高壓旋噴注漿在地基基礎(chǔ)技術(shù)處理中的應(yīng)用

（河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

我國(guó)各類(lèi)地形地貌眾多，在建筑工程施工中經(jīng)常會(huì)遇到漂石和大塊石含量較多的地質(zhì)條件，大多數(shù)情況下，地基處理單位會(huì)選擇注漿的方法來(lái)提高該類(lèi)型地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。隨著地基處理技術(shù)的不斷發(fā)展，施工工藝簡(jiǎn)單、樁身質(zhì)量穩(wěn)定性高的高壓旋噴技術(shù)在該復(fù)雜地質(zhì)條件地基處理中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，且在造價(jià)方面低于其他幾種處理方法。本文主要結(jié)合實(shí)際工程案例對(duì)高壓旋噴注漿工藝的具體施工流程進(jìn)行分析。

1 高壓噴射注漿技術(shù)簡(jiǎn)介

高壓噴射注漿技術(shù)是利用高壓水或高壓漿液形成的高壓射流，沖擊、切割、破碎地層土體，并使水泥漿液與地層土體顆粒相互充填、摻混和凝結(jié)，從而形成樁柱或板墻狀的凝結(jié)體，用來(lái)提高地基防滲或承載能力。通常情況下，依據(jù)噴射形式的不同將高壓噴射注漿技術(shù)分為高壓旋噴注漿、高壓擺噴注漿以及高壓定噴注漿三種形式。這三種高壓噴射注漿形式因采用的噴射設(shè)備和介質(zhì)不同，又可分為單管?chē)娚渥{、雙管?chē)娚渥{以及三管?chē)娚渥{法。高壓噴射注漿中的旋噴注漿技術(shù)主要利用高壓旋轉(zhuǎn)射流對(duì)土體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割的同時(shí)進(jìn)行同步提升作業(yè)，通過(guò)噴射切割與同步提升作業(yè)使土體形成圓柱形態(tài)。該技術(shù)主要應(yīng)用在淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉土、砂土、碎石、卵（碎）石等松散透水地層或填筑體內(nèi)的防滲處理。

2 工程概況

案例工程項(xiàng)目為某電廠基坑防滲項(xiàng)目，項(xiàng)目基坑所處地質(zhì)條件為沖積和洪積混合堆積層，基坑沖積層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)組成主要為砂、卵、礫石夾漂石以及零星大塊孤石，基坑洪積層地質(zhì)組成主要包含碎塊石、漂石以及卵石夾砂土，地質(zhì)下伏基巖則為弱風(fēng)化玄武巖層。電廠基坑防滲項(xiàng)目的地基處理設(shè)計(jì)采用“拉森鋼板樁+懸掛式高壓旋噴防滲墻”措施，基坑軸線(xiàn)全長(zhǎng)105米，基坑防滲技術(shù)采用高壓旋噴注漿技術(shù)中的單管高壓噴射注漿法，設(shè)計(jì)旋噴樁直徑0.6m,設(shè)計(jì)樁孔186個(gè)，平均深度16m，案例項(xiàng)目工程總量2976m。

3 高壓旋噴注漿技術(shù)工藝參數(shù)的選擇

噴射作用應(yīng)用到的水、氣以及漿液的壓力流量參數(shù)、噴漿管提升速度參數(shù)、高壓旋噴裝置的旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)、噴漿管的進(jìn)漿和回漿密度參數(shù)、樁間距和孔直徑參數(shù)以及噴射范圍參數(shù)的選取和設(shè)置直接影響地基處理工程的質(zhì)量和施工成本。通過(guò)以往的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，噴漿的高壓射流壓力與高壓旋噴施工質(zhì)量成正比關(guān)系。

