旋喷桩在涵闸工程基础处理中的应用分析

□李龙泉（辽宁省水利水电勘测设计研究院）

1 工程背景

某排涝站，是某市城区防汛的主要建筑设施之一。该排涝站涵闸基础地质为上部为建筑垃圾、腐质土，下部主要为石英砂岩、粉砂岩、泥岩及变质石英砂岩、石英片岩以第四系冲洪积地层组成。

该排涝站涵闸工程外侧距离沙溪河6.75m，内侧紧挨防洪堤，涵闸基础距离防洪堤3m（防洪堤下有军、民用光缆、城市供水等地下建筑物）；下游距离城市污水厂5m。基础设计开挖高程至118.90m，河面正常水位为125.50m。根据施工图纸，基础底部高程至河面高程相差7.60m。

该排涝站涵闸工程难度主要表现在施工环境条件不良、有效施工周期短、为了满足次年的防汛任务做好准备，工期十分紧张，尤其是该涵闸工程基础开挖，是排涝站的施工难点。基础开挖方案原为边开挖边实施支护方案，但在开挖过程中，不断地出现大量的渗水及管涌，经抽水机作业仍无法满足开挖要求。根据现场实际情况，以及工期的要求，工程技术人员重新编制施工组织设计，并请水利专家对方案进行比选、论证，最终采用高压旋喷桩的施工工艺。

2 旋喷桩止水幕墙施工技术

由于大量渗水及管涌，为了尽快完成旋喷桩帷幕确保止水的效果，施工方制定了合理的施工方案，并提出了在施工过程中出现的各种问题，做了详细的安排，并严格控制施工质量。

2.1 施工工艺

根据地质资料，初步判断开挖层有孤石存在，为了加快施工进度，采用100 型地质钻机进行引孔作业。首先在基础外侧，准确标定旋喷桩的施工位置，然后地质钻机就位作业，在预定的深度（基础高程以下5m）内成孔后，高喷注浆机在设计要求的参数下把浆液从喷嘴中喷射出来，形成喷射流，边提升边旋转注浆管，冲击破坏土层，使土颗粒与浆液搅拌混合最终凝结成加固体，加固体与加固体之间相互交联，组成一闭合的地下旋喷帷幕，从而达到防渗止水的目的，并起到支护作用。主要的工艺流程见图1所示：

图1 旋喷桩施工工艺框图

2.2 施工设备机具

施工设备机具见表1。

表1 旋喷桩施工设备机具表

2.3 工艺参数

根据以往的施工经验，结合本工程的地层特性和设计要求，本工程单管旋喷施工工艺参数见表2。

表2 单管旋喷施工工艺参数一览表

2.4 孔位布置

旋喷帷幕是由多个旋喷桩单体相互交联而成，因此在桩位平面布置上必须保证帷幕的连续性（桩径为650mm，桩与桩交叉重叠为50mm）。具体示意图见图2。

图2 某排涝站旋喷桩孔位布置示意图

2.5 旋喷帷幕施工控制

①钻孔前施工员应复核孔位，避免漏钻，孔位偏差<2cm。地质钻机应垂直下钻，成孔后应及时做好孔口保护，并做个标识。高喷注浆钻机应根据标识，精确地调整至孔口位置下钻。②开喷前应进行试喷作业，检查设备和管路系统是否正常，注浆压力的流量是否满足技术要求。③为了防止集中施工对土体的软化作用和对邻桩的破环作用，施工过程中实施2 序孔法。④注浆管钻入土层预定深度后，由下而上进行喷浆作业。施工中，先喷浆后旋转、提升。钻杆的提升和旋转需连续不中断，当需分成数次拆卸注浆管时，拆卸管后再注浆的搭接长度≥0.30m。为了保证旋喷帷幕达到设计的防渗止水效果，在其旋喷桩底部喷浆作业时，适当放慢提升速度或加大注浆压力。⑤喷浆作业中，仔细观察冒浆情况，及时了解土层情况、喷浆的大致效果和喷射技术参数是否合理，并对冒浆妥善处理。施工中冒浆量小于注浆量20%为正常现象。超过20%则为冒浆过大，说明注浆量与有效喷射范围不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需浆量或有效喷射范围过小所致。应提高喷射压力或适当缩小喷嘴孔径。⑥所用水泥浆的水灰比按设计参数规定，不得随意更改。喷射过程中需不断的搅拌浆液使盛浆筒上下左右的浆液均匀，防止水泥浆沉淀。⑦搅拌好的浆液应具有良好的可喷性。根据施工情况，现场总结得出浆液的可喷性与浆液的稠度、外加剂、水灰比及水泥粒径有关。浆液的可喷性可用粘度来评定，粘度用粘度计来测定。若浆液的稠度过大，则可喷性差，容易导致喷嘴及管路堵塞，同时易磨损高压泵，使喷射难以进行。浆液的水灰比越大，则可喷性越好。另外，掺入适量的外加剂、使用粒径细的水泥，也能提高浆液的可喷性。⑧施工中需做好深度、注浆深度、注浆压力、注浆流量、冒浆量的量测和检查工作，并做好原始记录。⑨当最后一根旋喷桩强度达到设计强度的70%时，即开始对靠河侧进行小范围的基坑开挖。当开挖过程中发现局部有管涌时，应停止开挖作业。在管涌的位置，进行加密桩处理后，再进行开挖。同时还要不间断观察周围土体及建筑物的安全，如发现裂缝等现象发生，应停止作业。

3 施工质量保证及安全管理措施

3.1 施工质量的控制

在本次施工中，重点对以下几方面的施工质量进行控制：

①注浆材料：必须使用质量合格的材料，并对材料严加保管，不得淋雨受潮。②孔位：专人负责孔位的放线定位工作，钻孔前需复核孔位，误差≤2cm。同时控制好钻机的垂直下钻。③钻孔、注浆深度和提升速度：必须有原始的钻孔深度和注浆深度及提升速度记录，现场技术人员要核对注浆、钻孔深度和提升速度。④压力和流量的控制：当压力和流量出现异常现象时，必须立即停机检查，处理完毕后方可继续施工。

3.2 施工现场安全管理

首先，在施工前编制基坑开挖专项方案，并由专家安全论证后实施。同时根据方案要求，在施工现场配备专职安全员，对基坑边坡进行24 小时巡视，还要不定时观测基坑周围的建筑物以及土体是否存在裂缝和位移，如发现险情，及时汇报。其次，开工前，应组织工人学习安全知识，并熟知施工过程中存在各种安全隐患。还应对施工设备进行维护，对不合格的产品应立即更换。第三是规范用电，在送电前应检查用电线路的安全，对破损线路等问题应及时进行相应的处理；配电箱、配电盘等设施，应悬挂危险标志，并做到人走闸关。

4 结语

在本工程建设中，旋喷桩经过精心施工，严格养护后，基坑开挖只出现局部微小量的渗水，经抽水机抽水，满足基础施工要求，且边坡稳定未出现蹋方等现象。这是在特定的条件下进行快速性的施工。在后期开挖的过程中证实，幕墙体外形规则，整体连贯，个别部位由于有石块的影响，出现一定量的渗水，经桩加密后，无集中漏点，满足了基础施工的条件，并且符合安全措施要求，达到了预期的效果，不仅加快了工程进度，还节省了施工成本。