高壓水泥旋噴樁在河道整治工程中的施工應(yīng)用
——結(jié)合番禺區(qū)石三河黑臭水體治理工程分析

◎ 陸艷雯 廣東省水利水電建設(shè)有限公司

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，河道水體污染日益嚴(yán)重，許多城市開(kāi)展了河道綜合整治。河道治理工程是典型的線性工程，地質(zhì)條件復(fù)雜，地基較為軟弱，選擇合適的軟基處理方法是保證工程質(zhì)量安全、經(jīng)濟(jì)、滿足工期要求并實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的關(guān)鍵。高壓旋噴樁是處理軟弱地基常用的一種方法，具有施工方便、樁體位置形狀靈活、耐久性好的優(yōu)點(diǎn)，能解決常規(guī)處理方法占地廣、機(jī)械移動(dòng)不便、地質(zhì)復(fù)雜等難題。因此，本文結(jié)合番禺區(qū)石三河黑臭水體治理工程，對(duì)高壓水泥旋噴樁在河道整治工程中的施工應(yīng)用進(jìn)行了分析。

1.工程概況

番禺區(qū)石三河黑臭水體治理工程位于廣州市番禺區(qū)石壁三村，范圍西起新陳頭水閘，東至南景橋，北達(dá)謝石公路，南接石洲中路已建DN800污水管。工程內(nèi)容包括截污工程和水利工程兩部分。截污工程部分中，石三河北岸新建截污邊渠和截污管道，因臨近的房屋基礎(chǔ)位于河岸軟基上，為避免截污渠、管施工影響房屋基礎(chǔ)安全，采用高壓旋噴樁進(jìn)行防滲加固。高壓水泥旋噴樁樁徑φ500mm，總工程量為18771.2m（另有空樁1764.25m）。

2.施工方法

2.1 技術(shù)選擇

按照噴射構(gòu)造特點(diǎn)，高壓旋噴樁技術(shù)分為單管旋噴技術(shù)、雙管旋噴技術(shù)和三管旋噴技術(shù)。單管旋噴技術(shù)利用高壓漿泵直接壓送漿液，噴出的漿液沖擊破壞土體，漿液與剝離的土粒混合，凝固后形成0.5～0.9m的樁體，這種技術(shù)容易控制，施工速度較快，施工成本較低。雙管旋噴技術(shù)利用2個(gè)管道分別輸送壓縮空氣和漿液，在兩者共同作用下，破壞土體能量更高，樁徑可達(dá)0.8～1.5m。三管旋噴技術(shù)通過(guò)3個(gè)管道分別輸送水、氣、漿，破壞土體能量比雙管旋噴技術(shù)還高，樁徑可達(dá)1.0～2.0m。根據(jù)本工程特點(diǎn)，選擇單管旋噴技術(shù)，樁徑為500mm，間距為250mm，采用套打方式施工，排數(shù)為1排，加固深度8～15m。水泥采用強(qiáng)度等級(jí)42.5MPa的復(fù)合硅酸鹽水泥，水灰比為1：1。

2.2 工藝流程

主線流程：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→鉆機(jī)就位→下噴射管→旋噴提升→成樁→移至下一孔位。制漿流程：材料準(zhǔn)備→材料計(jì)量→攪漿拌合→過(guò)濾→至噴射管。廢漿處理：廢漿排放→沉淀→廢水、沉渣外運(yùn)。

