船坞工程高压摆喷注浆止水帷幕施工技术

韩宝祥

(江苏省水利建设工程有限公司 扬州 225002)

高压喷射注浆技术是广泛应用在建筑工程、水利工程、港口与航道工程、矿山工程、环境工程等领域的一种地基处理方法，它主要是在化学注浆法的基础上采用高压水射流切割技术发展起来的。

高压喷射注浆法主要有旋喷、顶喷、摆喷三种形式，其中摆喷通常用于基坑防渗、改善地基水流性质等工程中。本文结合工程实际来介绍摆喷注浆止水帷幕的施工技术。

1 工程概况

泰州口岸船舶有限公司永安厂区位于长江边，施工场地属于长江漫滩及长江河道地貌单元，原多为鱼塘，高程在0.0m，后经吹砂回填至▽5.8～▽6.0左右。为了保证船坞基坑开挖安全、顺利及船坞永久结构可靠使用，结合场地地质、地层条件，设计在坞口、坞室基坑外侧采用钻孔灌注排桩围护，灌注排桩之间采用高压摆喷桩连接，最终形成由钻孔灌注桩与高压摆喷桩共同组成的集挡土、止水于一体的船坞基坑围护结构。

2 资源配置

2.1 机具设备配置

进场机械设备性能良好，易损零配件储备充足，高压摆喷注浆施工需要设备主要有:SGZ—ZA150地质钻机、GP50高喷台车、SP40/60高压泥浆泵、HB80/10灌浆泵、V—6/8空压机和G—100搅拌机以及泥浆比重计、水准仪等测量检测仪器。

2.2 施工人员

配备具有丰富施工经验的技术员、质检员等相关技术管理人员进行现场管理，并给机组配置有丰富类似工程施工经验的操作人员进行施工。

2.3 施工材料

根据施工计划及现场施工情况编制水泥供应计划，组织水泥材料的供应，对到场的材料加强管理，及时验收并加以标识，不同状态产品分开存放，做好记录;对贮存的水泥实行先进先出、后进后出的发放原则，库房达到通风、防晒、防潮、清洁。

2.4 施工准备

a.组织施工所配备的施工人员、施工机械、材料、仪器进场，建立临时设施，落实施工材料，认真领会设计意图，在正式施工前进行高喷工艺试验。并经检测得到合理参数后进行全面施工。

b.对工程现场施工环境进行调查，重点调查地下、架空管线、附着物等。

c.在开工前组织施工人员进行技术、安全交底及岗前培训及考核，使施工人员掌握施工技术，熟悉环境，尽快融入工程施工中。

3 施工工艺、流程

3.1 施工顺序

施工分序进行，先施工Ⅰ序高压摆喷桩;待Ⅰ序摆喷桩体达到一定强度后，再进行Ⅱ序桩施工;待Ⅱ序桩达到一定强度后，再进行Ⅲ序桩施工。

3.2 施工工艺及流程

3.2.1 施工工艺

本次高喷施工采用三重管法工艺，即利用钻机引孔至设计深度后，将喷具下至设计深度，在利用水泥基质高压浆液(水)及其外侧同时环绕的压缩空气在喷射范围内切割土体时，其下口同时进行压力喷浆，使得被冲碎的土体与水泥浆进行充分地掺和搅拌后形成水泥土凝结体，从而改变原地层的结构和组成，提高地层防渗及承载力。利用调速电机控制喷射嘴摆动角度与速度及提升速度，形成水泥土固结体高压摆喷桩，桩体与钻孔灌注桩连接在一起形成止水帷幕。

3.2.2 工艺流程

高压摆喷注浆施工工艺流程见图1:

图1 高压摆喷注浆施工工艺流程

3.3 工艺试验

正式施工前，在坞尾19轴附近选取具有典型土层的区域，采用三重管法施工工艺进行工艺试验，以确定施工控制参数。现场选择3根高压摆喷试验桩施工，并在其附近再施工9根高压旋喷桩，使之形成“井”字形完整止水体系，围井净面积为3.25m3，桩深28m(见图2)。试验完成待桩体达到设计强度后，开挖检查喷射角度、有效喷射距离、桩体连接情况和抗渗能力，并通过钻芯取样来检查桩体半径并进行28天无侧限抗压强度检验。

图2 止水帷幕围井桩位布置示意图

围井施工的技术要点主要有:

a.施工成的围井大小便于开挖检查和进行井内抽、注水试验。

b.高压旋喷桩桩径1000mm，间距为760mm，桩间搭接240mm。

c.高压旋喷桩参数与摆喷桩参数一致，使得围井四边高喷体为同一标准，有效地检查到原位摆喷桩的防渗效果。

d.定位准确，确保各桩的连接质量，使之与底部的相对隔水层形成小的完整止水体系。

根据试验高压摆喷桩的喷射范围及桩体抗压、抗渗性确定了相应技术参数。

3.4 高压摆喷桩施工技术要点

a.钻孔灌注排桩后的高压摆喷应在灌注桩施工完成并达到70%设计强度后施工。

b.施工技术参数如下:

