旋噴樁止水帷幕在填海造陸區(qū)的應(yīng)用

陳又祥

摘要：沿海地區(qū)填海區(qū)域砂層段或淤泥層段富含水，且受潮汐的影響屬于動(dòng)水，在進(jìn)行高壓旋噴樁止水帷幕施工時(shí)，海水對漿液具有一定的稀釋作用，造成成樁效果較差，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。通過現(xiàn)場的多次試驗(yàn)和工藝改進(jìn)，并在實(shí)踐中不斷修正技術(shù)參數(shù)，使高壓旋噴樁在該類地質(zhì)情況下可以較好的滿足加固地層和止水的作用。

關(guān)鍵詞：填海區(qū)域；旋噴樁；施工工藝；復(fù)噴

1.引言

高壓旋噴樁是利用工程鉆機(jī)（或引孔旋噴一體機(jī)）鉆孔至要求深度后，利用高壓旋噴臺(tái)車把安有水平噴嘴的注漿管下到設(shè)計(jì)標(biāo)高，利用高壓設(shè)備使噴嘴以一定的壓力把漿液噴射出去，高壓射流沖擊切割土體，使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，漿液與土體攪拌混合固化，隨著注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升而形成圓柱形樁體，凝固后便在土體中形成圓柱形狀、有一定強(qiáng)度、相鄰樁體相互咬合成一體的固結(jié)體，起到止水與土體加固的作用。該工藝可用于既有建筑和新建建筑的地基加固處理、深基坑止水帷幕、邊坡?lián)跬粱驌跛⒒拥撞考庸獭⒎乐构苡颗c隆起、地下大口徑管道圍封與加固、地鐵工程的土層加固或防水、水庫大壩、海堤、江河堤防、壩體壩基防滲加固、構(gòu)筑地下水庫截滲壩等工程。

沿海地區(qū)存在較多的填海造陸區(qū)，多含較厚淤泥質(zhì)土、砂質(zhì)粉土和粉砂土，在這種地層中進(jìn)行帷幕施工有3大難點(diǎn)：一是難成孔，孔壁坍塌嚴(yán)重，無法鉆進(jìn)，難以形成鉆孔；二是漏漿、冒漿嚴(yán)重，漿液從填石層中的空隙漏失或從孔口流失，帷幕體不連續(xù)，止水效果差；三是受潮汐影響強(qiáng)烈，每天2次的漲潮落潮，水位變化大，地下逕流紊亂，海水的沖刷能力強(qiáng)，使?jié){液不易在原處凝固，帷幕體上多蜂窩狀孔洞，帷幕體的整體性和連續(xù)性差。為保證施工質(zhì)量，施工前必須做大量的試樁，以達(dá)到最佳的施工效果。

2.工程概況

該工程位于廣東省湛江市某海島上，施工場地為填海區(qū)。工程內(nèi)容為建造一座5萬噸級船塢和二座5萬噸級重力式碼頭。

止水帷幕施工深度范圍內(nèi)地層以回填砂和淤泥質(zhì)土為主，下伏土層為砂質(zhì)粉質(zhì)粘土和粘土。淤泥質(zhì)土為淺灰色～深灰色，流塑～軟塑，為高壓縮性土，見零星貝殼碎屑，局部夾粉砂團(tuán)塊或薄層，層厚215～610mm，平均厚416mm。砂質(zhì)粘性土為灰褐色～黃褐色，可塑～硬塑。

施工場地原為某海島水域，填料成分以中粗砂為主，透水性強(qiáng)，賦存于填土的地下水屬海水，水位變化與潮汐活動(dòng)密切相關(guān)，高潮時(shí)海水面高于樁頂0.3～0.5m，低潮時(shí)海水低于樁頂3.2～4.5m。

3.旋噴樁止水帷幕設(shè)計(jì)

3.1旋噴樁止水帷幕應(yīng)使用兩重管工藝施工，滲透系數(shù)不大于4.00×10-6cm/s。

3.2旋噴樁P.O42.5普通硅酸鹽水泥，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定水泥摻入比，水灰比為0.9。