影響高壓旋噴施工的基本參數(shù)是高壓噴漿范圍參數(shù)和有效樁徑參數(shù)，而這兩個(gè)參數(shù)的設(shè)置以施工項(xiàng)目的地質(zhì)條件和被破碎地層的高壓射流壓力為前置條件。通常情況下，高壓旋噴樁的樁徑在80-140cm。本案例中的電廠基坑防滲項(xiàng)目在施工完畢后的后期回填土過(guò)程中，實(shí)際測(cè)得項(xiàng)目有效樁長(zhǎng)18.5m左右，根據(jù)高壓旋噴施工工藝對(duì)樁套搭接的要求，其搭接厚度范圍為15-20cm，樁孔孔距可取65-120cm之間。采用基坑深度和地質(zhì)條件綜合確定旋噴樁的總樁數(shù)、橫向樁間距以及縱向樁間距。通常做法是永久性工程需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試樁，非永久性工程可根據(jù)同類(lèi)型工程進(jìn)行比對(duì)確定，如果沒(méi)有同類(lèi)型工程可參考，仍需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試樁來(lái)最終確定旋噴樁的橫向和縱向樁間距。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)基坑防滲處理的深度在20m以上時(shí)采用單排孔設(shè)計(jì)性?xún)r(jià)比高；當(dāng)基坑防滲處理的深度在20-30m之間時(shí)，既可以采用單排高壓旋噴樁套連接成墻體，也可以采用雙排高壓旋噴樁套連接成墻體；當(dāng)基坑防滲處理的深度在30m以上時(shí)，既可以采用雙排高壓旋噴樁套連接成墻體，也可以采用三排高壓旋噴樁套連接成墻體。

4 單管高壓旋噴施工方法

4.1 高壓旋噴機(jī)械設(shè)備和旋噴材料規(guī)定

高壓旋噴主要機(jī)具設(shè)備包括高壓旋噴機(jī)、單管成孔鉆機(jī)、漿液攪拌容器以及注漿泵等。高壓旋噴作業(yè)的輔助設(shè)備集成系統(tǒng)由3部分組成，分別是操縱控制、高壓管路以及材料存儲(chǔ)。除集成系統(tǒng)外，還包括各類(lèi)連接接頭、機(jī)械閥門(mén)以及各類(lèi)管材等設(shè)備配件。根據(jù)案例項(xiàng)目具體要求，高壓旋噴作業(yè)使用的材料主要是普通硅酸鹽水泥和水組成的混合漿液，其中水和水泥的體積比按1:1設(shè)置，水泥漿液的配置時(shí)間也有嚴(yán)格要求，須在噴射前1小時(shí)內(nèi)配置完成。此外，為了降低漿液噴射過(guò)程中出現(xiàn)噴嘴堵塞的概率，在配置漿液時(shí)要對(duì)大塊砂石進(jìn)行充分過(guò)濾。

4.2 各工序施工做法及技術(shù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

本工程在大面積施工前應(yīng)進(jìn)行試噴，通過(guò)鉆孔的難易程度、注漿壓力、提升速度、注漿量等收集施工數(shù)據(jù)，作為施工控制數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)修正的依據(jù)。

4.2.1 鉆機(jī)成孔

1）樁點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)放。本次工程的樁位測(cè)放選用南方全站儀，依據(jù)建設(shè)單位提供的基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)和設(shè)計(jì)圖紙中各樁位坐標(biāo)進(jìn)行施放作業(yè)。樁位施放完畢后，按照?qǐng)D紙要求做好編號(hào)。

2）在正式成孔鉆進(jìn)前，須檢查鉆機(jī)底盤(pán)水平度是否符合要求，利用水平尺檢查鉆機(jī)水平度和鉆機(jī)垂直度，保證鉆機(jī)導(dǎo)向支架垂直度控制在0.5%以?xún)?nèi)，成樁后的樁位偏差控制在20mm以?xún)?nèi)。

3）在鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中要及時(shí)對(duì)鉆孔深度、是否有漏漿或者塌孔現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)記錄。

4）為確保旋噴漿液順利噴出，要及時(shí)將噴漿管內(nèi)的殘?jiān)脫Q干凈。

5）已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度的鉆孔要及時(shí)測(cè)量并進(jìn)行覆蓋。

4.2.2 高噴灌漿

1）本案例工程采用單管法施工，灌漿方式為從上至下。

2）向鉆孔內(nèi)下設(shè)噴射管之前要在地面試噴射，試噴結(jié)束后對(duì)各類(lèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集整理，待各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行孔底噴射作業(yè)。當(dāng)噴漿管下設(shè)到孔底土地內(nèi)，即可開(kāi)始進(jìn)行噴漿作業(yè)。此外，噴漿作業(yè)需本單位工程師和監(jiān)理工程師驗(yàn)孔合格后方可進(jìn)行。

