高壓旋噴樁止水帷幕施工技術研究

繆俊樺

摘要：本文主要介紹了宿遷港泗陽港區(qū)城西碼頭工程中高壓旋噴樁止水帷幕施工技術代替鋼板樁施工技術的可行性研究。通過對高壓旋噴樁止水帷幕施工工藝驗證、施工參數(shù)設定、施工質量控制以及施工效率等進行論述，充分體現(xiàn)其可靠性、實用性等特點。

關鍵詞：高壓旋噴樁;臨水基坑;止水帷幕

中圖分類號：U655? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）03-0128-03

內(nèi)河碼頭工程施工中，通常需要在臨水面進行基坑施工，在施工過程中，如何做好基坑的止水帷幕與側壁防檔是施工單位首要考慮的問題，其不但是整個項目施工的重要環(huán)節(jié)，也是保障現(xiàn)場施工安全的重點所在。在鄰水基坑施工中一般考慮使用鋼板樁，但是鋼板樁施工噪音巨大，振動大，易破壞臨水面脆弱土體結構，從而在一定程度上造成了適用范圍較為局限，不適用于施工現(xiàn)場空間較小的情境。對此，現(xiàn)場作業(yè)可以考慮在有限空間臨水面施工時采用高壓旋噴樁替代鋼板樁，以此充分發(fā)揮其作業(yè)噪音、占地與振動較小等特點。文章結合高壓旋噴樁在工程實際的應用，簡述其施工工藝，簡要論證高壓旋噴樁技術在臨水基坑應用的可行性。

1高壓旋噴樁工藝概述

1.1高壓旋噴樁的概念及原理

簡單來說，加固土地與止水是高壓旋噴樁工藝的亮點所在。實際中，漿液會基于一定壓力通過高壓旋噴樁的噴嘴噴射，而土體結構則會在噴射出的高壓射流下被破壞，緊接著圓柱形樁體會在設備注漿管的旋轉和提升過程中逐漸形成，且保持著良好的強度。這一過程中，漿液與土體會得到充分的混合攪拌，從而在一定程度上保障了成柱質量。

噴漿量可按以下公式計算：

Q=H1/V×q（1+β）

式中：H1為噴射長度 m，V 為提升速度 m/min，另外損失系數(shù)與單位時間內(nèi)噴射量 L/min 分別為β、 q 。

1.2布置形式

高壓旋噴樁的布置形式要根據(jù)目的來選擇，用于基礎承重的選擇分離布置式的單樁。另外，可采用整體加固布置形式來進一步強化土體的穩(wěn)定性，并起到避免基坑底部土體涌起的情況。用于地基中水平隔水層選擇水平封閉樁形式。此外，還可采用排樁與板樁用作止水帷幕，而用于地基中水平隔水層則可選擇水平封閉樁形式。

2高壓旋噴樁成樁質量的影響因素分析

2.1固結體強度不均勻、縮頸

噴射方法與機具的選擇與施工地址條件不符;噴漿設備出現(xiàn)過暫停現(xiàn)象，且時間較長;地質勘探情況不明，可能遇到未知的較硬的地質層，漿液滲透不足，產(chǎn)生頸縮。由此可見，能夠影響設備性能的因素有很多，或較快的拔管速度、或不同的滲透長度、或不均勻的樁身直徑等。

2.2設備壓力上不去

設備閥門或接頭處有密封不嚴現(xiàn)象;設備部件如泵閥，油管有破損現(xiàn)象。塞油泵調壓過低土的土質與含水率，在進行靜壓沉樁作業(yè)過程中，場地局部遇到了暗浜、土質不佳的情況等，而除上述情況外，實際現(xiàn)場作業(yè)仍存有各種各樣情況會對最終的成樁質量造成極大影響。

2.3壓力驟然上升

噴嘴堵塞;管道管路清洗不徹底，有異物、雜物堵塞管路;泵體或出漿管路有堵塞。

2.4鉆孔沉管困難偏斜、冒漿

地下有塊石、漂石、異物、垃圾等埋設物，地面未經(jīng)整平，鉆桿傾斜度不滿足規(guī)范要求。水泥漿實際需求量與設置注漿量相比偏差過大;冒漿則是因為土層孔隙率過大且與地表聯(lián)通，導致漿液無法在封閉的環(huán)境下充斥土體。不僅如此，設備孔口壓力較低的地方溢出漿液也較為常見，從而表明漿液的需求量與實際注入量存在不均衡情況。

3高壓旋噴樁施工工藝

3.1工程概況

該工程項目配置有多個泊位，總長達到719米，共計9個2000噸級泊位，約每年可達到進出口290、80萬噸，且有著每年近370萬噸左右的年吞吐量規(guī)模。臨水面基坑開挖處土質主要為②1層淤泥（Q42n）和③12層淤泥質黏土（Q41m）。②1層淤泥局部分布，厚度1.9-3.4m;③12層淤泥質黏土廣泛分布，層厚2.0-7.9m。根據(jù)調現(xiàn)場地質勘測顯示，工程項目施工遭遇過量沉降及不均勻沉降的概率較高，現(xiàn)場作業(yè)可能面臨深層滑移問題，土體存在高流變性、壓縮性與含水量等特征。

3.2施工安排

高壓旋噴樁的設計：簡單來說，利用多管道混合漿液、高壓氣體與水進行噴射的作業(yè)就是傳統(tǒng)三重管法旋噴，可實現(xiàn)800～2000mm 直徑左右的土體加固。但是，考慮到現(xiàn)場土體結構的差異性，實際旋噴手段會依據(jù)不同的作業(yè)土層進行調整。譬如，采用傳統(tǒng)的三重管法在淤泥及黏土層進行作業(yè)，并應用新式三重管法在砂層及以下地質進行作業(yè)。即，高壓雙噴法。

