高壓旋噴樁在官湖東海堤擋墻基礎加固和支護結構中的應用

葉永勝

（中國水利水電第八工程局有限公司工程設備公司，湖南 長沙 410004）

一、工程概況

（一）工程簡介

本工程為深圳市東部海堤重建工程（三期）水工施工總承包工程（Ⅲ標段），橫跨葵涌辦事處，包括官湖東海堤和沙魚涌海堤。本工程海堤總長約3.4公里，其中官湖東海堤以官湖西段終點為起點，葵涌、大鵬分界點為終點，長約1.17 公里。沙魚涌海堤以土洋收費站為起點，東江縱隊紀念亭為終點，長約2.23 公里。

官湖東海堤重建三期水工結構主要包括海堤以及一座觀景平臺（含棧橋）。海堤結構以多級直立式擋墻為主，根據景觀不同需要，擋墻局部結合踏步、花池、坡道等設置。對于海堤范圍較窄處采用單級直立式擋墻。對部分軟弱土體采取了高壓旋噴樁的處理方式，增強地基承載力和墻前抗沖刷能力。我項目部在官湖東海堤重建工程中，采用三重管高壓旋噴樁進行海堤結構物的基礎加固及基坑支護，取得了良好的效果。

（二）工程地質與水文地質條件

1.工程地質。據工程地質測繪與鉆孔揭露，官湖東段擬整治海堤沿線覆蓋層主要有第四系人工填土（Q 4ml）、第四系全新統海陸交互沉積層（Q4mc）及中更新統殘積層（Q2el），下伏基巖為泥盆系鼎湖山群石英質礫巖、砂巖（Dqh）。2.水文地質。官湖東段海堤區域內地下水主要有淺層孔隙性潛水及基巖裂隙水兩種類型。淺層孔隙性潛水主要賦存于第四系填土、砂類土層中，其透水性及富水性均較強，沿海岸走向呈長條狀展布。基巖裂隙水主要賦存于基巖裂隙中，接受上伏孔隙性潛水的補給，各個風化帶都發育著不同程度的裂隙，含風化裂隙水，它們的透水性及富水性受裂隙發育程度及裂隙充填程度影響，地下水沿節理裂隙活動。勘察期間，鉆孔水位略高于海平面高程，表明海岸地下水以向大海排泄為主。地下水位埋深介于 0.80（GHZK6）～5.10m（GHZK2）。場地環境類型為Ⅱ類。3.特殊性巖土及不良地質條件。影響官湖海堤主體結構穩定性的主要有：場地內填土、軟弱土層等特殊土使提防易于被海水沖蝕和掏蝕。海堤施工范圍內存在滑坡危巖、崩塌、泥石流及地面塌陷等不良地質影響。

（三）設計說明

官湖東段海堤高壓旋噴樁工程主要集中在水工結構施工過程中，水工結構擋墻主要處于海岸線沙灘位置，對擋墻基礎進行加固和支護處理。官湖東段海堤高壓旋噴樁約6591根，旋噴樁樁徑主要為Φ800mm，樁長1.08～5.1m，大多數為3 米樁長，均需采用三重管高壓旋噴樁施工工藝。根據上部擋墻的不同規格，高壓旋噴樁有不同的布置方式，相鄰樁間均咬合20cm，典型設計見下圖。

圖1-1-1-1 高壓旋噴樁施工示意圖

二、施工組織安排

（一）施工安排

官湖東海堤旋噴樁施工主要采用三重管法高壓旋噴施工。項目部制定高壓旋噴樁專項施工方案，采取分批跳孔注漿施工作業，防止高壓旋噴樁施工時，造成相鄰高噴孔施工時串漿，影響旋噴樁質量。項目部專門引進專業施工班組進行高壓旋噴樁的施工，并由項目部質量經理牽頭，質量部全程參與，加強高壓旋噴樁施工班組的監督管理，嚴格按照高壓旋噴樁專項施工方案及設計圖紙進行施工。

（二）施工原理及工藝流程

三重管法高壓旋噴樁是一種水、空氣、漿液同時灌注作業施工的方法。具體操作為采用三重噴射管的高壓水、空氣、漿液同時橫向噴射，憑借高壓空氣的上升力把被破碎的土體、砂礫由地表排出，達到切割地基土體的作用。另一個噴嘴將水泥漿噴射注入打了引孔的地基中，使水泥漿與土、砂礫混合，達到加固土體、砂礫的目的，其加固直徑可達1.5m 左右。海堤擋墻高壓旋噴施工時，旋噴樁噴射壓力、噴漿量達到預定值后，慢慢提升注漿管，注漿管分段提升高度不得小于100mm。提升高度達到海堤水工擋墻基礎設計樁頂高度，或地面出現溢漿現象時，應立即停止該樁旋噴作業。高壓旋噴樁施工工藝：測量樁位-引孔鉆機就位-鉆進成孔-清孔-移鉆-插入高噴管-試噴-高噴作業-補漿-結束、拔管、清理-進行下一個孔施工

