干船塢防滲施工中的高壓旋噴技術

張川 中國港灣工程有限責任公司

1.工程概況

馬來西亞新山MMHE3號干船塢項目中，主要含土建標和機電標兩部分，總體上工程建設規模較大。土建標中，干船塢是重點施工內容，采取的是350m×80m×14m規格形式。除主體外，還含有大量附屬施工作業內容，如塢尾卸貨區、泵房的防水堰、閘門底部疏浚作業等。機電標所含內容則有擋水塢門、泵房以及管線等多個部分。

2.地質特征

根據現場勘察結果，本項目施工現場地層主要分為7類，1～7類具體作如下分析：

1層以沖填土為主，含大量粉細砂，以陸域場地的分布最為廣泛，此部分平均厚4m，較特殊的是該處為地下水變動帶，因此伴隨水位的改變，從而帶來地質條件的變化。2層以稍密狀粉土為主，含量較大的是粉質黏土，平均厚1.39m。3層以軟土為主，含量最豐富的為淤泥質粉質黏土，此部分平均厚3.58m。4層主要以砂土和粉土為主，此部分地層的平均厚度約6m。5層以豐富的粉質黏土為主，平均厚度4.37m。6層以粉土夾粉砂為主，該地層分布最為廣泛的是粉質黏土，平均厚4.35m。7層主要為密實狀中砂，部分區域含有少量粗砂。

3.高壓旋噴技術的優勢分析

干船塢防滲工程中，選擇合適的技術對于整體施工效果的影響較大。基于社會經濟的持續發展，對干船塢的防滲水平提出更高要求，僅憑借傳統的防滲施工技術已經難以達到現階段的防滲要求，此背景下選擇更為合適的施工技術極具必要性，根據現階段的行業發展狀況，以高壓旋噴技術的應用較為良好，為最佳選擇。從該技術的應用特點來看，其在高壓環境中形成流體沖擊，可實現對待處理區域結構的強有力沖擊，破壞原狀態后使其與旋噴的漿液有效接觸，經過充分的混合與攪拌后進行結構重組，在填充擠壓等一系列作用下增強結構穩定性與緊密性，待漿液滿足強度要求后，即可發揮出優良的防滲效果。

根據當前的干船塢施工狀況，選取高壓旋噴技術可完全滿足本項目防滲要求，該技術的應用可充分發揮出漿液的性能優勢，與原地基接觸并混合后形成穩定性高、強度良好的壩基，可有效抵御使用過程中高壓的影響，以免因壓力過大而引發壩基滲漏問題。結合近年來的干船塢施工狀況來看，高壓旋噴技術已經取得廣泛應用。與此同時，由于技術的持續發展，為高壓旋噴技術提供了更可靠的技術支持，其應用效果也逐步得到改善。高壓旋噴技術最初主要被應用于松散土質條件中，或是在大量細顆粒地質環境中也具有較好的應用效果；當前，其技術水平逐步提高，因此應用場景也得以擴寬，如在覆蓋地質層等環境中也具有適應性。

4.高壓旋噴試驗與施工

高壓旋噴技術是現階段建筑領域的主流形式，其結合了靜壓注漿原理，是基于傳統高壓水射技術而衍生出的全新技術。其主要作用機制是：確定待加固地層，以設計深度為準將注漿管置于其中，運行注漿設備，全程維持高壓的注漿狀態，高性能混合料進入其中將與土體發生作用，經充分混合后形成復合結構，整體強度得以提高。從技術應用場景來看，其在軟土地基中較為合適，可帶來良好的加固效果。相較于常規加固技術而言，高壓旋噴技術在施工中擾動性小，可實現對周邊環境的有效保護，施工更為便捷，正好與環保工程理念相符。

4.1 注漿工藝要求

（1））施工全程均維持360°高壓旋噴狀態，在此環境下達到防滲加固的效果。（2）設置有φ1m的塢口旋噴樁，其均采取的是雙排樁的布設方式，具體參數為孔距0.7m，排距0.5m。（3）采取的是分步施工的方式，具體為I序孔和II序孔。（4）選擇42.5級普通硅酸鹽水泥，將其作為拌制的主要原材料，水灰比1：1。（5）滲透系數＜1×10-6cm/s。