ⓐ水泥浆液或高压水射流的压力不小于35MPa;

ⓑ喷射时提管速度不大于10cm/min，旋转速度不小于10r/min;

ⓒ高压喷射灌浆水泥应采用42.5级的普通硅酸盐水泥，水灰比1∶1(浆液比重1.5左右)。

c.高压摆喷桩桩身垂直度不超过1/150，所有桩孔应采用专门的测斜仪进行检测。

d.摆喷桩摆喷角度不小于120°;每排孔应按三序孔跳孔施工并保证桩的连续搭接。

e.高压喷射灌浆桩体28天龄期无侧限抗压强度应不小于1.5～2.0MPa，帷幕的渗透系数小于10-6cm/s。

f.施工过程中如发生基坑渗漏水现象，应及时查明原因并进行补桩。

4 高压摆喷注浆施工技术与质量控制

4.1 钻孔质量控制

为保证钻孔孔位、孔深及钻孔垂直度满足设计要求，施工中要按以下技术要求进行控制:

a.根据施工控制点测量摆喷桩施工轴线、起始点桩位及桩位高程。根据设计摆喷桩底高程和实测桩位点顶面高程确定高喷桩深度，制成高喷桩深度施工控制表。

b.钻机架设平稳，保证钻机在钻进过程中不移位，控制钻孔垂直度不超过1/150。钻进中用钢尺测量校核钻具长度，控制终孔深度达到设计深度。

c.认真作好钻孔施工记录，要求正确反映地层情况，为高压摆喷注浆提供可靠的依据。

d.每钻完一孔，经验收合格后用浓泥浆将孔内充满，防止塌孔，并盖住孔口，防止孔内掉入异物。

e.施工中细心观察，一旦有异常情况须采取必要措施，防止松散段孔口坍塌，影响施工质量及施工安全。

4.2 高压喷射的质量控制

a.所用水泥为检现场复验合格的42.5级普通硅酸盐水泥，浆液拌和用水符合规范的规定。施工时水泥、水的计量准确。

b.按经试验确定的施工水灰比，利用机械搅拌水泥浆液，水泥采用进料机均匀进料，浆液使用前需过筛，并存放在储浆桶内。

c.定期用比重称检测水泥浆液密度，确保浆液质量。浆液存放时间:当环境气温10℃以上时，不超过3h;当浆液存放时间超过有效时间时，按废浆处理。

d.高压喷射施工是多台机械设备联合作业，每台设备的运行参数都必须在设计要求范围之内。各设备操作人员之间要统一口令，相互沟通。

e.高喷台车就位后，地面试喷，调整高压泥浆泵注浆压力、气泵压力、摆喷角度、摆动速度、提升速度达到要求后，停机。

f.喷射管下到设计深度后，通浆、气。调整高压泥浆泵注浆压力、气压达到要求后，按设计确定的施工技术参数开始高喷作业。控制施工注浆压力偏差不小于试验确定的压力1MPa，摆喷时摆动角度偏差不小于试验确定的角度1°。

g.喷管提升至设计墙顶高程后，停止高喷作业，并对孔内及时回灌。

h.摆喷过程中因故中断或加接喷射管后恢复施工时，重复定喷灌浆搭接长度不小于0.3m。

i.施工中经常检查泥浆泵的压力、浆液流量、提升速度和耗浆量。当冒浆量超过注浆量20%或完全不冒浆时，应按规定及时处理。

j.停机超过3h时，应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。每喷完一孔应将水泥浆管路冲洗干净，防止浆液凝结，堵塞喷嘴。

k.喷射作业完成后，应连续将冒浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止。

l.施工过程中认真作好施工记录。

5 施工效果检验

在坞墙后方的摆喷桩随机选择几处进行局部开挖检查，高压摆喷桩身完整，与钻孔灌注排桩之间连接成整体。

同时委托具有相应资质的检测单位，通过钻孔及取芯，28天无侧限抗压强度与抗渗能力均满足要求。

6 结语

高压摆喷止水帷幕为地下隐蔽工程，应加强施工人员的质量意识，对施工过程应严格控制，尤其对施工参数应严格控制，这样才能保证施工质量。

高压摆喷止水帷幕在基坑维护中，尤其是在砂质、粉砂质土地基的钻孔灌注排桩围护结构中作为防渗体系是一个比较经济、施工速度较快且有效的方案，同时也具有可控性，施工质量容易得到保证。■

1 JGJ 79—2002建筑地基处理技术规范［S］.

2 徐至钧，全科政.高压喷射注浆法处理地基［M］.北京:机械工业出版社，2004.

3 李相然，贺可强.高压喷射注浆技术与应用［M］.北京:中国建材工业出版社，2007.