高压旋喷施工技术在复杂地质条件下的应用

【关键词】高压旋喷复杂地质应用

【摘要】本文通过高压旋喷施工技术在海堤工程的成功施工实例，全面介绍了该工程的地质条件、施工方法、施工工艺、质量措施及成果分析、为高压旋喷技术在海堤工程应用积累了经验。

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

一、工程概况

厦门马銮海堤开口工程位于厦门西港马銮海堤中部向北偏移100m处，开口长度约为300m；水闸闸底坎高程为-5.24m（黄海标高），船闸闸底高程为-6.24m（黄海标高）。

二、各地层地质条件

根据钻探揭露，各地层的岩层为：淤泥①:素填土①-1、抛石①-2、抛砂①-3、、淤泥质粘土②、 砂质粘土～粘土积③，具体描述如下：

①-1素填土（Qml）：褐红、杂色，稍湿～饱和。松散～稍密。主要填料为砂质粘土，局部含少量碎石、块石。该层顶面0.6～0.9m左右为沥青路面及碎石垫层。其层厚一般3.5～15.1m，层顶黄海高程为-10.9～6.05m。

①-2抛石（Qml）：灰白、褐黄、黑灰色，稍密～中密，饱和。主要成分为直径10～50cm的微风化花岗岩碎、块石，充填20%～40%左右粘性土、中粗砂。其层厚0.9～11.20m，层顶埋深0.7～14.0m，层顶黄海高程一般1.39～-10.2m。

①-3抛砂（Qml）：浅黄、灰黄色，松散～稍密状，饱和。成分一般以粗、中砂为主，局部含少量细砾、碎石。其层厚1.0～7.7m，层顶埋深12.3～17.4m，层顶黄海高程为-8.94～-13.34m。

②淤泥质粘土（Q4m）：灰黑色，流塑，饱和。含有机质，少量植物残骸、贝壳，有臭味。局部混约10～40%左右的石英中粗砂。其层厚0.5～5.7m，层顶埋深0.0～19.0m，层顶黄海高程为-1.28～-14.20m。

③砂质粘土～粘土（Q4al+pl）：灰褐、灰黄，可塑～硬塑，稍湿～湿。一般含约5～25%左右石英中粗砂。层厚0.8-9.7m，层顶埋深0.6-20.0m，层顶黄海标高为-3.65～-15.2m。

三、设计技术要求

根据设计要求,对东侧和南、北、西三侧围堰需进行防渗帷幕的施工，采用高压旋喷三重管的施工工艺，基坑内的支护结构为钢管桩，桩中心距为1000mm，桩中间采用单排φ700mm高压旋喷桩，桩底达到闸底9～11m，通过基坑的基底形成连续搭接固结体，达到防渗目的。

1、高压水应大于是20Mpa；其主要材料为P.O32.5R级水泥，并加入适量的外加剂及掺合料，用量试验确定；

2、水泥浆液均为单液体系，其水灰比取为1：1的水泥浆液；

3、喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m，钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm；

4、当喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆，当参数达到规定值后，随后按旋喷、摆喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆，喷射管分段提升的搭节长度不得小于100mm。

5、对需要局部扩大加固复喷的和提高强度的弱加固区，采取复喷措施；

四、主要施工方法

1、施工工艺流程

2、施工参数

根据设计和《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）中有关要求， 主要参数如下：喷水嘴：φ1.8mm×2；喷浆嘴：φ8.0mm×2；喷气嘴：φ10mm×2；提升速度：强加固区：12～14cm/min；弱加固区：25～30cm/min, 水泥掺入量：强加固区、550Kg/m3 ,弱加固区、300Kg/m3；水灰比：1.0

旋喷施工工艺参数表。

五、施工工艺

1、钻机就位

根据测量放样定出桩位，钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，平稳，施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.5%,以确保孔位垂直。

2、钻机成孔

根据本项目地质条件的特点，拟选用地质钻机XY-6，采用正循环回转钻进，泥浆护壁，钻头采用合金钻头，当遇有较坚硬的岩石时优先选用金刚石钻头。喷射孔与高压注浆泵的距离应50m范围内。

3、清孔

钻机钻至设计高程后，根据地层条件稀疏泥浆的比重，一般比重小于1.15对孔进行清洗。

4、插管

在钻机清孔后，岩芯管拔出，将喷管插入设计深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水边插管，水压力不超过1Mpa，若压力过高，则易将孔壁射塌。

5、喷射和复喷

插管安装完毕后，应先启动空载空气压缩机，待正常后，再启动高压水泵。然后同时向孔内送风水，使风量和水泵逐渐升高至规定值，风水畅通后，再开动高压注浆泵、先向孔内送清水，待泵量泵压正常后，即可将注浆泵的吸水管移至贮浆桶开始注浆。待估算的水泥浆的前峰已流出喷头后，才可开始由下自上提升注浆管。

6、冲洗

喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。

六、施工难点

1、在湾内侧围堰，上部抛石深度近0.9～11.20m,而且抛石都是微风化化岗岩块石,块石粒径大，造成间隙大，又无粘结性，为达到有良好的止水防渗效果,需重点加强旋喷、摆喷、复喷施工。

2、根据设计要求，基坑内的支护结构为钢管桩，桩中心距为1000mm，桩中间采用高压旋喷桩，按施工工艺，若待拔出的钢管桩来施工下一个闸室，这样既影响止水帷幕效果，又影响工期。

七、施工设备选型

根据以上施工难度的特点，结合以往的施工经验选用：

XJ-100型号地质钻机成孔；

高压水泵3DZ-S/75，普通泥浆泵BW-150；

空气压缩压机YV-3/8；

泥浆搅拌机WJQ80-1，搅拌式贮浆桶SS-400X;

三管TY-301；

回 灌 泵HB80；

测 斜 仪。

八、常见问题的处理

在施工中常常会出现冒浆过多或不冒浆；固结体顶部出现凹穴现象，

冒浆的原因及处理：在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出来，采取相应措施如下：冒浆回灌或第二次注浆，并提高喷射压力（喷浆量不变）；适当缩小喷嘴孔径（喷射压力不变）；加快提升和旋转速度 。

固结体顶部收缩凹穴的原因及处理：当采用水泥浆进行喷射时，在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中，由于浆液析水作用，一般有不同程度的收缩，造成桩上出现一个凹穴，一般三管旋喷约0.3～1.0m处。于防渗堵水是极不利的，待旋喷完毕后,开挖出固结体顶部,对凹穴灌注或直接从旋喷孔中再次注入浆液填满凹穴为止。

九、质量检测效果评价

1、渗透性：对已喷好的固结体做围井注水渗透试验,其淤泥抛石层、砂质粘土层渗透系数K

2、高压旋喷桩体强度:高压旋喷注浆质量检查应在该部位注浆结束后28d后进行取芯，取芯率大于85%，28d无侧限抗压强度大于1.0MPa。

3、桩体连续性：高压旋喷桩的相邻搭接450mm大于规范的300mm，实际效果良好。

十、结束语

通过众多实例证明，高压旋喷桩施工技术用于海堤施工的止水帷幕是行之有效的。高压旋喷桩技术已成为基坑、海堤支护不可缺少的辅助工艺，其用途将会随着海堤施工工艺的进一步完善和推广得到更好的应用。

参考文献：

1.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），中国建筑工业出版社；

3.《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)，中国建筑科学研究院；

3．《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），中国建筑工业出版社；

4、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002），中国计划出版社；

5．刘金砺《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)，中国建筑工业出版社。

作者简介：张玉兴（1973.9-），男，大专，地基基础与探矿工程工程师。