4.2 施工工藝流程及質量控制

（1）鉆機就位：根據施工要求選擇相適應的鉆機設備，將其置于指定孔位處，調整好鉆桿姿態，使其與樁位中心對齊。

（2）鉆進成孔：全程鉆機都要具有足夠的穩定性，嚴格控制垂直度偏差，其不可大于5‰，在滿足此要求后方可正式鉆進。此過程中加強檢測，實時掌握孔的垂直度情況。

（3）置入噴射管；當形成符合要求的孔洞后，轉移噴射臺車使其就位，經過試噴的方式調整設備，全面檢查機械管子的通暢情況，無誤后將噴射管置入孔內，使其完全到達指定深度處。

（4）混合料配制：依據上述所提的拌制工藝要求生產混合料，可選擇高速攪拌機，當選用此設備時持續攪拌時間至少達到30s，為滿足注漿用量要求，儲漿桶容積至少達500L。由于漿液易發生沉淀現象，為解決此問題需在桶內配置攪拌裝置。加強對漿液比重的檢驗，每間隔15min便執行一次。

（5）噴射作業：檢驗噴射管的位置，在滿足設計深度要求后方可噴射漿液，此過程中密切關注孔口狀態，若該處出現返漿現象則及時運行旋噴裝置，根據實際情況適當調節提升機轉速，加強對進漿比重的檢驗，靈活改變工藝參數，最終完成旋噴作業。

（6）補漿回填：經過噴射施工后，部分區域的處理效果欠佳，此時需及時補漿回填，此過程中所用設備為注漿泵，在其作用下向孔內注入適量漿液，檢驗漿面的情況，若不再發生下沉即可。

4.3 特殊情況的處理

（1）施工中加強質量控制，要求孔口返漿量能夠維持在20%的水平，若出現返漿量異常的情況，需查明原因并采取處理措施。

（2）針對水嘴堵塞現象，需暫停施工作業，順利疏通后再次噴射。

（3）噴管下沉遇到阻礙而難以達到指定深度時，需掃孔，將內部雜物清理干凈后再次噴漿。

（4）部分施工區域高差明顯，可采取多級送漿的方式。

（5）施工中設備異常時，應及時暫停作業，安排專業維護人員排除故障，恢復施工時應注重與前段的關系，即形成的搭接長度至少要達到50cm。

（6）做好對孔口返漿的收集工作，檢驗其質量情況，若含沙量過大則不具備使用價值，此時應廢棄處理。

5.質量檢查與效果評價

5.1 檢查內容

（1）強度方面的性能；（2）抗滲方面的性能；（3）總體防滲方面的性能。

5.2 檢查方法

（1）開挖檢查：結束施工作業后，從中選取具有代表性的區域，通過開挖的方式檢驗其質量情況。

（2）鉆芯取樣：在成型的結構上鉆取芯樣，為之展開力學性能試驗，相較于開挖檢查的方式，其對于結構的損傷相對較小。

（3）圍井注水試驗：設置圍井（通常采取的是以3～5個單位為間隔依次設置的方式，面積約3m2），在此基礎上展開注水試驗，從而檢測抗滲能力。

5.3 效果評價

（1）強度：單位注入量達到600kg/m，通過取樣結果可以得知，28d抗壓強度較為良好，均超過設計方案中所提出的1.5MPa。

（2）抗滲性能：選擇的是圍井注水試驗的方式，求得其滲透系數約10～6cm/s，完全滿足設計要求。

（3）整體防滲效果：通過開挖的方式全方位檢驗圍堰、塢口等區域，各處都形成較完整的止水帷幕，施工效果較為良好。

6.結束語

綜上，基于高壓旋噴樁技術的應用，可解決砂土地層穩定性不足的問題，水泥漿液通過與待加固區域內土體的充分混合，形成穩定性較好的整體結構。基本本文對干船塢防滲加固工程實例的分析得知，以現場地質情況為準確定合適的工藝參數，加強對各道工序的質量控制，最終施工質量較為良好，在強度、抗滲等方面的性能都得到大幅的提升。總體來說，高壓旋噴樁技術具有顯著的應用效果，值得被推廣至類似工程中。