3）噴漿漿液制備過(guò)程中最重要的材料是水泥，本案例選用普通硅酸鹽水泥，按照水灰體積比1:1配置注漿漿液。噴射作業(yè)中要安排專(zhuān)人進(jìn)行漿液比重等各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量，如果發(fā)現(xiàn)漿液指標(biāo)偏離規(guī)范要求，須立即停止噴射作業(yè)，進(jìn)行漿液配合比檢查。

4）高壓噴漿管下放到孔內(nèi)設(shè)計(jì)深度后，將攪拌好的混合液利用高壓壓入孔底。當(dāng)水泥漿液冒出孔口后提升注漿管，提升的同時(shí)要停止向孔內(nèi)進(jìn)行高壓水和高壓氣體的輸入，但是水泥漿液不停。在噴射過(guò)程中要做好噴射記錄，經(jīng)相關(guān)負(fù)責(zé)人確認(rèn)后方可繼續(xù)進(jìn)行噴漿作業(yè)。高壓注漿泵體與噴漿口的距離應(yīng)小于50m，高壓噴射注漿的正常壓力不能低于20MPa，案例項(xiàng)目的噴射流量規(guī)范要求在每分鐘100L以?xún)?nèi)，噴漿管的提升速度控制在每分鐘30厘米內(nèi)，噴漿管提升過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)速度控制在每分鐘20轉(zhuǎn)左右。高壓噴射注漿過(guò)程中容易發(fā)生埋管現(xiàn)象，為了將其發(fā)生概率降至最低，應(yīng)在噴射作業(yè)中安排專(zhuān)人做好接管和卸管工作，爭(zhēng)取用最短的時(shí)間完成臨時(shí)接管作業(yè)，保障噴射注漿的質(zhì)量。達(dá)到設(shè)計(jì)的噴射壓力后著手進(jìn)行噴射作業(yè)，噴射過(guò)程中須待噴漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行噴漿管提升作業(yè)。當(dāng)噴漿作業(yè)遇到干擾時(shí)，為確保樁身的完整性，應(yīng)第一時(shí)間停止噴漿作業(yè)，立即著手噴射故障的排查，如果發(fā)現(xiàn)噴漿量沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求，要及時(shí)檢查是否影響了成樁直徑，進(jìn)行準(zhǔn)確復(fù)核。如果噴射過(guò)程中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，應(yīng)立即將重新制定的漿液配方上報(bào)監(jiān)理單位。如果出現(xiàn)噴射壓力下降或者樁孔周?chē)蟹瓭{現(xiàn)象，應(yīng)立即停止噴射作業(yè)，進(jìn)行故障檢修，查明原因后方可繼續(xù)施工。為防止樁身直徑達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，單管法噴漿應(yīng)根據(jù)樁孔噴漿量的大小確定是否需要復(fù)噴。高壓噴漿作業(yè)完畢后要及時(shí)提出高壓噴漿管，立即用蒸汽對(duì)噴射管進(jìn)行全方位清洗，防止噴射管水泥漿初凝后影響噴漿口的順暢。連續(xù)施工的兩噴漿樁孔之間的噴射間距不能少于5m，此外，相鄰樁孔噴射注漿時(shí)間間隔要在48h以上。

5）在噴漿作業(yè)中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行漿液配比設(shè)置，并做好各項(xiàng)數(shù)據(jù)的原始資料匯總，每天交接班后由資料員及時(shí)歸檔。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)高壓噴射注漿作業(yè)殘留的漿液和噴射過(guò)程中冒出的漿液要進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的綜合利用，不允許在場(chǎng)地內(nèi)隨意排放。充分利用剩余漿液，不但可以降低施工成本，還具有環(huán)境保護(hù)方面的綜合效益。

5 結(jié)語(yǔ)

采用高壓旋噴注漿技術(shù)施工前，要根據(jù)地質(zhì)條件和注漿設(shè)備等具體條件合理確定施工中的技術(shù)參數(shù)，在保障地基處理效果達(dá)到預(yù)期要求的同時(shí),盡可能降低施工成本，實(shí)現(xiàn)地基處理項(xiàng)目的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。