旋噴樁在涵閘工程基礎處理中的應用分析

□李龍泉（遼寧省水利水電勘測設計研究院）

1 工程背景

某排澇站，是某市城區防汛的主要建筑設施之一。該排澇站涵閘基礎地質為上部為建筑垃圾、腐質土，下部主要為石英砂巖、粉砂巖、泥巖及變質石英砂巖、石英片巖以第四系沖洪積地層組成。

該排澇站涵閘工程外側距離沙溪河6.75m，內側緊挨防洪堤，涵閘基礎距離防洪堤3m（防洪堤下有軍、民用光纜、城市供水等地下建筑物）；下游距離城市污水廠5m。基礎設計開挖高程至118.90m，河面正常水位為125.50m。根據施工圖紙，基礎底部高程至河面高程相差7.60m。

該排澇站涵閘工程難度主要表現在施工環境條件不良、有效施工周期短、為了滿足次年的防汛任務做好準備，工期十分緊張，尤其是該涵閘工程基礎開挖，是排澇站的施工難點。基礎開挖方案原為邊開挖邊實施支護方案，但在開挖過程中，不斷地出現大量的滲水及管涌，經抽水機作業仍無法滿足開挖要求。根據現場實際情況，以及工期的要求，工程技術人員重新編制施工組織設計，并請水利專家對方案進行比選、論證，最終采用高壓旋噴樁的施工工藝。

2 旋噴樁止水幕墻施工技術

由于大量滲水及管涌，為了盡快完成旋噴樁帷幕確保止水的效果，施工方制定了合理的施工方案，并提出了在施工過程中出現的各種問題，做了詳細的安排，并嚴格控制施工質量。

2.1 施工工藝

根據地質資料，初步判斷開挖層有孤石存在，為了加快施工進度，采用100 型地質鉆機進行引孔作業。首先在基礎外側，準確標定旋噴樁的施工位置，然后地質鉆機就位作業，在預定的深度（基礎高程以下5m）內成孔后，高噴注漿機在設計要求的參數下把漿液從噴嘴中噴射出來，形成噴射流，邊提升邊旋轉注漿管，沖擊破壞土層，使土顆粒與漿液攪拌混合最終凝結成加固體，加固體與加固體之間相互交聯，組成一閉合的地下旋噴帷幕，從而達到防滲止水的目的，并起到支護作用。主要的工藝流程見圖1所示：

圖1 旋噴樁施工工藝框圖

2.2 施工設備機具

施工設備機具見表1。

表1 旋噴樁施工設備機具表

2.3 工藝參數

根據以往的施工經驗，結合本工程的地層特性和設計要求，本工程單管旋噴施工工藝參數見表2。

表2 單管旋噴施工工藝參數一覽表

2.4 孔位布置

旋噴帷幕是由多個旋噴樁單體相互交聯而成，因此在樁位平面布置上必須保證帷幕的連續性（樁徑為650mm，樁與樁交叉重疊為50mm）。具體示意圖見圖2。

圖2 某排澇站旋噴樁孔位布置示意圖

2.5 旋噴帷幕施工控制

①鉆孔前施工員應復核孔位，避免漏鉆，孔位偏差<2cm。地質鉆機應垂直下鉆，成孔后應及時做好孔口保護，并做個標識。高噴注漿鉆機應根據標識，精確地調整至孔口位置下鉆。②開噴前應進行試噴作業，檢查設備和管路系統是否正常，注漿壓力的流量是否滿足技術要求。③為了防止集中施工對土體的軟化作用和對鄰樁的破環作用，施工過程中實施2 序孔法。④注漿管鉆入土層預定深度后，由下而上進行噴漿作業。施工中，先噴漿后旋轉、提升。鉆桿的提升和旋轉需連續不中斷，當需分成數次拆卸注漿管時，拆卸管后再注漿的搭接長度≥0.30m。為了保證旋噴帷幕達到設計的防滲止水效果，在其旋噴樁底部噴漿作業時，適當放慢提升速度或加大注漿壓力。⑤噴漿作業中，仔細觀察冒漿情況，及時了解土層情況、噴漿的大致效果和噴射技術參數是否合理，并對冒漿妥善處理。施工中冒漿量小于注漿量20%為正常現象。超過20%則為冒漿過大，說明注漿量與有效噴射范圍不相適應，注漿量大大超過旋噴固結所需漿量或有效噴射范圍過小所致。應提高噴射壓力或適當縮小噴嘴孔徑。⑥所用水泥漿的水灰比按設計參數規定，不得隨意更改。噴射過程中需不斷的攪拌漿液使盛漿筒上下左右的漿液均勻，防止水泥漿沉淀。⑦攪拌好的漿液應具有良好的可噴性。根據施工情況，現場總結得出漿液的可噴性與漿液的稠度、外加劑、水灰比及水泥粒徑有關。漿液的可噴性可用粘度來評定，粘度用粘度計來測定。若漿液的稠度過大，則可噴性差，容易導致噴嘴及管路堵塞，同時易磨損高壓泵，使噴射難以進行。漿液的水灰比越大，則可噴性越好。另外，摻入適量的外加劑、使用粒徑細的水泥，也能提高漿液的可噴性。⑧施工中需做好深度、注漿深度、注漿壓力、注漿流量、冒漿量的量測和檢查工作，并做好原始記錄。⑨當最后一根旋噴樁強度達到設計強度的70%時，即開始對靠河側進行小范圍的基坑開挖。當開挖過程中發現局部有管涌時，應停止開挖作業。在管涌的位置，進行加密樁處理后，再進行開挖。同時還要不間斷觀察周圍土體及建筑物的安全，如發現裂縫等現象發生，應停止作業。

3 施工質量保證及安全管理措施

3.1 施工質量的控制

在本次施工中，重點對以下幾方面的施工質量進行控制：

①注漿材料：必須使用質量合格的材料，并對材料嚴加保管，不得淋雨受潮。②孔位：專人負責孔位的放線定位工作，鉆孔前需復核孔位，誤差≤2cm。同時控制好鉆機的垂直下鉆。③鉆孔、注漿深度和提升速度：必須有原始的鉆孔深度和注漿深度及提升速度記錄，現場技術人員要核對注漿、鉆孔深度和提升速度。④壓力和流量的控制：當壓力和流量出現異常現象時，必須立即停機檢查，處理完畢后方可繼續施工。

3.2 施工現場安全管理

首先，在施工前編制基坑開挖專項方案，并由專家安全論證后實施。同時根據方案要求，在施工現場配備專職安全員，對基坑邊坡進行24 小時巡視，還要不定時觀測基坑周圍的建筑物以及土體是否存在裂縫和位移，如發現險情，及時匯報。其次，開工前，應組織工人學習安全知識，并熟知施工過程中存在各種安全隱患。還應對施工設備進行維護，對不合格的產品應立即更換。第三是規范用電，在送電前應檢查用電線路的安全，對破損線路等問題應及時進行相應的處理；配電箱、配電盤等設施，應懸掛危險標志，并做到人走閘關。

4 結語

在本工程建設中，旋噴樁經過精心施工，嚴格養護后，基坑開挖只出現局部微小量的滲水，經抽水機抽水，滿足基礎施工要求，且邊坡穩定未出現蹋方等現象。這是在特定的條件下進行快速性的施工。在后期開挖的過程中證實，幕墻體外形規則，整體連貫，個別部位由于有石塊的影響，出現一定量的滲水，經樁加密后，無集中漏點，滿足了基礎施工的條件，并且符合安全措施要求，達到了預期的效果，不僅加快了工程進度，還節省了施工成本。