干船塢防滲施工中的高壓旋噴技術(shù)

張川 中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司

1.工程概況

馬來(lái)西亞新山MMHE3號(hào)干船塢項(xiàng)目中，主要含土建標(biāo)和機(jī)電標(biāo)兩部分，總體上工程建設(shè)規(guī)模較大。土建標(biāo)中，干船塢是重點(diǎn)施工內(nèi)容，采取的是350m×80m×14m規(guī)格形式。除主體外，還含有大量附屬施工作業(yè)內(nèi)容，如塢尾卸貨區(qū)、泵房的防水堰、閘門(mén)底部疏浚作業(yè)等。機(jī)電標(biāo)所含內(nèi)容則有擋水塢門(mén)、泵房以及管線等多個(gè)部分。

2.地質(zhì)特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果，本項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)地層主要分為7類(lèi)，1～7類(lèi)具體作如下分析：

1層以沖填土為主，含大量粉細(xì)砂，以陸域場(chǎng)地的分布最為廣泛，此部分平均厚4m，較特殊的是該處為地下水變動(dòng)帶，因此伴隨水位的改變，從而帶來(lái)地質(zhì)條件的變化。2層以稍密狀粉土為主，含量較大的是粉質(zhì)黏土，平均厚1.39m。3層以軟土為主，含量最豐富的為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，此部分平均厚3.58m。4層主要以砂土和粉土為主，此部分地層的平均厚度約6m。5層以豐富的粉質(zhì)黏土為主，平均厚度4.37m。6層以粉土夾粉砂為主，該地層分布最為廣泛的是粉質(zhì)黏土，平均厚4.35m。7層主要為密實(shí)狀中砂，部分區(qū)域含有少量粗砂。

3.高壓旋噴技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

干船塢防滲工程中，選擇合適的技術(shù)對(duì)于整體施工效果的影響較大?；谏鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)干船塢的防滲水平提出更高要求，僅憑借傳統(tǒng)的防滲施工技術(shù)已經(jīng)難以達(dá)到現(xiàn)階段的防滲要求，此背景下選擇更為合適的施工技術(shù)極具必要性，根據(jù)現(xiàn)階段的行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，以高壓旋噴技術(shù)的應(yīng)用較為良好，為最佳選擇。從該技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)看，其在高壓環(huán)境中形成流體沖擊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)待處理區(qū)域結(jié)構(gòu)的強(qiáng)有力沖擊，破壞原狀態(tài)后使其與旋噴的漿液有效接觸，經(jīng)過(guò)充分的混合與攪拌后進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組，在填充擠壓等一系列作用下增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與緊密性，待漿液滿足強(qiáng)度要求后，即可發(fā)揮出優(yōu)良的防滲效果。

根據(jù)當(dāng)前的干船塢施工狀況，選取高壓旋噴技術(shù)可完全滿足本項(xiàng)目防滲要求，該技術(shù)的應(yīng)用可充分發(fā)揮出漿液的性能優(yōu)勢(shì)，與原地基接觸并混合后形成穩(wěn)定性高、強(qiáng)度良好的壩基，可有效抵御使用過(guò)程中高壓的影響，以免因壓力過(guò)大而引發(fā)壩基滲漏問(wèn)題。結(jié)合近年來(lái)的干船塢施工狀況來(lái)看，高壓旋噴技術(shù)已經(jīng)取得廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，由于技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，為高壓旋噴技術(shù)提供了更可靠的技術(shù)支持，其應(yīng)用效果也逐步得到改善。高壓旋噴技術(shù)最初主要被應(yīng)用于松散土質(zhì)條件中，或是在大量細(xì)顆粒地質(zhì)環(huán)境中也具有較好的應(yīng)用效果；當(dāng)前，其技術(shù)水平逐步提高，因此應(yīng)用場(chǎng)景也得以擴(kuò)寬，如在覆蓋地質(zhì)層等環(huán)境中也具有適應(yīng)性。

