傅俊梅

（安徽省長(zhǎng)江河道工程有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241002）

岸坡工程常常受到地質(zhì)和水文等多方面復(fù)雜因素的影響，特別是臨江臨河等岸坡工程，面臨著防洪、巖土條件復(fù)雜等挑戰(zhàn)[1-2]。這些因素不僅對(duì)岸坡的穩(wěn)定性提出了更高的要求，同時(shí)也使岸坡防滲加固工程施工更加復(fù)雜。為解決岸坡工程中可能出現(xiàn)的不均勻沉降等問題，需要采用先進(jìn)、成熟和高效率的施工技術(shù)，確保工程的穩(wěn)定性和可持續(xù)性[3-4]。

高壓旋噴樁技術(shù)是一種地基加固方法，它通過高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入設(shè)計(jì)深度的鉆孔與土體混合，并按照一定的施工設(shè)計(jì)速度將鉆桿螺旋上升，進(jìn)一步利用高壓泵壓縮空氣，借助高壓空氣流沖擊巖土體直至破碎。破碎的巖土體和水泥漿膠結(jié)硬化后，形成連續(xù)搭接的水泥加固體，從而增強(qiáng)地基的承載能力和穩(wěn)定性。高壓旋噴施工器具包括鉆機(jī)、高壓泵以及砂漿噴射裝置等，優(yōu)點(diǎn)是施工機(jī)具設(shè)備輕便、施工移動(dòng)簡(jiǎn)便、施工材料來源廣泛等。高壓旋噴樁技術(shù)適用于處理多種類型的土質(zhì)，如淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等。作為一種成熟的施工工藝，高壓旋噴樁為岸坡防滲加固提供了一種理想的解決方案[5-8]。

1 二管法高壓旋噴樁技術(shù)方法

1.1 加固原理

二重管噴射法使用內(nèi)外兩層管道，內(nèi)管輸送高壓水射流，外管用于注漿。通過內(nèi)外管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)土體的切割和混合，并注入水泥漿液固化。在噴漿管道底部側(cè)面安裝同軸雙重噴嘴，采用20MPa的高壓泥漿泵和0.7MPa 空壓機(jī)壓縮空氣輔助噴射砂漿，在土體中形成柱狀固結(jié)體，詳見圖1。

圖1 二管法高壓旋噴樁示意圖

1.2 成樁機(jī)理

為了深入了解高壓脈動(dòng)噴射技術(shù)在防滲工程中的成樁機(jī)理，本研究從切割、攪拌、置換、滲透固結(jié)和壓密等五個(gè)方面展開探討，具體如下。

1）切割作用：高壓脈動(dòng)噴射流以脈沖形式?jīng)_擊土體，形成空穴并導(dǎo)致裂隙擴(kuò)展。

2）攪拌作用：鉆桿在旋轉(zhuǎn)提升時(shí)，射流形成的空隙通過噴射壓力促使土粒朝相反方向移動(dòng)，與漿液混合生成新結(jié)構(gòu)。

3）置換作用：壓縮氣體將土粒沖至地表，空隙由水泥漿液填充。

4）滲透固結(jié)作用：高壓噴射的砂漿填充沖擊破碎的巖土空隙，膠結(jié)硬化后滲入砂層形成固結(jié)體。

5）壓密作用：高壓泥漿泵的噴射流沖擊力在切割破碎巖土體時(shí)，邊緣殘余壓力具有一定的壓密作用，使得噴射出來的砂漿與巖土體混合后能壓縮緊密。

1.3 單樁噴漿量

為合理安排工程材料，需嚴(yán)格計(jì)算施工計(jì)劃內(nèi)噴漿總量，根據(jù)噴量法可以計(jì)算單樁噴漿量，其公式為：

式中，Q 為噴漿量（m3），H 為噴射長(zhǎng)度（m），V為提升速度（m/min），q 為單位時(shí)間噴漿量（m3/min），β為損失系數(shù)。

2 工程施工流程

為了保證工程施工進(jìn)度和質(zhì)量，需嚴(yán)格按照技術(shù)流程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工噴漿，具體施工流程為：測(cè)放孔位→鉆機(jī)就位、調(diào)平→鉆孔→高壓噴射注漿（鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高）→旋噴成樁（提管）→噴射結(jié)束→單樁施工完畢→回灌、封孔→移位、旋噴成墻。

