高壓旋噴鋼筋樁在軟弱地層中的研究應(yīng)用

王海忠

（晉中市水利建筑工程總公司，山西 晉中 030600）

1 概況

壽陽煤層氣熱電聯(lián)產(chǎn)廠外供水工程以蔡莊水庫為供水點，在供水點處建設(shè)補給水泵站1座，并鋪設(shè)補給水管道，由補給水泵站引接至燃機電廠，全長約14.3km。由于補給水泵站建于蔡莊水庫馬家溝，在泵站位置的上游需先建1座擋水圍堰，擋水圍堰及圍堰以下淤泥層修筑1道擋水墻，以截斷水庫來水，保證泵站無水施工及泵站施工人員安全，防止圍堰垮塌。為同時起到防滲和安全要求，圍堰內(nèi)擋水墻的選取尤為重要，旋噴樁可以同時滿足這兩個條件。

2 高壓旋噴鋼筋樁

2.1 工程地質(zhì)情況

擋水圍堰選用馬家溝兩側(cè)黃土作為填筑材料，全長92m，以高出最高水位2m作為圍堰頂高程，底部座落于淤泥層上，地質(zhì)情況自上而下依次為回填黃土、淤泥、細砂、砂巖，其中黃土層平均厚約4m，淤泥層平均厚約2m，細砂層平均厚約4m，水位高出淤泥層約1.8m。

2.2 旋噴樁布孔形式

為提高墻體的整體穩(wěn)定性，利用三角形穩(wěn)定的原理，采用雙排梅花形布孔。

一般高噴臺車噴桿直徑為89~108mm，所用鉆機為XU-300地質(zhì)鉆機，所鉆孔徑在108~127mm即可滿足要求，雖然樁體直徑可達1.2~1.5m，但由于孔徑太小，鋼筋籠無法在成樁前放入孔內(nèi)。根據(jù)所用鉆機的結(jié)構(gòu)特性，綜合考慮地質(zhì)情況、施工速度、水平承載力等因素，宜選用245~300mm的孔徑。結(jié)合工程實際，本工程選用直徑300mm的孔徑。

鉆機選用哪種材料規(guī)格的鉆頭進行鉆孔，與所鉆地層的地質(zhì)構(gòu)成有直接關(guān)系，一般高噴鉆孔所用鉆頭直徑不超過146mm，多為合金、金剛石、復合片等材料構(gòu)成，如果孔徑超過146mm，根據(jù)工程特點及造價，優(yōu)先選用牙輪鉆，此鉆頭適宜鉆各種軟硬地層，且鉆頭規(guī)格多在150~400mm之間。本工程選用直徑300mm的牙輪鉆，在實際鉆孔中取得了良好的效果，其優(yōu)點是耐磨損、鉆進速度快、綜合造價便宜。

2.3 鋼筋籠制作與安裝

由于旋噴鋼筋樁是在已有旋噴灌漿技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要解決滲漏問題，并通過鋼筋籠起到提高樁體水平承載力的作用。為了不影響旋噴樁的質(zhì)量，鋼筋如何布置尤為重要。通過實驗證明，每根鋼筋籠平均放置4根直徑16~18mm的螺紋鋼，中間每隔60～80cm加一道箍筋，箍筋為直徑8mm的圓鋼，高噴孔孔徑300mm，鋼筋籠直徑的大小設(shè)置為220～250mm，規(guī)格為圓形。鋼筋籠頂部與圍堰頂齊平，底部深入基巖1.5m。由于地形原因，每個鋼筋籠的實際長度根據(jù)鉆孔孔深設(shè)定。鋼筋籠在噴孔前先制作完成，鉆孔到設(shè)計深度后，拔出鉆桿，利用鉆機的起吊裝置，將鋼筋籠放入至基巖底部，以保證旋噴樁與基巖有效連接。

3 施工技術(shù)

3.1 放線定孔位

放線定孔位采用全站儀在圍堰軸線上一次性放好，每個孔位上釘入一固定木樁，并每隔10孔放一控制樁，以便施工過程中隨時校對，防止出現(xiàn)漏噴。

3.2 鉆機就位

施工過程中，鉆機操作人員先找到已布好的木樁，在現(xiàn)場技術(shù)人員的指導下，將鉆機移到指定孔位，并將鉆頭對準孔位中心。

3.3 鉆孔

鉆孔采用XU-300型地質(zhì)鉆機鉆孔，鉆頭直徑300mm，開鉆前，鉆機操作人員對鉆機墊平支穩(wěn)，保持鉆桿、鉆頭和孔位在一條中心線上。在鉆進過程中，根據(jù)不同地層合理調(diào)整鉆機油壓、檔位和鉆進速度，并隨時做好地層變化記錄。

3.4 下鋼筋籠

鉆孔到設(shè)計深度后，拔出鉆桿放入鋼筋籠至設(shè)計深度。每根鋼筋籠設(shè)置4根直徑16～18mm的螺紋鋼，中間每隔80cm加一道直徑22～25cm的圓形箍筋，箍筋為直徑8mm的圓鋼。鋼筋籠的長度頂部與圍堰頂齊平，底部深入基巖1.5m，由于地形原因，先按現(xiàn)有鋼筋的長度做好一定數(shù)量的鋼筋籠，再根據(jù)每孔的實際孔深進行鋼筋籠的裁剪。

3.5 高噴臺車就位

下入鋼筋籠后，鉆機移至下一孔位進行鉆孔，高噴臺車移至鉆好的高噴孔上，并進行臺車的固定和孔位的對準，同時檢查水、氣、漿管路是否暢通，下入噴射管至設(shè)計深度。

3.6 高噴灌漿

下噴管結(jié)束后，先進行水泥漿液的攪拌，達到漿液濃度要求后，通過管道送入噴咀，待孔內(nèi)漿液被水泥漿完全置換，孔口有水泥漿流出后，依次通過管道啟動并送入高壓水和壓縮氣，邊噴射灌漿邊旋轉(zhuǎn)提升。同時應(yīng)注意檢測漿液壓力和流量、風量和風壓、水壓和水量、旋轉(zhuǎn)和提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計要求，并做好施工記錄。

3.7 沖洗

當噴管提升到預定高程后，應(yīng)把灌漿管等機具沖洗干凈，管內(nèi)、機內(nèi)不得殘留水泥漿液。

3.8 回填灌漿

高噴灌漿結(jié)束后，由于水泥漿液的沉淀作用，在已灌漿完成孔內(nèi)上部會形成空洞，對旋噴樁的質(zhì)量影響較大，必須及時向孔內(nèi)注入水泥漿液，將其回填飽滿，直至孔內(nèi)漿液不再下降為止。

4 效果分析

通過開挖檢查、位移觀測、鉆孔取芯和壓水試驗可知，高壓旋噴樁在形成連續(xù)防滲墻后，有效截斷了滲流通道，承受住了圍堰水平方向所受的推力，提高了圍堰的整體穩(wěn)定性和安全性，為泵站的順利施工創(chuàng)造了有利條件。