（三）施工技術參數

三重管高壓旋噴樁正式施工前進行試樁試驗，試樁地址選在官湖東海堤婚紗攝影基地山腳下，試樁試驗過程做好各項施工記錄，做好樁強度檢測，最后形成高壓旋噴樁試樁總結報告。官湖東段海堤具體施工參數見下表。

2 高壓旋噴樁施工參數表

三、旋噴樁施工方法

（一）施工準備

1.場地平整。旋噴樁設備進場施工前，海堤水工擋墻施工部位場地“三通一平”基本完成。2.樁位放樣。施工前用全站儀測定高壓旋噴樁施工的控制點，插上小紅旗做好標記。經復測驗線合格后，布設樁位，保證樁孔中心移位偏差滿足設計要求。3.修建排污和灰漿拌制系統。高壓旋噴樁施工過程中將會產生10%～20%的廢漿液，為減少廢漿液對沙灘、海水的污染，特在施工面設置沉淀池，池底覆不透水土工布進行防滲處理。沉淀和排污統一納入污水處理系統，處理合格后再進行處理。在水泥堆放場地旁邊設置灰漿拌制系統，便于漿液拌制作業。4.設備試運轉。高壓旋噴樁設備安裝調試完成后，進行試運轉，試運轉正常后，投入使用。

（二）鉆機就位

鉆機組裝好后，移動到旋噴樁施工位置。鉆機移動到位后，鉆桿調平安裝穩固，轉盤、鉆桿軸線與樁位誤差控制在50mm 以內。安裝調整完畢后，再次檢查高壓設備、管路系統等，確保各環節符合設計要求、連接密封完好，準備鉆孔作業。

（三）引孔鉆進

采用地質鉆機根據旋噴樁控制位置提前引孔。引孔主要目的是將注漿管順利穿透障礙物，置入預定位置。鉆機施工前，測量鉆桿長度，并在最后一根鉆桿壁上用白油漆標出深度控制線，并進行鉆機試運轉，正常后開始引孔鉆進。鉆孔過程中詳細記錄好鉆桿節數，保證鉆孔深度的準確，鉆孔的位置與設計位置的偏差不得大于50 mm，鉆孔垂直度滿足規范要求。引孔位置準確，確保相鄰樁的搭接咬合尺寸滿足設計要求。鉆孔過程，做好導孔成孔、地質情況的文字、影像資料記錄。

（四）漿液配制

水泥漿液用P.O42.5R 普通硅酸鹽水泥和自來水配制，漿液不斷攪拌，防止沉淀造成泥漿比重不足，并隨時取樣檢測水泥漿比重。漿液的水泥、水及摻加劑按試樁配比嚴格計量。拌制好的水泥漿液，嚴格過濾除去塊石、砂礫，以免堵塞旋噴樁管路和噴嘴。水泥漿液制備在旋噴施工前1 小時進行，隨配隨用，旋噴過程中連續不停地攪拌，防止沉淀。

（五）插入注漿管

鉆機引孔作業至設計深度后，經驗收合格后移走鉆機，準備注漿作業。高壓旋噴機就位，將噴射注漿管慢慢插入引孔中，直至達到設計深度。注漿管插管過程中邊插管邊射水，防止插管過程堵塞噴嘴。旋噴機水壓嚴格控制，水壓不得超過1Mpa，以免壓力過高射穿孔壁，造成塌孔。高壓水噴嘴用塑料布包裹預防噴嘴堵塞。

（六）旋噴成樁

噴射注漿管慢慢插入設計深度后，接通高壓水管、空氣壓縮管，調節注漿管的壓力、流量和風量，達到試樁設計數值后，慢慢提升高壓旋噴管，以防扭斷旋噴管。高壓旋噴成樁步驟如下：1.試噴完畢，旋噴管在樁底部繼續噴射水泥漿，邊旋轉邊噴射水泥漿液約1min。2.在旋噴成樁過程中，按規定填寫《官湖東海堤施工高壓旋噴注漿記錄表》，檢查量測水壓、氣壓、泵壓、流量、轉速、提升速度和實際的水泥漿液耗用量等都按要求做好記錄。3.在注漿過程中，引孔內有一定數量的土、砂隨著漿液沿注漿管壁冒出為正常現象。如出現泵壓突然上升、下降或則出現大量冒漿等異常情況時，應立即停止注漿管提升和注漿，以防出現斷樁質量問題。當發現噴漿量不足，應采取重復噴射處理措施，確保成樁質量。在注漿過程中，如發生故障，應立即停止提升及噴漿，停機檢查排除故障后重新施工。4.旋噴注漿過程中，如需拆卸注漿管，首先停止注漿管提升和旋轉，然后停止漿液輸送，最后停機。注漿管拆卸更換宜快，盡量縮短停泵時間，防止漿液凝結影響注漿效果。5.旋噴樁的效果取決于砂層成樁質量。在旋噴提升過程中，根據海堤擋墻位置不同地質情況及時調整旋噴參數，同時在砂層段減慢提升速度，或采取注漿復噴的措施，提升旋噴成樁質量。當旋噴管提升接近樁頂時，降低提升速度，慢速提升旋噴至樁頂，原地旋噴30 秒在停機。

