淺析高壓旋噴樁在堤防除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

敖翔

摘要： 隨著流溪河大坳攔河壩建成蓄水后，通過堤防防洪整治工程達(dá)到了防洪護(hù)岸、防災(zāi)減災(zāi)、園林景觀、河岸生態(tài)建設(shè)、生產(chǎn)生活保護(hù)、城市與人文環(huán)境綜合提升的重要目的。由于堤防沿線地質(zhì)情況較為復(fù)雜，加上天氣頻繁變化，堤防部分區(qū)域出現(xiàn)了滲透、管涌、甚至滑坡的現(xiàn)象，對(duì)于堤防工程的防護(hù)工程帶來一定的難度。因此，本文通過高壓旋噴樁在堤防除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用，結(jié)合施工現(xiàn)場技術(shù)及管理成果的分析，簡要描述了高壓旋噴樁對(duì)堤防軟基改善中起到的重要作用。

Abstract： With the completion of the dam of Liuxi River， the embankment flood prevention and rectification project has achieved the important objectives of flood prevention and protection， disaster prevention and reduction， landscaping， river bank ecological construction， production and living protection， and comprehensive improvement of the urban and human environment. Due to the complicated geological conditions along the embankment and the frequent changes in the weather， some areas of the embankment have seen phenomena such as infiltration， piping surges and even landslides， which has brought certain difficulties to the protection works of embankments. Therefore， in this paper， the application of high-pressure jet grouting piles in the reinforcement of embankments is combined with the analysis of the construction site technology and management results， and the important role of high-pressure jet grouting piles in the improvement of embankment soft ground is briefly described.

關(guān)鍵詞： 高壓旋噴樁；堤防除險(xiǎn)加固；應(yīng)用措施

Key words： high pressure jet grouting pile；dike reinforcement；application measures

中圖分類號(hào)：TV871 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）17-0133-02

0 引言

高壓噴射灌漿是采用鉆孔，將裝有特制合金噴嘴的注漿管下到預(yù)定位置，然后用高壓水泵或高壓泥漿泵（20～40MPa）將水或漿液通過噴嘴噴射出來，沖擊破壞土體，使土粒在噴射流束的沖擊力、離心力和重力等綜合作用下，與漿液攪拌混合。待漿液凝固以后，在土內(nèi)就形成一定形狀的完整樁體。主要特點(diǎn)是：可提高并保持地基的抗剪強(qiáng)度，達(dá)到防滲固結(jié)的作用。實(shí)踐證明，砂類土、黏性土、黃土和淤泥等軟基地層均能進(jìn)行噴射加固，效果較好。

1 案例分析

流溪河位于中國廣州市從化區(qū)的西北部，是由眾多溪流匯集而成。由于溪流河堤段堤線彎曲，迎流頂沖段較多，近年來極端天氣出現(xiàn)頻率增加，自2014年“5.23”洪水后，大坳攔河壩至龜嘴橋段堤防出現(xiàn)滲透、管涌、甚至滑坡，嚴(yán)重危及堤防的安全，為確保堤防整體穩(wěn)定、滲流穩(wěn)定的情況下，決定對(duì)該堤段基礎(chǔ)進(jìn)行高壓旋噴樁和粘土灌漿加固處理。除險(xiǎn)加固范圍總廠10.0km，需要防滲處理段長度為4.011km，加固方案中設(shè)計(jì)旋噴樁樁徑為600mm，單排布置，間距450mm，利用高壓漿液，噴射沖切破壞土體，加固質(zhì)量好、施工速度快、成本低。