2.3 施工準(zhǔn)備

正式施工前，應(yīng)做好如下準(zhǔn)備工作：（1）“三通一平”，通水，通電，通路，平整場(chǎng)地，并且配備必要的臨設(shè)，還要準(zhǔn)備廢水、廢漿、固廢的回收處理設(shè)施，以滿足環(huán)保要求。（2）物質(zhì)、設(shè)備、人員的準(zhǔn)備。水泥要做好防潮措施，并控制儲(chǔ)存時(shí)間。外加劑（減水劑、速凝劑、早強(qiáng)劑）也要妥善保管，并在使用前進(jìn)行試驗(yàn)復(fù)檢。主要設(shè)備包括回轉(zhuǎn)沖擊式鉆機(jī)、提升臺(tái)車(chē)、灌漿泵、攪拌機(jī)、單管?chē)娚溲b置、發(fā)電機(jī)等。人員包括制漿2人、鉆孔注漿2人、排漿2人、技術(shù)員1人、安全員1人和施工隊(duì)長(zhǎng)1人，采用12h一班工作制。（3）通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定工藝參數(shù)：鉆孔孔徑110mm，水泥漿密度1.4～1.5g/cm3，孔口回漿密度1.35g/cm3，噴嘴2個(gè)，注漿壓力為25～30MPa，噴漿流量為80～100L/min，噴射管提升速度為20～25cm/min，旋轉(zhuǎn)速度為18～20r/min。（4）技術(shù)準(zhǔn)備，包括收集地勘報(bào)告、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、土工試驗(yàn)報(bào)告、載荷報(bào)告及制定施工方案等。（5）場(chǎng)地準(zhǔn)備，包括搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)及開(kāi)挖排漿溝、沉淀池等。（6）地下管線設(shè)施保護(hù)。施工前對(duì)地下管線分布情況進(jìn)行交底并在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記出位置。

2.4 測(cè)量放樣

按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)樁位的要求在現(xiàn)場(chǎng)放樣，分別標(biāo)記出先導(dǎo)孔、1序孔和2序孔的位置，放樣精度控制在1cm以內(nèi)。

2.5 鉆機(jī)就位

在設(shè)計(jì)孔位上安裝鉆機(jī)，調(diào)整鉆桿對(duì)準(zhǔn)樁位中心，校正鉆機(jī)臺(tái)面水平度和鉆桿垂直度。本項(xiàng)工程要求樁位偏差不超過(guò)5cm，鉆桿垂直度偏差不大于0.5%。

2.6 鉆孔

調(diào)校好鉆機(jī)，并將鉆機(jī)、平臺(tái)與地基錨固起來(lái)。鉆進(jìn)時(shí)采用套管和泥漿護(hù)壁。鉆進(jìn)過(guò)程中注意檢查鉆桿垂直度，發(fā)現(xiàn)偏斜，及時(shí)糾正。鉆完孔，取出套管時(shí)往管內(nèi)灌入泥漿，以防管壁坍塌。護(hù)壁泥漿采用膨潤(rùn)土配制，泥漿密度1.1～1.2g/cm3，黏度20～25s，pH值為7～9。

2.7 制漿

漿液按水泥：水=1：1的比例配制，并加入AJ無(wú)堿液體速凝劑（摻用量為水泥用量的1%～3%）和UNF系列萘系減水劑（粉劑型，摻用量為水泥用量的0.5%）。水泥按重量計(jì)量，水按體積計(jì)量，在攪拌機(jī)中攪拌3～5min，用1002型泥漿密度計(jì)測(cè)量漿液密度，用馬氏漏斗檢測(cè)漿液黏度，符合工藝要求即可過(guò)濾并放入儲(chǔ)罐中。儲(chǔ)罐中有低速攪拌器，可防止?jié){液沉淀、離析。

2.8 下噴射管

下噴射管前，先在地面用清水作為介質(zhì)進(jìn)行試噴，以防噴嘴堵塞。然后用膠布纏繞包裹噴孔，避免下管過(guò)程中泥沙堵塞了噴孔。噴射管下到設(shè)計(jì)深度，啟動(dòng)灌漿泵，在原地旋轉(zhuǎn)靜噴1～3min，灌漿孔口回漿后再提升噴射管。

2.9 旋噴提升

噴射管一邊旋轉(zhuǎn)一邊提升，控制灌漿孔口回漿量為灌漿量的10%～15%之間。同時(shí)做好記錄，以繪制作業(yè)曲線。噴射管提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，完成噴漿作業(yè)。移出噴射管，用清水沖洗管路，要到洗出液澄清為止。

2.10 充填灌漿

完成灌漿后，隨著漿體凝結(jié)硬化，樁體頂部產(chǎn)生凹陷，可采用與旋噴樁同樣配比的漿液進(jìn)行靜壓充填灌漿，至孔口漿面不再下降為止。移機(jī)至下一樁位。