4.高壓旋噴試驗(yàn)與施工

高壓旋噴技術(shù)是現(xiàn)階段建筑領(lǐng)域的主流形式，其結(jié)合了靜壓注漿原理，是基于傳統(tǒng)高壓水射技術(shù)而衍生出的全新技術(shù)。其主要作用機(jī)制是：確定待加固地層，以設(shè)計(jì)深度為準(zhǔn)將注漿管置于其中，運(yùn)行注漿設(shè)備，全程維持高壓的注漿狀態(tài)，高性能混合料進(jìn)入其中將與土體發(fā)生作用，經(jīng)充分混合后形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，整體強(qiáng)度得以提高。從技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，其在軟土地基中較為合適，可帶來(lái)良好的加固效果。相較于常規(guī)加固技術(shù)而言，高壓旋噴技術(shù)在施工中擾動(dòng)性小，可實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境的有效保護(hù)，施工更為便捷，正好與環(huán)保工程理念相符。

4.1 注漿工藝要求

（1））施工全程均維持360°高壓旋噴狀態(tài)，在此環(huán)境下達(dá)到防滲加固的效果。（2）設(shè)置有φ1m的塢口旋噴樁，其均采取的是雙排樁的布設(shè)方式，具體參數(shù)為孔距0.7m，排距0.5m。（3）采取的是分步施工的方式，具體為I序孔和II序孔。（4）選擇42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，將其作為拌制的主要原材料，水灰比1：1。（5）滲透系數(shù)＜1×10-6cm/s。

4.2 施工工藝流程及質(zhì)量控制

（1）鉆機(jī)就位：根據(jù)施工要求選擇相適應(yīng)的鉆機(jī)設(shè)備，將其置于指定孔位處，調(diào)整好鉆桿姿態(tài)，使其與樁位中心對(duì)齊。

（2）鉆進(jìn)成孔：全程鉆機(jī)都要具有足夠的穩(wěn)定性，嚴(yán)格控制垂直度偏差，其不可大于5‰，在滿足此要求后方可正式鉆進(jìn)。此過(guò)程中加強(qiáng)檢測(cè)，實(shí)時(shí)掌握孔的垂直度情況。

（3）置入噴射管；當(dāng)形成符合要求的孔洞后，轉(zhuǎn)移噴射臺(tái)車(chē)使其就位，經(jīng)過(guò)試噴的方式調(diào)整設(shè)備，全面檢查機(jī)械管子的通暢情況，無(wú)誤后將噴射管置入孔內(nèi)，使其完全到達(dá)指定深度處。

（4）混合料配制：依據(jù)上述所提的拌制工藝要求生產(chǎn)混合料，可選擇高速攪拌機(jī)，當(dāng)選用此設(shè)備時(shí)持續(xù)攪拌時(shí)間至少達(dá)到30s，為滿足注漿用量要求，儲(chǔ)漿桶容積至少達(dá)500L。由于漿液易發(fā)生沉淀現(xiàn)象，為解決此問(wèn)題需在桶內(nèi)配置攪拌裝置。加強(qiáng)對(duì)漿液比重的檢驗(yàn)，每間隔15min便執(zhí)行一次。

（5）噴射作業(yè)：檢驗(yàn)噴射管的位置，在滿足設(shè)計(jì)深度要求后方可噴射漿液，此過(guò)程中密切關(guān)注孔口狀態(tài)，若該處出現(xiàn)返漿現(xiàn)象則及時(shí)運(yùn)行旋噴裝置，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)節(jié)提升機(jī)轉(zhuǎn)速，加強(qiáng)對(duì)進(jìn)漿比重的檢驗(yàn)，靈活改變工藝參數(shù)，最終完成旋噴作業(yè)。