2 高壓旋噴樁的實(shí)際加固原理分析

對(duì)于高壓旋噴樁而言，在地基加固中，主要使用的材料為水泥漿，采用鉆機(jī)設(shè)備，在土層設(shè)計(jì)深度中設(shè)置注漿管，并利用高壓注漿泵，對(duì)水泥漿進(jìn)行噴出處理，然后針對(duì)注漿管進(jìn)行旋轉(zhuǎn)與提升處理，部分細(xì)小的土壤顆粒會(huì)隨著水泥漿流到地面，而其他土壤顆粒會(huì)在高壓噴射的沖擊力作用之下，受到離心力與重力的影響，形成水泥漿與軟土之間的膠東混合，在固化之后，會(huì)形成強(qiáng)度較高的樁體結(jié)構(gòu)。在施工工作中，高壓噴射流會(huì)形成較高的噴射力，而在噴射力的作用之下，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞。主要因?yàn)楦邏盒龂姷膰娚渌俣容^快，壓力很高，通常情況下，壓力在20MPA以上。且在噴射期間，能夠切削土體，并促進(jìn)水泥漿的滲透，形成一定的加固力。

高壓噴射環(huán)節(jié)中，可以將水泥漿作為主要的固化劑結(jié)構(gòu)，在與軟土之間發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)之后，產(chǎn)生硅酸鈣成分、硅鋁酸鈣成分等。對(duì)于軟土結(jié)構(gòu)而言，滲透性很差，在與水泥漿之間相互融合之后，需要半個(gè)月的時(shí)間才能相互固化，在一個(gè)月之后強(qiáng)度有所提升，在三個(gè)月的時(shí)候，能夠形成穩(wěn)定的強(qiáng)度。因此，在施工中可以將三個(gè)月的施工強(qiáng)度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。使用高壓旋噴樁施工工藝技術(shù)開展施工活動(dòng)，由于旋噴期間會(huì)產(chǎn)生一定的離心作用，導(dǎo)致樁新結(jié)構(gòu)的密度降低，強(qiáng)度也有所降低，而外圍的密度很高，強(qiáng)度也很大，進(jìn)而形成了三維約束受力的結(jié)構(gòu)，一般情況下，在高壓旋噴樁的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之后，不僅能提升強(qiáng)度，還能增強(qiáng)防滲效果，滿足當(dāng)前的堤防除險(xiǎn)加固工作要求。

3 高壓旋噴樁在堤防除險(xiǎn)加固中應(yīng)用措施

在上述案例中堤防除險(xiǎn)加固施工期間，合理使用高壓旋噴樁工藝技術(shù)，制定完善的施工方案，確保在加固施工中，提高整體工程的施工建設(shè)水平，優(yōu)化施工模式與結(jié)構(gòu)，滿足當(dāng)前的發(fā)展需求。具體措施為：

3.1 制定完善的加固施工方案

在高壓旋噴樁加固施工工作中，可以使用單排樁施工方式，將樁的直徑控制在0.5m左右，相互之間的距離控制在0.41到0.46m之間，確保樁端能夠與石灰?guī)r的底部相互接近，形成良好的施工模式。通常情況下，在高壓旋噴樁加固施工工作中，主要使用33級(jí)的硅酸鹽水泥材料，要求在施工之后一個(gè)月的時(shí)候，強(qiáng)度可以達(dá)到1.6MPA左右。且在高壓旋噴樁施工之后，可以形成滲透系數(shù)在9-6cm/s左右的防滲墻體。

在高壓旋噴樁施工的過程中，需將設(shè)計(jì)參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)容，同時(shí)要將水泥漿水灰控制為1：1。高壓旋噴的噴射壓力設(shè)計(jì)為21MPA，噴嘴的直徑控制在2mm左右，噴嘴的數(shù)量為1個(gè)。在此期間，還需將噴嘴的提升速度控制為200mm/min。

3.2 施工注意事項(xiàng)

施工前，全面清理施工現(xiàn)場，確保工作面沒有障礙物，且注明地下障礙物實(shí)際位置并進(jìn)行嚴(yán)格的管理，其次在樁頂位置應(yīng)合理設(shè)計(jì)45cm左右厚度的砂墊層，根據(jù)施工圖紙的要求設(shè)置樁位定位軸線，從而保證鉆機(jī)順利操作。

