高壓旋噴樁在防洪堤基礎工程中的應用研究

周秀堅，何孝龍，許有富

(溫州宏源建設集團有限公司，浙江 溫州 325000 )

所謂的防洪堤，即是為有效阻止河流決堤所建設的堤壩，常建于地理環(huán)境較為復雜、降水量較大的區(qū)域之中。其不僅僅是維護社會秩序、促進經濟發(fā)展的重要建設，同時也是我國人民群眾生命安全與財產安全的重要保障。但基于現(xiàn)階段真實的堤防大壩建設工程而言，仍舊存在耗時長、資金投入大、使用材料復雜等特點，致使堤防大壩建設工程的質量始終無法得到有效控制。因而需要加強對如高壓旋噴樁等技術的研究與分析，以優(yōu)化相關建設工程組織結構，提升技術水平。

1 工程概述

本工程位于紹興市曹娥江區(qū)域，主要范圍涵蓋新昌縣、上虞區(qū)、柯橋區(qū)以及濱海新城四個區(qū)域，工程涉及范圍主要為曹娥江干流以及支流小舜江。治理河道總長度為147.6 km，曹娥江干流段以鏡嶺大橋為起始、以曹娥江大閘為終，治理長度約為140 km；支流小舜江段以漁家渡橋為起始、以小舜江與曹娥江交匯處為終，治理長度約7.6 km。本工程主要對上文提及范圍內總長度為14 409.2 m的6處防洪堤進行加固處理，具體施工環(huán)節(jié)可細分為堤頂?shù)缆诽嵘脑臁⒌躺砀邏盒龂姌斗罎B等?？傮w工程級別為Ⅱ等，堤防等級為4級，工程以20年一遇的堤防防護標準進行加固，校核洪水位所對應的暴潮水位2.23 m(p=2%)。

2 高壓旋噴樁施工過程以及質量控制

2.1 施工基本原理以及工藝

本工程所采用的主要施工技術為高壓旋噴樁三管法旋噴技術，輔以二噴二攪法，共同作用于堤防加固作業(yè)。高壓旋噴樁三管法旋噴技術廣泛性地結合了液體、氣體噴射法以及漿液灌注噴射技術。換言之，就是利用三層噴射管道口，讓高壓水以及高壓氣體同時橫向噴射對堤防地基地下土層進行切割，再借助空氣的上升力排除其余碎土。而后通過最后一個噴嘴將事先配置好的漿液以低壓力的方式注入至已完成攪拌抑或是切割作業(yè)的地基中。促使?jié){液與既有土層進行混合，最終實現(xiàn)融合固化，以為后續(xù)的工程奠定基礎。隨著技術的不斷升級，現(xiàn)階段高壓旋噴樁技術的固化直徑范圍已經可以達到800～2500 mm的程度，能夠滿足絕大部分建筑工程的建設需求[1-3]。

2.2 高壓旋噴樁

2.2.1 施工準備階段

(1)引導相關施工人員、技術人員以及方案設計人員等深入至施工場地對場地條件以及周圍環(huán)境等進行實地勘察，待完成對實際資料的收集后，進一步優(yōu)化、完善施工方案。

(2)依照施工標準進行場地清理，針對施工場地雜草、垃圾等障礙物進行清理，而后夯實、整平地面，確保整體施工區(qū)域高差不超過0.25 m。而后由施工人員現(xiàn)場確認高壓旋噴樁的具體樁位，同時進行標記，確保樁之間的偏差在。依照施工場地實際條件進一步完成對施工設備、電力設備線路、材料輸送管路等的規(guī)劃，確保施工現(xiàn)場滿足“三通一平”要求[4]。

(3)確認工程所用機械設備質量、調試相關參數(shù)、反復確定樁基作業(yè)能力與輸料管道的暢通性。完成對電腦記錄儀、計量儀等數(shù)字化設備質量的確認，利用數(shù)字化技術精準控制水泥用量以及噴漿均勻程度。檢查施工材料質量，完成抽樣送檢工作，同時依照實際施工需求設置水泥、砂石等材料存放場地，完成上述步驟后組織材料進場[5]。

