高壓旋噴技術在引黃閘基礎處理中的應用

侯旻，魏驍

（1.山東黃河勘測設計研究院，山東濟南 250014；2.魯控水務發(fā)展集團有限公司，山東濟南 250014）

高壓旋噴技術在引黃閘基礎處理中的應用

侯旻1，魏驍2

（1.山東黃河勘測設計研究院，山東濟南 250014；2.魯控水務發(fā)展集團有限公司，山東濟南 250014）

以簸箕李引黃閘為例，闡述了深層攪拌樁技術在加固“老口門”閘基的局限性，提出了采用高壓旋噴樁技術處理這種地基的可行性。

引黃閘；高壓旋噴樁；地基處理；工程施工

新建簸箕李引黃閘位于黃河下游山東省惠民縣境內(nèi)，黃河簸箕李險工新5#～3#壩之間，相應左岸臨黃堤樁號207+490處，設計引水流量為75 m3/s；兩聯(lián)6孔鋼筋混凝土箱式涵洞，每孔凈寬、凈高均為3.0 m。涵洞全長91.0 m，共分9節(jié)，首節(jié)涵洞長11.0 m，其余8節(jié)均長10.0 m。上游設5.0 m長拋石槽，15.0 m長黏土鋪蓋；下游布置長16.0 m的消力池，13.0 m長的漿砌塊石和16.0 m長的干砌塊石海漫，5.0 m長的拋石槽。

1 地質(zhì)情況

從地質(zhì)剖面圖看出，閘址部分座落在歷史“老口門”（歷史上曾決口、出險并且搶險過的位置）上，特別是閘首左側A1鉆孔揭露出的②、①-4、①-5等土層含大量腐殖質(zhì)、樹皮、木塊、塊石、碎石等，估計為當時堵口的料物。

勘探深度內(nèi)，上部主要揭露地層為人工堆積（Qr）地層，主要為黃河大堤及堤后淤背區(qū)；下部揭露均為第四系全新統(tǒng)沖積堆積（Q4al）地層，巖性主要有砂壤土、淤泥質(zhì)砂壤土、壤土、裂隙黏土。在高程8～16m（黃海高程，下同）之間有一層厚度不等人工拋石層，估計為當時決口搶險時拋料所致。

2 閘基處理設計

閘首底板高程14.20 m，閘首地基應力最大值151.2 kPa，地基沉降量0.34 m。根據(jù)地質(zhì)資料，擬定閘首位置大部分坐落在第②層淤泥質(zhì)壤土上，地基承載力較低,采用水泥土攪拌樁進行加固。樁徑采用0.6 m，梅花型布置，順水流方向間距1.08 m，垂直水流方向間距為1.1 m，每聯(lián)閘首底部布置114棵，共布置228棵，置換率為23.7%，樁長9.2～11.07 m，樁端置于⑤層裂隙黏土中，樁底高程4.0 m。

該工程地基處理采用單鉆頭攪拌樁基方案。施工中在閘首左上角及上游翼墻部位的水泥土攪拌樁施工中，鉆機下鉆至高程13 m左右時，無法鉆探，鉆機提出時鉆頭脫落。鉆機鉆深無法達到設計深度。鑒于以上情況，剩余的92棵樁，采用攪拌樁方案難以實施。經(jīng)對地層進行分析，確定將剩余的攪拌樁調(diào)整為高壓旋噴樁。

3 高壓旋噴樁設計

依據(jù)《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規(guī)范》（DL/T5200-2004），在粉土層中高壓旋噴樁的28 d單軸無側限抗壓強度為0.5～3.0 MPa。結合以往施工經(jīng)驗和本工程的地質(zhì)條件，本次設計高壓旋噴樁的28 d單軸無側限抗壓強度應不小于2.0 MPa，同原攪拌樁強度要求一致。旋噴樁的樁底深入到第⑤層裂隙黏土中，第⑤層土的標貫擊數(shù)最大值為12.6、最小值為6.4、平均值為9.6，黏性土中標貫擊數(shù)為6＜N＜10時，雙管法高壓旋噴樁的直徑宜選用0.7～1.1 m?？紤]該工程的地質(zhì)條件及閘底板下不同樁型受力均勻性，剩余的92棵樁變更為高壓旋噴樁加固，有效樁徑仍采用0.6 m，樁徑、樁長、樁間距及置換率，均與水泥土攪拌樁加固相同。

閘室及上游翼墻復合地基承載力特征值應不小于180.45 kPa,其單樁豎向承載力標準值應不小于186.78 kN。水灰比1∶1，具體水灰比值施工時根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。

3.1 主要技術參數(shù)