第一，鉆機(jī)就位需根據(jù)事先測量的樁位，使得鉆機(jī)位置準(zhǔn)確，然后將鉆頭與樁位相互對(duì)準(zhǔn)，將偏差控制在4cm左右。在此期間，需針對(duì)機(jī)臺(tái)進(jìn)行調(diào)平處理，然后利用線垂針對(duì)機(jī)身進(jìn)行合理的調(diào)整，將誤差控制在1%以內(nèi)。鉆機(jī)就位后，利用低壓試水實(shí)驗(yàn)的方式實(shí)施工作，將壓力控制在0.6MPa左右，同時(shí)檢查噴嘴的通暢性，使得壓力控制在合理范圍之內(nèi)。

第二，水泥漿配置需根據(jù)鉆機(jī)移位情況，按照設(shè)計(jì)的配置要求，合理處理水泥漿。將水加入桶中，然后將水泥與外摻劑融合在一起，導(dǎo)入機(jī)械中處理，攪拌20分鐘左右，然后擰緊閥門。在此期間，需將篩網(wǎng)的孔徑設(shè)計(jì)在0.9m左右，過濾之后融入漿液池中，然后利用濾網(wǎng)過濾的方式進(jìn)行處理，在第二次過濾之后，將其融入漿液桶中，以此形成良好的處理機(jī)制。

第三，插管設(shè)置需合理采取單管、雙管、三管方式，鉆孔完畢后將鉆孔與插管融合在一起，實(shí)現(xiàn)第二道工序。當(dāng)?shù)谝欢毋@入土中，使用噴射管實(shí)現(xiàn)噴射與振動(dòng)貫入等工作。同時(shí)要啟動(dòng)鉆機(jī)機(jī)械，處理高壓泥漿，在低壓輸送的情況下，利用鉆桿沿著導(dǎo)向桿進(jìn)行振動(dòng)處理，在射流成孔的情況下，實(shí)現(xiàn)下沉工作，且在樁底負(fù)荷施工設(shè)計(jì)要求的情況下，觀察工作電流，明確額定值數(shù)據(jù)信息，以此提升高壓旋噴樁的施工水平。

第四，根據(jù)實(shí)際需要提升噴漿管，如果噴漿管下沉到施工設(shè)計(jì)的深度，就要停止鉆進(jìn)處理，如果旋轉(zhuǎn)沒有停止，就要控制壓力在30MPa左右，且在底部噴漿30s之后，進(jìn)行噴漿與旋轉(zhuǎn)，根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求與試驗(yàn)樁參數(shù)等，嚴(yán)格控制注漿管的提升速度。

第五，如果旋噴管在提升過程中的高程與樁頂位置接近，就應(yīng)在樁頂以下1m左右位置進(jìn)行處理，慢慢地提升旋噴，旋噴數(shù)分鐘之后，向上慢慢地提升，直到樁頂位置。在此期間，還需實(shí)現(xiàn)重復(fù)噴漿工作，在噴漿工作完成之后，分析析水作用，使其可以產(chǎn)生凝固收縮，促進(jìn)結(jié)體樁頂出現(xiàn)凹陷的現(xiàn)象，開展水泥漿的管理工作。

3.3 質(zhì)量檢驗(yàn)工作措施

為了能夠更好地檢驗(yàn)施工質(zhì)量，需采取鉆芯檢測與水泥土強(qiáng)度測試的方式解決問題，在合理管理的情況下，創(chuàng)建多元化的管理機(jī)制，全面提升管控水平，使得施工質(zhì)量符合工作規(guī)定。

第一，鉆芯檢測措施分析。鉆芯檢測需根據(jù)總樁數(shù)量進(jìn)行處理，使用抽樣檢查方式，抽樣檢測數(shù)量控制在1.5%左右，在取芯測試的過程中，得到準(zhǔn)確的結(jié)論。且在施工后的一個(gè)月左右，合理開展垂直檢測工作，嚴(yán)格管理鉆芯的完整性與均勻性，合理判斷實(shí)際的固結(jié)程度，提高整體性，加長長度，確保鉆芯的質(zhì)量符合工作要求。