(4)修建排污以及灰漿拌制系統(tǒng)。以高壓旋噴樁技術為依托的建設工程可能會產生10%左右的回漿量，故而需要將相關廢漿液引入至固定區(qū)域中，以保障施工秩序以及施工場地的生態(tài)環(huán)境。

(5)正式施工開始之前完成測量放線，須現(xiàn)場測量人員依照設計方案以及測量控制點，規(guī)劃確定堤軸線，并且以堤軸線為基礎規(guī)劃高壓旋噴防滲墻的中心線。高壓旋噴樁有效墻體的厚度應維持在0.6 m以上，呈一字型單排布置。放樣開始后，確定施噴樁的起始點、中心點，以0.8 m的間距依次完成每根樁的定位，最大誤差不宜超過5 cm。

(6)依照施工標準確定溝槽規(guī)格，利用挖機開挖溝槽，同時清除地下障礙物。注意文明施工，及時、妥善處理溝槽余土以及工程廢物，以保障其周邊環(huán)境不受破壞，維護高壓旋噴樁施工的穩(wěn)定性。

2.2.2 樁機就位

以實際工程需求以及施工方案標準為依托，由樁機機長對樁機位置進行指揮。在移動樁機之前須相關技術人員對現(xiàn)場情況進行勘察與清整，以保障樁機移動過程的安全性與平穩(wěn)性。待到樁機定位后，引導測量員對樁機中位線進行反復核查，保障高壓旋噴樁位與樁機之間的誤差在5 cm之內[6]。

上述內容確定無誤后，依照高壓旋噴樁機自身的水平裝置對樁機垂直度、水平度進行細微調整，需要保障鉆桿、導向架與地面保持垂直，傾斜程度在1%之內，鉆桿與樁位之間的誤差在0.1 cm之內。本工程施工過程中不同區(qū)域之中的高壓旋噴樁樁長以及鉆孔深度并不完全相同，故而需要在施工之前在鉆桿上設置深度標記，保障設計樁長始終大于高壓旋噴樁樁長。并且在實際施工開始之后，也要定時對樁長進行檢查，在其長度有所變化的情況下及時調整、更換標記。

2.2.3 引孔鉆進

無論是在實際工程開始之前抑或是階段性高壓旋噴作業(yè)過程中，都需要相關技術人員對施工地面開展試噴作業(yè)，在工程相關機械設備運轉正常之后引孔鉆進。同時在實際施工過程中，還應該及時對鉆桿節(jié)數(shù)進行記錄與調整，以保障鉆孔深度能夠滿足于建設需求。

2.2.4 水泥漿拌制

本項目主要通過電子秤以及實時測量的方式完成對水泥以及水的重量控制。在施工開始之前打設水泥漿液拌制平臺，同時在平臺周邊放置一臺水泥罐，以機械拌漿的方式完成作業(yè)[7]。拌漿開始之前，與相關技術人員進行研討與交底工作，以嚴格控制水泥與水的使用量，可以通過在漿中進行標記的方式對材料使用量加以約束。本工程所采用的水泥配料為P·O42.5級別的普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.8～1.2之間，水泥摻入量控制在25%左右。

2.2.5 旋噴提升

為保障噴嘴暢通，可在低壓輸送水、氣、泥漿的同時完成下管，抑或是采取臨時包扎膠布、塑料布等防護措施。待噴射注漿管深入至標準設計深度后，及時完成漿液輸送管接通工作，采用由下至上的旋噴技術穩(wěn)定輸送水、氣、泥漿，靜噴1～3 min，同時有效清理泥漿。注漿作業(yè)至漿液冒出后，依照事前確定的提升、旋轉以及擺動速度，由下至上地進行作業(yè)，轉動的同時保持擺動、提升，直至達到設計高速。而后停止水、氣、漿的輸送工作，緩慢提出噴射管。將攪拌鉆頭提升到樁頂上方50 cm左右的高度后關閉灰漿泵，而后依照設計速度與深度完成下沉，達到設計標準后完成噴漿、重復提升，直至提升到地面[8]。