3.3旋噴樁徑800mm，樁間距500mm，有效搭接距離300mm。

3.4其他參數(shù)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

4.旋噴樁試樁

4.1試樁方案

按圖4.1所示布樁方式形成一樁群，然后于樁群中心鉆孔取芯并作抽水試驗(yàn)。

圖4.1 試驗(yàn)樁位布置圖

4.2 試樁參數(shù)

本工程共進(jìn)行了5次試樁，各次試樁參數(shù)見下表4.2。在經(jīng)歷前兩次試樁效果不理想的情況下，通過討論，現(xiàn)場提出了對淤泥層及粉砂層進(jìn)行復(fù)噴的方案。

4.3試樁結(jié)果與結(jié)論

4.3.1 取芯結(jié)果

1#試樁從鉆孔所取芯樣來看，6.0到11.0米范圍，芯狀呈散體碎塊狀，樁體不成型，強(qiáng)度低；其他位置成樁效果較好。成樁效果差的部分主要存在于淤泥層及粉砂層，整個(gè)深度取芯率在65%左右。

2#試樁從鉆孔所取芯樣7.0到11.0米范圍，同樣局部出現(xiàn)1#試樁的情況；存在一段或多段薄弱層。經(jīng)過復(fù)噴以及改進(jìn)部分工藝參數(shù)后，3#～5#試樁取芯效果得到了明顯的改善，整體樁成型較好，淤泥層及粉砂層均得到了很大的加強(qiáng)，整個(gè)深度取芯率在75%左右。

4.3.2 抽水試驗(yàn)結(jié)果

表4.3可見，采用了重噴的3#試樁、4#試樁與5#試樁，其滲透系數(shù)較沒有采用重噴的1#試樁與2#試樁有明顯的提升，采用重噴的施工工藝能取得比較好的防滲效果。

5.施工總結(jié)

5.1止水帷幕未達(dá)到強(qiáng)度和抗?jié)B性能前，基坑不得進(jìn)行降排水開挖，以防止海水滲流引起邊坡坍塌和細(xì)粒土的流失，增加旋噴樁止水帷幕施工的困難；

5.2若施工過程中遇到硬層難以鉆進(jìn)，可用鉆機(jī)先引孔再進(jìn)行高壓旋噴樁施工；

5.3引孔和高壓旋噴樁旋噴注漿應(yīng)間隔進(jìn)行，效果較好，可減小相鄰擾動(dòng)的不利因素；

5.4對于2排旋噴樁止水帷幕，應(yīng)先施工外側(cè)排樁后施工內(nèi)側(cè)排樁；

5.5各排上的旋噴樁均采取間隔式施工；

5.6漲落潮期間施工應(yīng)增加漿液濃度、減小提升速度；

5.7施工中如發(fā)現(xiàn)孔口不返水泥漿，則暫停噴射，有可能發(fā)生了串孔，水泥漿無法形成柱體，應(yīng)調(diào)整施工參數(shù)進(jìn)行復(fù)噴。

5.8受潮汐影響一排旋噴樁帷幕的整體性和連續(xù)性差，多蜂窩狀孔洞，帷幕體上有明顯的集中漏水點(diǎn)，漏水較嚴(yán)重；二排旋噴樁帷幕的整體性和連續(xù)性好，帷幕體上基本無蜂窩狀孔洞，無集中漏水點(diǎn)。

本工程共施工高壓旋噴樁2476根，施工完成28天后，選6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行取芯檢查施工效果，并取樣作變水頭滲透試驗(yàn)，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。施工實(shí)踐證明，該方案和施工都是成功的，具有形式簡單，受力明確，支護(hù)可靠，施工操作空間大，造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，成功解決了沿海填海地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行基坑止水帷幕施工時(shí)，受海水潮汐影響大、基坑易透水等問題。

結(jié) 語

綜上所述，填海造陸區(qū)旋噴樁止水帷幕樁體排數(shù)不宜少于2排，施工時(shí)宜采用早強(qiáng)型水泥，并添加一定量的速凝劑。對于透水性強(qiáng)的地層可以采取復(fù)噴工藝。該方案的成功實(shí)施，為沿海填海造陸區(qū)止水帷幕的施工積累了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使之在同類地質(zhì)條件下的實(shí)施成為可能。

參考文獻(xiàn)：

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