第二，水泥土強(qiáng)度測試措施。為了開展質(zhì)量檢驗(yàn)活動(dòng)，嚴(yán)格分析水泥土的固化效果，開展鉆芯的送樣檢測工作，在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)切削制樣工作，在抗壓強(qiáng)度檢測的情況下，評(píng)價(jià)施工結(jié)構(gòu)是否能夠適合工程的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，鉆芯測試還需制定完善的測試方案，明確樁體結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度特點(diǎn)與平均值，使得平均值大于1.5MPa的數(shù)據(jù)值，以此提升整體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

第三，水泥土滲透系數(shù)的測試措施。在測試水泥土滲透系數(shù)的過程中，合理研究鉆芯樣品，在滲透性實(shí)驗(yàn)的支持下，使用常水頭的實(shí)驗(yàn)方式解決問題，提升測試管理工作效果，滿足當(dāng)前的要求。通常情況下，需將水泥土的參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的質(zhì)量問題，采取合理的措施解決問題，在嚴(yán)格分析與控制的情況下，通過科學(xué)方式提高堤防除險(xiǎn)加固工程的施工質(zhì)量[1]。

3.4 施工原材料質(zhì)量管理

施工原材料管理需制定完善的高壓旋噴樁的施工方案，健全管理工作制度，在一定程度上，能夠全面提升高壓旋噴樁的施工水平。且明確具體的施工目的與要求，創(chuàng)建多元化的管控體系。一方面，在施工材料采購環(huán)節(jié)中，創(chuàng)建質(zhì)量管理機(jī)制，明確施工原材料質(zhì)量要求，在嚴(yán)格管理的情況下，通過質(zhì)量檢測，篩選最佳的施工材料。在此期間，還需嚴(yán)格管理原材料的費(fèi)用，在質(zhì)量符合要求的情況下，能夠合理降低施工費(fèi)用，提高施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，在施工材料質(zhì)量管理期間，應(yīng)明確高壓旋噴樁工藝技術(shù)對(duì)于材料的要求，使得材料規(guī)格能夠符合國家的規(guī)范，且在施工中，創(chuàng)建現(xiàn)代化與多元化的管理機(jī)制，全面提升整體工程的施工水平，滿足當(dāng)前的發(fā)展需求[2]。

3.5 機(jī)械質(zhì)量的管理措施

在機(jī)械質(zhì)量管理工作中，應(yīng)制定完善的管理方案，明確機(jī)械的使用要求，促進(jìn)高壓旋噴鉆頭質(zhì)量符合工作規(guī)定，全面提升整體機(jī)械的施工質(zhì)量與水平，在一定程度上，能夠通過科學(xué)方式解決當(dāng)前的堤防除險(xiǎn)加固等質(zhì)量問題，加大質(zhì)量管理工作力度，創(chuàng)建現(xiàn)代化的機(jī)械管理體制，全面優(yōu)化管理工作方式，促進(jìn)工程質(zhì)量的提升[3]。

4 結(jié)語

在堤防除險(xiǎn)加固中采取高壓旋噴樁加固方式，應(yīng)做好原材料質(zhì)量的管理工作，創(chuàng)建多元化的管體制，明確各方面機(jī)械質(zhì)量的要求，創(chuàng)建先進(jìn)的管理體系，全面提升高壓旋噴樁質(zhì)量，創(chuàng)建堤防除險(xiǎn)加固工作模式，全面優(yōu)化施工模式的管理體系，促進(jìn)攻關(guān)組良好實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟維軍.高壓旋噴樁施工[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（8）：124.

[2]韓東，趙雪，丁潤華.高壓旋噴樁施工工藝[J].油氣田地面工程，2015（4）：80-81.

[3]張光莉.淺議高壓噴射灌漿技術(shù)的應(yīng)用[J].陜西水利，2016（1）：176-177.