（6）補(bǔ)漿回填：經(jīng)過(guò)噴射施工后，部分區(qū)域的處理效果欠佳，此時(shí)需及時(shí)補(bǔ)漿回填，此過(guò)程中所用設(shè)備為注漿泵，在其作用下向孔內(nèi)注入適量漿液，檢驗(yàn)漿面的情況，若不再發(fā)生下沉即可。

4.3 特殊情況的處理

（1）施工中加強(qiáng)質(zhì)量控制，要求孔口返漿量能夠維持在20%的水平，若出現(xiàn)返漿量異常的情況，需查明原因并采取處理措施。

（2）針對(duì)水嘴堵塞現(xiàn)象，需暫停施工作業(yè)，順利疏通后再次噴射。

（3）噴管下沉遇到阻礙而難以達(dá)到指定深度時(shí)，需掃孔，將內(nèi)部雜物清理干凈后再次噴漿。

（4）部分施工區(qū)域高差明顯，可采取多級(jí)送漿的方式。

（5）施工中設(shè)備異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)暫停作業(yè)，安排專(zhuān)業(yè)維護(hù)人員排除故障，恢復(fù)施工時(shí)應(yīng)注重與前段的關(guān)系，即形成的搭接長(zhǎng)度至少要達(dá)到50cm。

（6）做好對(duì)孔口返漿的收集工作，檢驗(yàn)其質(zhì)量情況，若含沙量過(guò)大則不具備使用價(jià)值，此時(shí)應(yīng)廢棄處理。

5.質(zhì)量檢查與效果評(píng)價(jià)

5.1 檢查內(nèi)容

（1）強(qiáng)度方面的性能；（2）抗?jié)B方面的性能；（3）總體防滲方面的性能。

5.2 檢查方法

（1）開(kāi)挖檢查：結(jié)束施工作業(yè)后，從中選取具有代表性的區(qū)域，通過(guò)開(kāi)挖的方式檢驗(yàn)其質(zhì)量情況。

（2）鉆芯取樣：在成型的結(jié)構(gòu)上鉆取芯樣，為之展開(kāi)力學(xué)性能試驗(yàn)，相較于開(kāi)挖檢查的方式，其對(duì)于結(jié)構(gòu)的損傷相對(duì)較小。

（3）圍井注水試驗(yàn)：設(shè)置圍井（通常采取的是以3～5個(gè)單位為間隔依次設(shè)置的方式，面積約3m2），在此基礎(chǔ)上展開(kāi)注水試驗(yàn)，從而檢測(cè)抗?jié)B能力。

5.3 效果評(píng)價(jià)

（1）強(qiáng)度：?jiǎn)挝蛔⑷肓窟_(dá)到600kg/m，通過(guò)取樣結(jié)果可以得知，28d抗壓強(qiáng)度較為良好，均超過(guò)設(shè)計(jì)方案中所提出的1.5MPa。

（2）抗?jié)B性能：選擇的是圍井注水試驗(yàn)的方式，求得其滲透系數(shù)約10～6cm/s，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）整體防滲效果：通過(guò)開(kāi)挖的方式全方位檢驗(yàn)圍堰、塢口等區(qū)域，各處都形成較完整的止水帷幕，施工效果較為良好。

6.結(jié)束語(yǔ)

綜上，基于高壓旋噴樁技術(shù)的應(yīng)用，可解決砂土地層穩(wěn)定性不足的問(wèn)題，水泥漿液通過(guò)與待加固區(qū)域內(nèi)土體的充分混合，形成穩(wěn)定性較好的整體結(jié)構(gòu)?；颈疚膶?duì)干船塢防滲加固工程實(shí)例的分析得知，以現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況為準(zhǔn)確定合適的工藝參數(shù)，加強(qiáng)對(duì)各道工序的質(zhì)量控制，最終施工質(zhì)量較為良好，在強(qiáng)度、抗?jié)B等方面的性能都得到大幅的提升?？傮w來(lái)說(shuō)，高壓旋噴樁技術(shù)具有顯著的應(yīng)用效果，值得被推廣至類(lèi)似工程中。