完成噴射作業(yè)后，須相關工作人員及時沖洗各路鉆孔及其周邊區(qū)域，避免渣滓、工業(yè)廢料等的殘留，以免導致鉆孔堵塞。

2.2.6 鉆機移位

完成上一處的旋噴作業(yè)后，提升鉆頭出鉆孔，將樁機精準移動至下一樁位，重復上文所述施工步驟。

2.3 質量控制舉措

首先，在施工正式開始之前應完成對機械設備、噴射工藝以及施工場地等的檢查，檢查內容主要可以集中在如下方面：(1)確保水泥、懸浮劑、速凝劑等原材料的質量、數(shù)量等符合施工標準。(2)反復核實漿液配比符合施工標準以及施工區(qū)域土質。(3)加強對機械設備的檢查，重點對高壓旋噴設備的運行穩(wěn)定性進行核實，確保鉆頭以及導流器的通暢性。在實際施工開始之后也需要定期、定量開展相關檢查工作，以保障工程建設的穩(wěn)定性；

其次，應對成樁進行質量檢查工作。應在基本作業(yè)完成后立即對成樁進行質量檢驗，而后在噴漿結束一周左右的時間段對噴射施工質量進行二次檢驗?？赏ㄟ^取芯試驗完成檢測，通過對在固定結構取得的巖芯進行物理力學檢測，以獲取精準的成樁質量[8]。

3 施工難點以及對應解決措施

3.1 鉆孔沉管難點及解決方案

地下障礙物清理效果不佳、鉆桿傾斜、地層中孔隙較大等問題都可能引發(fā)鉆孔沉管、鉆孔傾斜抑或是冒漿等情況，對整體工程的穩(wěn)定性以及質量等都會造成一定影響，故而需要相關工作人員加以注意，可以依照如下方法進行合理解決。

首先，可在放置樁位上開展鉆探作業(yè)，以對地底障礙物、埋設物等進行探測。發(fā)現(xiàn)障礙物后可根據(jù)其清除難度采取就地清理以及更換鉆樁位置等舉措。

其次，應反復核查鉆桿的垂直度，可設置專項獎懲機制，以保障施工人員能夠在注漿作業(yè)開始之前自覺檢查。

最后，應加強對水泥漿液配置比例的認知，進而能夠以絕對科學的比例進行配置。同時為有效規(guī)避冒漿，可以采取在漿液中適當添加速凝劑的方式，但需要嚴格控制添加比例[9]。

3.2 凝結體凹穴及解決方案

由于漿液自身便具有一定的析水特制，加之在水泥漿與施工區(qū)域土層進行攪拌后，不同土壤與漿液的融合效果會進一步加劇其收縮效果，因而凝結體頂部極易出現(xiàn)下陷、凹穴等問題。該問題的出現(xiàn)，與土質漿液的析水性抑或凝結體自身的長度、直徑、質量等都有一定相關性。為有效避免這一問題的發(fā)生，可以在噴射作業(yè)徹底結束后，引導施工人員隨機在噴射孔內進行靜壓充填注漿，待到孔口液面不再下沉后停止作業(yè)。或者在噴射作業(yè)中，依照實際情況適當將噴射長度延長0.3～1.0 cm，由此便能夠保持凝結體的平整度。

4 結 語

高壓旋噴樁技術的實際應用對于防洪堤等基礎建設而言具有十分重要的現(xiàn)實意義，使用該技術所能呈現(xiàn)的建設效果也是建筑施工行業(yè)所追求的發(fā)展方向與目標。盡管現(xiàn)階段實際施工過程中仍舊存在一定的質量、安全等方面的隱患，但是隨著我國相關單位重視程度的增加，以及技術的不斷創(chuàng)新、優(yōu)化，其應用效果勢必會有所提高。防洪堤是我國社會的基礎保障，所與針對防洪堤建設、加固、修復等技術應當持續(xù)推進，故此謹以本文作拋磚引玉，以期能為相關技術的持續(xù)進步提供理論參考。