2.1 孔位測(cè)量與標(biāo)定

使用全站儀根據(jù)控制點(diǎn)和設(shè)計(jì)孔位布置，確定高壓旋噴樁的軸線。在孔位上安裝鋼筋頭確保穩(wěn)固，并在防浪墻上標(biāo)注孔號(hào)和孔序，全程進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。

2.2 鉆機(jī)定位與調(diào)整

將鉆機(jī)安裝在設(shè)計(jì)好的孔位上，以確保鉆桿能夠準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)孔位中心，孔位偏差在5cm 以內(nèi)。使用水平尺調(diào)整鉆機(jī)機(jī)身的水平度，并在需要的情況下墊平機(jī)座，以確保鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)孔位中心。為了維持鉆孔的設(shè)計(jì)垂直度，需要精密控制鉆桿垂直度偏差，確保其不超過0.5%。

2.3 鉆孔過程

高壓旋噴樁的鉆孔階段可以采用機(jī)械預(yù)鉆孔或鉆噴一體化機(jī)具成孔。采用機(jī)械預(yù)鉆孔時(shí)需分孔序施工，而采用一體化機(jī)具時(shí)可連續(xù)進(jìn)行施工。根據(jù)地層和加固深度，可選擇螺旋鉆頭或合金鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。開鉆過程中要輕壓慢鉆，定期使用水平尺檢查鉆機(jī)立軸的垂直度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正問題。在鉆孔施工中，要嚴(yán)格控制孔的垂直度，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行孔斜測(cè)量以降低孔斜率。

2.4 漿料制備

按照配合比要求嚴(yán)格制備漿料，確保漿料等材料稱量準(zhǔn)確，誤差控制在5%以內(nèi)。水泥等固相材料需隨時(shí)計(jì)量。在制漿站需要嚴(yán)格按照水泥漿配置比例，先加水后加水泥，每15～30min 進(jìn)行一次漿液比重測(cè)定，同時(shí)確保攪拌時(shí)間不少于90s，超過4h將按照要求進(jìn)行廢漿處理。

2.5 注漿

當(dāng)噴管下達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，啟動(dòng)空壓機(jī)、泥漿泵及其配套設(shè)備，調(diào)整各工藝參數(shù)至設(shè)計(jì)要求。靜噴1～3min，待孔內(nèi)漿液冒出孔口后，以10～20cm/min的提升速度和15r/min的旋轉(zhuǎn)速度完成整個(gè)噴射過程。噴漿過程若有中斷，進(jìn)行復(fù)噴時(shí)噴管須下沉至停噴點(diǎn)以下至少0.2m，緩慢噴射漿液并提升噴管。

2.6 沖洗

當(dāng)噴管提升到預(yù)定高程后，及時(shí)沖洗注漿泵和輸送管道。

2.7 回灌與封孔

考慮到漿液凝固收縮會(huì)引起加固體基礎(chǔ)脫空，可采用超高噴射、冒漿回灌或二次注漿等措施，直至漿面不再下沉。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

蕪湖長(zhǎng)江LNG 內(nèi)河接收（轉(zhuǎn)運(yùn)）站項(xiàng)目的防洪影響處理工程位于蕪湖市三山區(qū)。工程內(nèi)容主要包括引橋及道路與堤防的銜接工程、堤防加固工程、岸坡防護(hù)工程、近堤段樁基周邊與陸域管道敷設(shè)段防滲處理工程、堤防及岸坡安全監(jiān)測(cè)等。

3.2 高壓旋噴樁截滲工程設(shè)計(jì)

根據(jù)工程施工的總體規(guī)劃，對(duì)迎水側(cè)堤腳位置采用高壓旋噴樁截滲墻的方式防滲，高壓旋噴樁截滲墻設(shè)計(jì)長(zhǎng)度983.3m，距離堤腳1.5m，樁徑0.8m，搭接0.3m，頂部開挖1m 深度回填粘土，粘土壓實(shí)系數(shù)不小于0.93，共設(shè)計(jì)1966 根旋噴樁，單樁長(zhǎng)度25m，總長(zhǎng)度49150m，平面布置和斷面如圖2 和圖3 所示。

圖2 平面布置圖

圖3 斷面示意圖

施工過程采用LPB-II 型和MDL-150D 型高壓旋噴樁機(jī)及包含有高壓注漿泵、空壓機(jī)和泥漿泵的灰漿攪拌系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示。

