李 峻

(福建六建集团有限公司，福建 福州 350005)



防渗漏帷幕高压旋喷桩桩体完整性施工技术

李 峻

(福建六建集团有限公司，福建 福州 350005)

以漳州蒲姜岭生活垃圾焚烧发电厂工程为例，介绍了防渗漏帷幕高压旋喷桩保证桩体完整性的施工工艺、施工参数、质量控制措施，为今后类似工程的施工提供了一定的参考依据。

高压旋喷桩，复合凝结体，单管，止水帷幕

0 引言

防渗漏帷幕高压旋喷桩止水体系，系利用具有一定压力的高压素水泥浆强制搅拌地层，在一定深度范围内极大地改变了原有的地层结构，利用强制压入的水泥浆与土体充分混合后形成的复合凝结体，且复合凝结体相互咬合，从而形成连续的止水帷幕，达到防渗的目的。根据相互咬合的高压旋喷桩施工要求，配置的水泥浆需具有足够的稳定性、良好的力学性能，同时还需具备良好的可喷性、浆液的胶凝时间可调节，一般采用水灰比1∶1～1.5∶1的水泥浆液。

适用范围：广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土及人工填土中的素填土等多种土质体系；既可作为施工中的临时挡水、防水帷幕，又可作为建筑物的永久性防渗墙使用。

1 工程概况

漳州蒲姜岭生活垃圾焚烧发电厂工程，总建筑面积为22 508m2，建、构筑物占地面积16 923m2，工程设计规模为日焚烧处理城市生活垃圾1 050t/d，年处理34.97万t城市生活垃圾。本工程结构为现浇钢筋混凝土排架结构，地下一层。工程主要包括综合楼、焚烧厂房、渗沥液处理站、垃圾堆放场填埋场等工程。为了阻止场区内渗沥液处理站的渗沥液侧向渗漏，其四周设置垂直防渗系统，并与下部天然隔水层形成封闭空间，防止渗沥液处理站、垃圾堆放场封闭运行后发生渗漏，污染周边地下水及土壤环境。

垃圾填埋场四周防渗帷幕采用单管高压旋喷桩，桩数1 085根，设计帷幕周长1 275m，单桩成桩直径为600mm，咬合桩心距460mm；设计桩长15m～18m，进入淤泥质粘土层1m。

2 成桩原理及桩体完整性施工难点

2.1 成桩原理

1)单管法高压旋喷桩采用单层喷射管，仅喷射经配置好的水泥浆液，通过高压设备将配置好的水泥浆液采取压强为15MPa～25MPa左右的高压射流冲击、切割土体，与土颗粒充分搅拌混合均匀后，所形成的圆柱状复合凝固体，相邻圆柱状固结体之间相互嵌固咬合，咬合搭接9 140mm，形成防渗墙止水屏障。

2)渗透、填充、固结：配置好的水泥浆液利用高压高速喷出，迅速填充钻开的孔洞和空隙，并渗入周边原状土层一定厚度而形成复合凝固体。

3)挤密：旋喷桩喷嘴喷射的水泥浆液在一定深度范围内外侧部分抗压强度大于内侧部分，产生作用即为挤密作用，复合凝固成桩如图1所示。

4)反复混合搅拌：按旋喷工艺要求，提升喷射管，自底部逐渐向上部旋转喷射注浆，在这个过程中，高压高速射流尾部产生空腔，推动土粒向着与钻杆运动相反的方向运动，从而形成新的复合固结体。

2.2 确保桩身成桩质量的施工难点

1)浆液流量控制。

浆液流量过小会造成浆液扩散范围小，桩体结构不紧密，不成型，水泥浆液喷射量过大、太多会造成冒浆量偏大，引起水泥浆液不必要的浪费。

2)设计水泥用量。

设计水泥用量过少，在提升速度一定的条件下势必会造成水灰比过大，水灰比与浆液的稳定性成反比，水灰比变大会造成水泥浆液的稳定性变差；水泥使用数量过多，会造成水灰比过小，水灰比过小会造成浆液可喷性差，造成喷嘴及管道堵塞，同时易磨损高压泵。

3)注浆浆液设计配比。

三组试桩使用材料全部为水泥，水灰比为1∶1，水泥浆液中未添加任何速凝剂。由于砂层中的水为流动水，素水泥浆或水灰比过大的水泥浆无法按设计要求凝固，造成被水流冲走的可能。现场对三种不同水灰比及不加速凝剂和加速凝剂后返出浆液凝结时间进行了实验对比，如表1所示。

表1 不同水灰比返出浆液凝结时间表

未加入速凝剂的水泥浆液返出凝结66min，在浆液中按水泥浆体积比1∶0.2加入水玻璃，凝结时间为35min。

4)成孔时护壁。

场地地层均为易塌孔或缩径地层，不护壁易造成填土层及砂层塌孔，淤泥质粘土层缩径，在注浆时易造成桩体浆量不够，从而影响桩体的完整性。通过现场查看，成孔时采用的是高压膨润土浆成孔工艺，边送浆边旋转直至下入孔底。

5)冒浆回灌。

喷射注浆作业完毕8h，由于浆液的析水作用，有收缩现象，不回灌易引起桩体及桩头疏松，胶结程度差，存在较严重的收缩现象。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

高压旋喷桩工序施工流程见图2。

3.2 施工工艺

3.2.1 成桩方法

本工程采用单管喷射管成桩，在施工中将单层高压喷射注浆管内置于钻杆之中，上部采用胶管与高压泵连接，下部直接与钻头连接，在钻机钻进成孔的同时，配套的造浆系统持续进行制浆，当钻杆钻进深度满足设计深度要求，即按照设计的速度逐步提升、旋转喷射、高压注浆……直至形成高压旋喷桩。单管法高压喷射注浆施工示意图见图3。