3.質(zhì)量控制與常見(jiàn)問(wèn)題處理

3.1 質(zhì)量控制

3.1.1 原材料質(zhì)量控制

進(jìn)場(chǎng)原材料，如水泥、外加劑、膨潤(rùn)土等，均須有出廠合格證。進(jìn)場(chǎng)后見(jiàn)證取樣復(fù)檢，復(fù)檢合格才能使用。原材料必須在保質(zhì)期內(nèi)使用，逾期必須重做試驗(yàn)或降級(jí)使用，不能使用受潮水泥。配制的漿液必須在凝結(jié)前用完，有凝結(jié)現(xiàn)象的漿液做報(bào)廢處理。

3.1.2 鉆孔質(zhì)量控制

鉆進(jìn)過(guò)程中，經(jīng)常檢查鉆機(jī)的穩(wěn)定性、鉆桿的垂直度。孔斜度采用JJX-3A1型數(shù)字測(cè)斜儀檢測(cè)，成孔偏斜率不超過(guò)1%，孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度或進(jìn)入持力層0.5m以上。

3.1.3 噴漿質(zhì)量控制

噴漿過(guò)程中嚴(yán)格按生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果確定的工藝參數(shù)操作，監(jiān)測(cè)漿壓、漿液密度、旋噴速度、提升速度、回漿密度等，并全程做好記錄。

3.2 常見(jiàn)問(wèn)題處理

3.2.1 接、卸換管操作

接、卸換噴射管時(shí)，動(dòng)作要快，以免塌孔和堵噴嘴。接、卸換管后，下管深度應(yīng)比停噴前低20～50cm，以保證復(fù)噴樁體搭接良好。

3.2.2 壓力驟降或突升

噴漿過(guò)程中，出現(xiàn)壓力驟降但流量基本穩(wěn)定現(xiàn)象，可能是設(shè)備管路中密封破壞，應(yīng)停噴作業(yè)，檢查密封性；出現(xiàn)壓力突升而流量驟減現(xiàn)象，可能是噴嘴堵塞了，應(yīng)拔出噴射管進(jìn)行檢查，同時(shí)檢查漿液有無(wú)異常。

3.2.3 噴漿過(guò)程突發(fā)故障

噴漿過(guò)程中發(fā)生故障后，應(yīng)立即停止噴漿、旋轉(zhuǎn)和提升，馬上檢查，以排除故障，不可帶故障噴漿，以免樁墻中斷或不連續(xù)。如果因?yàn)楣收蠂姖{不足，應(yīng)作復(fù)噴處理。

3.2.4 冒漿過(guò)多

正常情況下，冒漿量是灌漿量的10%～15%。如果冒漿量過(guò)大，一般是有效噴射范圍與灌漿量不適應(yīng)的問(wèn)題，可以采用提高灌漿壓力、加快提升與旋轉(zhuǎn)速度的方法來(lái)解決。

3.2.5 嚴(yán)重漏漿

嚴(yán)重漏漿表現(xiàn)為不冒漿，一般是由于地層中存在較大空隙引起的，可以在漿液中摻加砂子增加稠度，或提高速凝劑含量加快漿液凝結(jié)來(lái)解決。

3.2.6 串漿

串漿是指相鄰孔的漿液串通了，應(yīng)先填塞被串孔，再對(duì)串漿孔噴漿。

3.3 成樁效果

本工程開(kāi)挖檢查、標(biāo)貫試驗(yàn)、鉆芯檢查、圍井試驗(yàn)等均合格，經(jīng)番禺區(qū)水務(wù)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站督查確認(rèn)，所檢項(xiàng)目達(dá)到設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，準(zhǔn)予驗(yàn)收。

4.結(jié)語(yǔ)

在水利工程中經(jīng)常遇到軟弱地基處理問(wèn)題，高壓水泥旋噴樁就是處理軟弱地基的常用方法。雖然這種方法具有施工簡(jiǎn)便、適應(yīng)地層能力強(qiáng)、耐久性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但如果不注意工藝與質(zhì)量的把控，還是會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因此高壓水泥旋噴樁的施工仍需要根據(jù)地質(zhì)條件、施工條件的變化，采用合理的技術(shù)方法，這樣才能獲得預(yù)期效果。