高压旋喷桩在涵闸软基加固施工中的应用

摘要: 随着我国堤防工程建设的快速发展，涵闸作为堤防工程中重要的组成部分，能够有效地满足人们日常生活中的各种需要。但由于设计、质量和维护等原因，涵闸时常会出现裂缝及渗漏等问题，对堤防工程的安全构成极大的威胁。因此，文章通过对高压旋喷桩施工原理的介绍，针对高压旋喷桩的设计方案及施工工艺进行深入的分析，并简要探讨了对涵闸软基加固施工中的应用。

关键词：涵闸软基；高压旋喷桩；施工工艺；应用

Abstract: As China's levee construction of rapid development, HanZha levee project as an important component part of, can effectively meet the people daily life of the various needs. But because of design, quality and maintenance and other reasons, HanZha often will crack and leaking, the levee project safety pose a great threat. Therefore, based on the high pressure jet grouting pile is a description of the principle of construction, in view of the high pressure jet grouting pile design plan and construction technology for further analysis, and briefly discusses the HanZha of soft ground treatment in the construction of the application.

Keywords: HanZha soft foundation; High pressure jet grouting pile; Construction technology; Application

中图分类号： TV871 文献标识码：A文章编号：

涵闸作为堤防工程中重要的组成部分，在确保满足人们日常生产的需要有着不可代替的作用。但由于设计标准低、施工技术差和维护不足的原因，使得涵闸在运用过程中出现了渗漏、裂缝及倾斜等问题。不仅对堤防工程的安全造成影响，也危害到了国家和人们的生命财产安全。高压旋喷桩作为堤防工程中一种常见的防渗技术，以其适用范围广、机械化程度高、施工简单和低噪音等优点，逐渐在堤防工程的涵闸软基加固施工中得到广泛的应用。

1高压旋喷桩施工原理

高压旋喷桩是利用工程钻机钻孔，把带有特殊喷嘴的喷杆（钻杆）插至设计深度后，用高压泥浆泵向周围土体喷射固化浆液。从喷嘴喷射出来的高压射流破坏土体结构，致使土粒从土体上剥落下来与浆液混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土体中形成具有一定性能和柱体形状的固结体。

高压旋喷桩基本工艺类型按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二重管法、三重管法等。浆液通常采用水泥浆（一般用普通硅酸盐水泥，仅有抗渗而无抗冻要求时可使用火山灰水泥）。水灰比一般为(0.8～1.2)：1，固结体的抗压强度（28d）最大可达20Mpa。当地下水位较高或要求早强时，可加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。

高压旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。该技术已广泛用于工业与民用建筑、地铁、市政、水利、矿山建设中，其用途包括深基坑开挖中隔水、坑底加固、挡土、盾构工程起始和终端部位土体加固，旧有建筑、桥梁基础补强，市政管线加固，堤防工程防渗等。

2旋喷桩加固涵闸基础的设计方案

2.1旋喷桩位的平面布置

在原闸底板上打孔时，孔位在平面布置上有均匀并排布孔、间隔梅花形布孔和嵌套环形布孔2种形式。

（1）均匀并排（方格形）布孔。地基加固工程兼有防渗要求时，桩孔距L=0.866D，排距S=0.75D(D为旋喷桩设计直径）。同时还需交圈打孔布置，且交圈厚度 ，若仅加固地基，则各旋喷桩不必交圈，孔距L=(2～3)D。

（2）间隔梅花形布孔，梅花孔距为L=(2～4)D，梅花中心间距S=(6～10)D。

(3)嵌套环形布孔，内环半径为r=（3～4）D,外环半径为R=（5～7）D，如图1所示。

图1 旋喷桩嵌套环形平面布置图

2.2 旋喷桩直径设计

旋喷桩的桩体直径可通过其复合地基承载力公式算获得，也可通过现场制桩试验确定。另外，桩体直径还受到喷射工艺、土的种类及密度程度等因素的影响。

复合地基内旋喷桩的单桩承载力计算公式为：

（1）

式中：Ae为单桩承担的处理面积，m2；Ap(为桩的平均截面面积，m2； 为桩间天然地基土承载力标准值，kpa；β为桩间天然地基土承载力折减系数，可取0.2～0.6，当不考虑桩间软土作用时，可取为0。

旋喷桩桩体直径试算结果如表1所示。

表1 旋喷桩直径计算表

3高压旋喷桩施工工艺

3.1旋喷桩施工准备

旋喷桩施工准备工作为：(1)在闸室进口处横向设置8m～15m宽的钻机工作平台及安全护栏。(2)准备固化浆液材料，如水泥、氯化钠、三乙醇胺等。(3)放样定桩位、进场设备的试运行。(4)选一开阔地，按设计范围内的初选桩距和排距定出4个桩位，进行试桩。通过试桩，了解施工工艺及旋喷效果。然后，依据现场试喷开挖后搭接情况，确定适当的施工参数。

3.2施工工艺流程

钻机就位引孔（扩孔）到设计深度试喷喷管下放至孔底封堵垂向喷嘴搅浆由下而上旋喷作业到设计桩顶冲洗喷管4高喷台车移位回灌。

3.3施工原则

进行旋喷桩施工时，应遵循先内后外的施工原则。为确保桩与桩间能很好地咬合，宜采用打一跳一法，且间隔时间应大于36h。

3.4灌浆材料

主要采用425#普通硅酸盐水泥，水取用地下水或天然河道沉积表层纯净水。

3.5主要技术参数

旋喷桩施工中的主要控制参数要求见表2。

表2 旋喷桩施工主要控制参数

注：*为三重管法施工使用。其他参数：钻杆的提升速度10-20cm/min; 旋转速度为10-20rpm。

4旋喷桩的质量检测与效果

旋喷桩的质量检测方法主要有:(1)钻芯取样试验；(2)开挖检验；(3)标准贯入试验；(4)载荷试验；(4)围井试验等。穿堤涵闸底板加固工程主要以防渗为主，因此旋喷桩体的检验工作主要是进行关键控制工序、开挖检查、室内试验和围井注水试验。

4.1关键控制工序

施工过程中，紧紧抓住钻造孔（孔深、倾斜度等），灌浆（注浆压力、注浆量等）这两道工序，要严格按照施工工序及质量控制标准进行施工，才能保证防渗、加固工程的各项工艺参数均达到设计要求。

4.2开挖检查

沿旋喷桩防渗体上游侧横向全部开挖，纵向开挖一定深度，使桩体上部全部暴露出来，测量桩体有效直径、连接处最小宽度；直观检查桩体的整体性、均匀性和垂直度。