不僅如此，在傳統(tǒng)三重管法工藝的基礎上還延伸出了“改良版”。即，改用兩根噴水泥漿與單根噴空氣，用噴水泥漿管替代原有的噴水管的“空氣加雙高壓水泥漿三重管高壓旋噴樁”施工工藝：鉆桿內(nèi)部有兩根注漿管，下部接通4個直徑1.6mm 的噴漿孔，鉆桿內(nèi)部，漿管外部為氣管，下部在漿孔旁邊有4個氣孔。下鉆時注漿管攜帶水和空氣進行下鉆，到達設計樁底標高后，將水換成水泥漿進行提升噴漿，具體如下圖所示：

3.3高壓旋噴樁的施工

3.3.1施工參數(shù)

3.3.2 施工機械

高壓旋噴樁工機械一般以步履式高壓旋噴樁機為主，其結構構造如下：

3.4施工技術要點

3.4.1鉆機就位

為確保施工作業(yè)的質量與安全，需針對空壓機、泥漿泵等設備進行檢測、調試，以確保實際運行的穩(wěn)定可靠。同時，為盡可能縮減樁機控制鉆桿的偏差范圍，保障樁機的鉆桿與樁位維持垂直狀態(tài)，作業(yè)需針對樁機的垂直度定時進行檢測，并通過測斜裝置進一步校核，以確保鉆孔垂直度誤差不大于0.3%。在此之前，需以地面平整為基礎，在此基礎之上調平、對中樁機，以此完成鉆機就位。

3.4.2鉆孔引進

為確保作業(yè)進展的順利，需在確保相關設備狀態(tài)的同時進行檢測、調試。即，試噴。不僅如此，為確保鉆孔深度的精準，現(xiàn)場相關作業(yè)人員及管理人員需注意跟進作業(yè)進度，并做好實時記錄作業(yè)，尤其是鉆孔下降深度的跟蹤記錄。

3.4.3旋噴提升

當壓力值達到設定噴射壓力參數(shù)時開始噴射作業(yè)，旋噴管開始逐步提升。這一過程中，相關作業(yè)人員需以3min 為最低標準，保障噴嘴在下沉至設計深度時的旋轉時長，以此確保旋噴樁底端的質量。同時，相關作業(yè)人員在旋噴提升前需注意孔口冒漿是否正常，并改用單泵在旋噴提升至砂層頂標高時開展噴射作業(yè)。

實際中，旋噴作業(yè)需嚴格按照自下而上的順序展開。另外，相關作業(yè)人員需注意雙泥漿泵的接通時機，也就是在鉆至設計樁底標高后接通，并及時清理排出泥漿。不僅如此，為避免旋噴管出現(xiàn)扭斷，相關作業(yè)人員需注意拔管方向是否垂直、力度是否均勻，若作業(yè)途中突發(fā)設備異常、故障等情況，需立即終止作業(yè)進行檢測、維修。

3.4.4鉆機移位

在鉆機移位前，相關作業(yè)人員需注意對注漿泵及輸送管道的清洗，且需在旋噴提升至設計樁頂標高時結束旋噴作業(yè)。

注意要點：

（1）嚴格遵循設計標準，對相關控制設備、管路系統(tǒng)等重要設備進行檢測、調試，保持管路通暢，且需注意雜物在管路、噴嘴等區(qū)域的殘留、堆積。不僅如此，相關作業(yè)人員需重復檢測設備的密封性，避免設備部件接頭、閥門存在安全隱患。

（2）嚴格按照施工作業(yè)要求，對作業(yè)進程進行實時跟蹤記錄，尤其是鉆孔下降深度等重要環(huán)節(jié)的跟蹤記錄。

（3）旋噴作業(yè)需嚴格按照自下而上的順序展開，且相關作業(yè)人員需注意觀察設備噴射壓力與設置壓力情況，達到預設標準值后才可展開噴射作業(yè)。同時，噴射注漿需在噴嘴達到設計標高時開始，且需嚴格按照施工參數(shù)進行作業(yè)。

（4）為避免漿管出現(xiàn)扭斷，需嚴格按照先噴漿后旋轉、提升的次序開始旋噴作業(yè)。

（5）為確保成樁質量，相關作業(yè)人員需避免噴漿作業(yè)出現(xiàn)水泥漿沉淀情況。同時，需嚴格按照現(xiàn)存施工作業(yè)標準進行水泥漿水灰比的配比。另外，水泥漿應隨拌隨用，根據(jù)施工進度制備，且需相關負責人實時監(jiān)督拌合作業(yè)，避免拌合時長低于3min。

（6）現(xiàn)存施工作業(yè)出現(xiàn)突發(fā)情況，相關作業(yè)人員應立即終止作業(yè)，且相關負責人需及時查明原因，確保作業(yè)安全。譬如，高壓噴射注漿大量冒漿，以及驟然下降、上升等。

4結語

通過高壓旋噴樁施工技術的探索和研究，制定施工操作規(guī)程，優(yōu)化了施工各項參數(shù)，總結了一套完整施工技術，施工質量、施工進度得到保證，并通過在施工過程中的不斷改進與優(yōu)化，節(jié)約項目成本。在公司施工項目類別日益增多，地域跨度日益增大的背景下，通過研究、總結和完善，以期為以后類似臨水、高飽水地質施打高壓旋噴樁止水帷幕工程提供經(jīng)驗。

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