表1 高壓旋噴灌漿參數(shù)表

依據(jù)上述高壓旋噴灌漿參數(shù)表和計(jì)算公式（1），可知單樁噴漿量為9.625m3，據(jù)此計(jì)算單根樁水泥用量，按照水灰比（重量比）為1∶1的配比，水泥的密度在1.35～1.5g/cm3之間，通過1∶1 現(xiàn)場(chǎng)試配后，用比重計(jì)測(cè)量水泥漿的密度為1.35g/cm3，單根樁的水泥摻入量為9.625m3×1.35t/m3/2=6.50t，每米水泥用量為6.5t/25=260kg。

3.3 防滲質(zhì)量保證

為確保岸坡防滲工程質(zhì)量，施工前必須對(duì)水泥、水、外摻劑等材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，驗(yàn)證高壓噴射設(shè)備的性能，并對(duì)壓力表、流量表進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。施工過程中，需定期檢查壓力、水泥漿量、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、下管深度等參數(shù)，同時(shí)核實(shí)施工程序的執(zhí)行情況。施工結(jié)束后，對(duì)樁體強(qiáng)度、平均直徑以及單樁與復(fù)合地基的承載力等進(jìn)行檢驗(yàn)。

高壓旋噴樁的防滲技術(shù)質(zhì)量檢查必須按照工程類型和深度，采用圍井、鉆洞或其他合適的方式加以檢測(cè)。檢測(cè)任務(wù)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布置在地層復(fù)雜、滲漏強(qiáng)烈、可能出現(xiàn)工程質(zhì)量問題的地方，并在隨機(jī)確定的位置實(shí)施抽查，以保證全面檢測(cè)墻體工程質(zhì)量。

1）室內(nèi)試驗(yàn)

一是進(jìn)行漿液配比試驗(yàn)；二是進(jìn)行物理學(xué)性能測(cè)定。

2）開挖檢查

完成現(xiàn)場(chǎng)噴射施工后，一旦凝結(jié)體達(dá)到一定強(qiáng)度，即可進(jìn)行開挖檢查。每500m的距離應(yīng)設(shè)置一處開挖檢查點(diǎn)，每個(gè)檢查點(diǎn)的長(zhǎng)度為35m，深度為2.54m。合格標(biāo)準(zhǔn)包括確保成墻墻體連接牢固可靠，同時(shí)滿足墻體的規(guī)定厚度要求。這樣的檢查流程能夠有效驗(yàn)證噴射施工的質(zhì)量，確保凝結(jié)體的結(jié)構(gòu)完整性和符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

3）鉆孔方法檢查

墻體鉆孔檢查宜在該部位高噴灌漿結(jié)束28 天后進(jìn)行。每個(gè)單元工程布置1 個(gè)檢查孔，檢查孔孔位宜布置在墻體中心線上，取全孔注水和壓水試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定。鉆孔深度宜小于板墻深度1～2m。鉆孔取芯做芯樣柱狀圖，芯樣完整，噴漿均勻，強(qiáng)度均勻。

4）低應(yīng)變檢測(cè)

通過應(yīng)用穩(wěn)態(tài)激振原理，對(duì)樁頂進(jìn)行輕微振動(dòng)，隨后記錄并繪制樁頂速度時(shí)程曲線。在對(duì)波動(dòng)情況進(jìn)行詳盡分析后，最終評(píng)估旋噴樁的完整性。為了充分了解結(jié)構(gòu)狀況，隨機(jī)選取60 根旋噴樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果匯總?cè)绫? 所示。

表2 低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果表

根據(jù)表2 可知，隨機(jī)抽檢的60 根旋噴樁中，Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)分別占比96.7%和3.3%，該結(jié)果表明高壓旋噴樁施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

二管法高壓旋噴樁技術(shù)作為一種高效率、低污染的岸坡防滲加固施工技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)岸坡防滲加固，解決岸坡工程不均勻沉降問題。蕪湖長(zhǎng)江LNG 內(nèi)河接收站項(xiàng)目防洪影響處理工程高壓旋噴樁施工完成后，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、室內(nèi)分析等技術(shù)檢驗(yàn)，整體防滲結(jié)構(gòu)完整，承載力和穩(wěn)定性明顯提高。該技術(shù)可為類似岸坡工程提供高效可行的解決方案