3.2.2 施工工艺主要参数选择

水泥浆液压力：15MPa～25MPa；喷浆嘴：φ2.2mm；提升速度：10cm/min～15cm/min；旋转速度：15r/min；浆液流量：≥75L/min；水泥掺入量：20%;水灰比：1∶1～1.5∶1。

3.2.3 操作要点

1)定孔位。严格按照设计轴线放样定出孔位，并用短钢筋或角钢定，孔位允许偏差不大于50mm，在旋喷桩轴线转折处设置固定定位桩。

2)高压旋喷钻机就位。高压旋喷钻机放置在设计定好的孔位上并保持垂直，垂直度允许偏差在规范允许范围内(高压旋喷注浆管允许偏斜不大于1.5%)。

3)旋喷钻孔及注浆。单管高压旋喷成桩采用新型旋转振动钻机，下注浆管与钻进成孔两道工序合并，采用清水旋喷成孔，喷射压力根据设计要求及现场地层情况而确定，桩位成孔允许偏差不大于50mm，喷水压力不大于1MPa。

4)设计配合比和制浆。选择合适的配合比，保证强度及凝结时间少于30min。按正交试验表变换水灰比、氯化钙与水泥的比例做实验，测试凝固时间，最终选择最佳浆液配比为水灰比1∶1,氯化钙占水泥重量2%,凝结时间为20min。按设计配比拌制浆液，拌制过程中随时测量浆液比重，并统计材料用量。

5)高压喷射注浆。一旦喷射注浆管灌入土中，喷射管口达到设计标高时，即可启动高压泵开始旋转喷射注浆。在高压旋转喷射注浆的各项参数均达到规定值后，原地旋转喷射注浆不少于30s，旋转速度15r/min，再按照10cm/min～15cm/min的提升速度逐步提升，当复合固结体满足设计需要的加固高度后停止喷射注浆。

6)桩头部分旋喷施工要求。当喷射注浆管提升至桩顶标高设计以下1.0m起，即以5cm/min～10cm/min慢速提升旋喷，直至设计桩顶标高。

7)移机并清洗。每根桩施工完毕后，开启水泵，注入清水清洗旋喷桩机所有管路中残存的水泥浆，防止水泥硬化造成管路堵塞，并将吸附在注浆管端口的残留物清洗干净，同时移动桩机循环进行下根桩的旋喷施工。

3.2.4 施工技术要求

1)正式开工喷浆前，先进行试喷试验，检查喷射管路是否畅通，同时确定合理的施工技术参数和水泥浆液配比，水泥浆液制作严格按照确定后的水灰比进行搅拌配置，采用筛网进行过滤，过滤筛孔小于1/2喷嘴直径，确保均匀。试桩过程中的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量等技术参数一经确定，不得改变，严格执行。

2)为避免出现断桩而导致高压旋喷防渗体系的整体失效，在旋喷提升成桩过程中，钻杆必须持续不断提升和旋转，一旦因机械故障、不可抗力等意外中断旋喷旋转喷射注浆时，应重新下放钻杆钻进成孔，直至钻杆重新达到桩底设计标高后，方可重新提升旋喷。拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持桩体上下有不小于100mm的搭接长度。

3)在高压旋喷桩施打的过程中，若遇到孤石、溶洞等地层情况突变而难以继续成孔时，可根据受力情况适当移动桩机位置，必要时增加桩数，但是要确保相邻桩体咬合范围始终处于设计范围内，避免出现畸形桩或断桩而导致止水帷幕整体失效。

4)一旦注浆完毕，应立即从桩体中拔出注浆管，避免出现水泥浆液自身的凝固收缩作用，导致桩顶标高与设计标高要求不符的情况。当桩顶标高出现偏差，需要采取措施弥补时，可在原孔位采用冒浆回灌或二次注浆回灌等措施确保桩顶标高满足设计要求。

5)每一根桩体均需配一次水泥浆，水泥按设计使用量使用，按设计要求严格执行单桩注浆量和水灰比，每次水泥浆搅拌不少于3min才方可使用。

4 结语

本工程高压旋喷桩防渗漏帷幕施工组织有力、施工措施得当，防止了垃圾填埋场封场后垃圾渗沥液再次向四周渗漏，污染周边环境，在合同工期内保质保量地完成了施工任务，节约了施工成本，获得了建设单位的肯定，同时为今后类似工程的施工提供了有力的借鉴。

[1]王霜玲.高压旋喷桩施工技术在市政工程中的应用.江西建材,2014(12)：32.

[2]谢建武.深层搅拌联合高压旋喷防渗墙施工技术研究.山西水利科技,2014(11)：32-35.

[3]袁忠堂.高压喷射灌浆在卵砾石地层防渗中的应用.西部探矿工程,2013(12)：77-78.

[4]翁嘉玲.高压喷射灌浆在复杂地层防渗工程中的应用.水利水电施工,2013(12)：362-370.

[5]梁红伟.软基地层的高压旋喷防渗施工.科技传播,2012(1)：101-103.

Integrity construction technology of high pressure revolved spraying pile of anti-seepage waterproofing curtain

LiJun

(Fujian 6th Construction Group Co., Ltd, Fuzhou 350005, China)

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1009-6825(2015)21-0045-03

2015-05-14

李 峻(1973- )，男，高级工程师

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