射漿自下而上連續(xù)進(jìn)行，注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)和提升速度等參數(shù)，應(yīng)符合操作規(guī)程要求。若其它參數(shù)不變，提高噴射壓力即射流能量大，加固范圍則相應(yīng)增大，效果好；若提升速度和旋轉(zhuǎn)速度適當(dāng)降低也可以增大加固半徑，在射漿過程中參數(shù)可隨土質(zhì)不同改變，若參數(shù)不變，則容易造成材料浪費(fèi)或降低旋噴效果。

（6）噴漿結(jié)束與拔管：噴漿由下而上至設(shè)計(jì)高度后，拔出噴漿管，噴漿即告結(jié)束，把漿液填入注漿孔中，多余的清除掉，但需防止?jié){液凝固時(shí)產(chǎn)生收縮的影響，拔管要及時(shí)，切不可久留孔中，否則漿液凝固后將難以拔出。

（7）注漿設(shè)備清洗：當(dāng)噴漿結(jié)束后，立即清洗高壓泵、輸漿管路、注漿管及噴頭。

（8）設(shè)計(jì)孔樁開挖：待旋噴樁體具備一定強(qiáng)度后（約7d，具體視現(xiàn)場情況而定）進(jìn)行設(shè)計(jì)孔樁人工爆破開挖。

3.2 施工注意事項(xiàng)

（1）鉆機(jī)就位后應(yīng)進(jìn)行水平、垂直校正，鉆桿應(yīng)與樁位吻合，偏差控制在10mm內(nèi)。

（2）旋噴樁施工前必須確定旋噴施工參數(shù)：旋噴速度、提升速度、噴嘴直徑等。

（3）旋噴樁管達(dá)到預(yù)定深度后，應(yīng)進(jìn)行高壓射水試驗(yàn)，合格后方可噴射漿液，待達(dá)到預(yù)定壓力排量后，再逐漸提升旋噴管，深層旋噴時(shí)應(yīng)先噴漿后旋噴和提升，防止注漿管扭斷。

（4）旋噴冒漿處理。

冒漿：旋噴時(shí),高壓噴射流在地基中切削土體，其加固范圍就是噴射距離加上滲透部分長度為半徑的圓柱體。一部分細(xì)小的土粒被噴射漿液所置換，隨著液流被帶到地面上（俗稱冒漿），其余與漿液攪拌混合。

在旋噴過程中往往有一定數(shù)量土粒隨著一部分漿液沿著注漿管冒出地面，通過對(duì)冒漿觀察，冒漿量小于注漿量20%為正?，F(xiàn)象，超過20%或完全不冒漿者，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)的措施。

地層中有較大的空隙而引起不冒漿，則可在漿液中摻加適量的速凝劑，使?jié){液在一定范圍內(nèi)凝固。另外，還可在空隙地段增大注漿量，填滿空隙，再繼續(xù)正常旋噴。冒漿量過大是有效噴射范圍與注漿量不適應(yīng)所致，可采取提高噴射壓力、適當(dāng)縮小噴嘴直徑、加快提升和旋噴速度等措施，減小冒漿量。

（5）在插管旋噴過程中，要注意防止噴嘴被堵，壓力和流量必須符合設(shè)計(jì)值，否則要拔管清洗，再重新進(jìn)行插管和旋噴。使用雙噴嘴時(shí)，若一個(gè)噴嘴被堵，則用復(fù)噴方法繼續(xù)施工。插管過程中，為防止泥砂堵塞，可邊射水邊插管，高壓水噴嘴要用塑料布包裹，以免泥土堵塞，影響工程施工。

（6）選用水泥其細(xì)度應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)篩（孔徑0.8mm）的篩余量不大于15%，漿液攪拌后不得超過4 h，當(dāng)超過時(shí)應(yīng)經(jīng)專門試驗(yàn)，證明其性能符合要求方可使用。

（7）鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷，拆卸鉆桿要保持鉆桿有0.1m以上搭接長度，以免旋噴固結(jié)體脫節(jié)。中途機(jī)械發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)停止提升和旋噴，以防斷樁。并應(yīng)立即檢查，排除故障。為提高旋噴樁承載能力，在樁底部1m范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)加長持續(xù)時(shí)間。

（8）當(dāng)采用水泥漿進(jìn)行旋噴時(shí)，在漿液與土攪拌混合的凝固過程中，由于漿液析水作用，一般均有不同程度收縮，造成固結(jié)時(shí)出現(xiàn)凹陷（凹陷通常在樁頂0.3～1.0m之間），深度隨土質(zhì)、漿液析出、固體直徑等因素而異，當(dāng)樁頭凹陷量大對(duì)土加固及防滲影響大，應(yīng)采取靜壓注漿補(bǔ)強(qiáng)。

（9）旋噴樁施工完成后，不能隨意堆放重物，防止旋噴樁變形。

（10）旋噴樁體的施工質(zhì)量是保證施工期間基坑圍護(hù)止水的關(guān)鍵，旋噴樁施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行施工。其施工要點(diǎn)如下：

①高壓噴射注漿的施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，通過現(xiàn)場試驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn)調(diào)整，并在施工中嚴(yán)格加以控制。

②施工時(shí)應(yīng)保證鉆孔的垂直偏差不應(yīng)超過0.5%，樁位偏差不應(yīng)大于50mm。

③噴射壓力，提升速度對(duì)成樁直徑有較大影響，應(yīng)根據(jù)深度及土質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)整。

4 效果

通過旋噴注漿處理，加大了富水地段人工挖孔作業(yè)方面的可操作性，在后續(xù)的人工挖孔過程順利，滲水問題基本解決。從3月底進(jìn)場至6月初全部完成樁基施工，有效的加快了施工進(jìn)度,得到了業(yè)主單位的肯定,為上部墩臺(tái)施工贏得了寶貴時(shí)間。