高壓旋噴樁的主要設計參數(shù)建議如下：

1）采用雙管法進行施工；

2）樁身的28 d單軸無側限抗壓強度大于2.0 MPa；

3）主要技術參數(shù)：高壓水泥漿壓力35.0～38.0 MPa，流量為70～80 L/min；壓縮氣壓力為0.6～0.8 MPa，氣量60～80 m3/h；漿液采用P·O42.5級的普通硅酸鹽水泥攪制，水灰比1∶1；提升速度：Ⅰ序孔、Ⅱ序孔高程9.5 m以上均為10～15 cm/min，高程9.5 m以下均為8～10 cm/min；旋轉(zhuǎn)速度為12～15 n/min；施工采用鉆機鉆孔，孔斜率<1%。

4）高壓旋噴樁有效樁徑不小于0.6 m；

5）施工前進行高壓旋噴灌漿現(xiàn)場試驗，根據(jù)試驗確定灌漿的方法、驗證設計參數(shù)、漿液性能要求。

3.2 施工技術要求

1）定孔位。在定孔位時，一定嚴格按照設計放樣定位，其誤差不大于2.0 cm，并用木樁固定。

2）造孔。把鉆機移至鉆孔位置，對準孔位用水平尺保持機臺水平，立軸垂直、墊牢機架、鉆機的垂直度須滿足精度要求，經(jīng)技術人員驗測合格后方可開鉆。如發(fā)現(xiàn)鉆機傾斜，則停機找平后再開鉆。鉆孔過程中遇石塊，現(xiàn)場技術人員和監(jiān)理應詳細記錄高程和鉆孔情況?；匦@難以進尺時，應采用錘擊、沖擊等方法進行鉆孔。鉆進過程中，遇到異常情況及時查明原因，采取相應措施，對地層變化、顆粒大小、硬度等要詳細記錄，鉆孔結束后，由技術人員進行質(zhì)量檢查，合格后方可移位進行下一個孔的鉆進。

3）下噴射管。將噴射臺車移至成孔處，先在地面進行漿、氣試噴試驗，檢查各項工藝參數(shù)符合設計要求后將噴射管下至設計深度，經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)檢人員檢查認可后方可進行高噴灌漿施工，噴射過程中如遇特殊情況，如漿壓過高或噴嘴堵塞等，應將噴射管提出地面進行處理，處理好后再進行施工。

4）漿液制備。灌漿漿液采用純水泥漿，按水灰比1∶1進行漿液攪制，在制漿過程中應隨時測量漿液比重，每孔高噴灌漿結束后要統(tǒng)計該孔的材料用量。漿液用高速攪拌機攪制，拌制漿液必須連續(xù)均勻，攪拌時間不小于30 s，一次攪拌使用時間宜控制在4 h以內(nèi)。

5）噴射提升。當噴射管下至設計深度，開始送入符合要求的漿、氣，待注入漿液冒出孔口時，按設計的提升方式及速度自下而上提升，直至提升到設計的終噴高程。

6）回灌。噴射結束后，隨即在噴射孔內(nèi)進行靜壓充填灌漿，直到漿面不再下沉為止，保證旋噴樁固結后樁頂標高，回灌漿液一般采用鄰孔高噴冒漿靜壓充填。

7）工藝參數(shù)及注意事項。高壓噴射灌漿屬于基礎工程施工，在施工前或施工初期，宜進行現(xiàn)場灌漿試驗，確定旋噴速度、拉升速度、噴射壓力和噴射量，驗證工程施工詳圖設計和施工組織設計，調(diào)試運行鉆孔灌漿施工系統(tǒng)，驗證合理的機械設備與人員配置。

在施工過程中注意的事項有：在下入或拆卸噴射管時，應采取措施防止噴嘴堵塞；灌漿過程中，采取措施保證孔內(nèi)漿液上返暢通，避免造成地層劈裂或地面抬動。

4 實施情況及效果

高壓旋噴樁施工從2014年12月24日至2015年01月20日，歷時28 d，施工進展較為順利。雖在塊石地層有進尺慢、跳鉆現(xiàn)象，但采用錘擊越過該層后，再無特殊情況發(fā)生；噴射過程中，無長噴頭和噴管現(xiàn)象發(fā)生。施工過程中，設計代表、監(jiān)理、監(jiān)督各方對高壓旋噴實施現(xiàn)場指導旁站，施工隊伍嚴格按設計要求進行施工，經(jīng)現(xiàn)場荷載試驗檢測，單樁豎向抗壓承載力特征值為188.5 kN，復合地基承載力特征值為208 kPa，滿足設計要求。

實踐證明，采用高噴技術對“老口門”閘基進行處理，技術可行，加固效果可靠，可供類似工程參考。

（責任編輯 趙其芬）

F426.91

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1009-6159（2016）-12-0012-02

2016-05-11

侯旻（1989—），男，助理工程師