（七）補漿

由于漿液的析水作用，旋噴作業完成后，旋噴樁端頭一般會出現不同程度的收縮，造成斷頭頂部出現凹穴，此時應及時用水灰比1:1 的水泥漿補漿，補充改善成樁效果。

（八）噴射結束、拔管、清洗及移位

旋噴注漿達到設計樁頂標高后，旋噴管提升拔出過程繼續泵送漿液直到泥漿液從注漿孔口返出，即可停止送漿。注漿作業任務完成后，注漿泵中抽吸適量清水，進行泥漿泵和注漿管路的清洗，將管中的水泥漿液洗出，最后停泵。注漿管沖洗干凈后分段拆卸堆碼整齊，為下次注漿做好準備。

（九）施工要點

1.旋噴樁施工需跳孔施工，一般間隔2～3 孔為宜。施工過程中應對附近地面、地下管線的標高進行監測，根據測量值及時調整壓力參數。2.制作漿液時，旋噴樁水灰比要按設計要求嚴格控制。漿液攪拌完畢，通過專用管道送至吸漿桶，漿液須經篩網過濾，過濾篩孔小于噴嘴直徑1/2，避免大的濾渣堵塞噴頭。不使用受潮或過期的水泥。3.旋噴時，先達到預定噴射壓力，噴漿量明顯下降后，再慢慢提升注漿管。提升注漿管過程中如發生故障，應立即停止提升和旋噴，進行停機檢查排除故障，防止樁柱中斷。如漿液噴射不足，重新進行復核，以免影響樁體直徑。如因機械故障中斷旋噴，排除故障后重新鉆至樁底設計標高，重新旋噴直至質量滿足要求。4.旋噴深度、直徑、抗壓強度和透水性必須滿足官湖東海堤工程設計要求。旋噴樁施工完成28 天后，鉆孔取芯，檢查樁體質量。

四、質量檢查與驗收

（一）施工前檢查

高壓旋噴施工作業前對原材料、機械設備及噴射工藝等進行檢查，重點檢查水泥、摻合料等原材料的質量合格證及復驗報告，拌和用水的鑒定結果，漿液配合比、噴射工藝是否適合本海堤土質，機械設備壓力表、流量表的精度和靈敏度是否正常。施工前也應作旋噴樁工藝試噴，試噴位置可以不同一位置且樁孔數量不少于2 孔，根據不同地質情況及時調整噴射工藝參數。

（二）施工過程中檢查

施工中重點檢查高壓旋噴樁鉆桿的垂直度、鉆機轉速、沉鉆提鉆速度、水泥漿液配合比等數據，關注噴射注漿時水、氣、漿液的壓力、注漿速度及注漿量，記錄旋噴樁鉆桿提升孔位處的水泥漿液冒漿狀況，記錄噴嘴下降深度及注漿管提升長度。高壓旋噴樁施工過程記錄是否完備，施工記錄主要記錄鉆桿每提升1m 或則土層地質變化壓力流量數據。

（三）質量驗收

待旋噴樁成樁7 天、14 天后，鉆取固結體巖芯，每根樁2 個鉆孔，鉆孔鉆至設計樁底標高下1m。檢查高壓旋噴樁施工作業面巖芯的完整性，以檢查旋噴樁整體性及樁徑是否滿足設計要求，質量是否合格。對采集的海堤旋噴樁巖芯做單軸抗壓試驗、剪切試驗。樁體單軸壓縮變形試驗，無側限抗壓強度、抗剪強度、變形模量等詳細記錄，并形成試驗報告。

五、海堤擋墻施工

官湖東海堤擋墻采用環氧鋼筋施工，環氧鋼筋彎曲直徑嚴格按照規范要求執行。鋼筋連接時用專用套筒扳手將絲頭在套筒中央位置頂緊，扭力矩滿足要求。控制混凝土保護層的墊塊采用塑料鋼筋保護層墊塊，確保保護層厚度。綁扎接頭的搭接長度應滿足設計與規范有關要求。海堤擋墻采用鋼模板進行施工，模板加固主要采用對拉形式，外支架和支撐進行輔助，支撐端部采用鋼板進行支頂，成排或成條的鋼管支架和支撐底部采用小型槽鋼支墊，形成整體受力結構，提高整體剛度，確保澆筑質量，并加快施工進度。采用商品混凝土，水泥采用礦渣水泥，禁用普通硅酸鹽水泥，澆筑混凝土用的砂料嚴禁用海砂。混凝土澆筑成型后，養護時間要符合有關施工規范的要求，且不得少于7 天，提供7 天同條件養護混凝土強度檢測報告。滿足施工規范要求方可拆模，不能出現混凝土表面裂紋、脫皮現象。

結束語：官湖東海堤水工擋墻基礎部分采用高壓旋噴樁進行地基處理后，進一步加強地基處理工程的施工質量，有效保護海堤檔墻不受海浪沖刷墻角和墻后地下水滲流流沙影響，從而危及擋墻安全，又有效防止了臺風海嘯對海堤的沖擊。