■彭晓琼

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福州 350000）

1 工程概况

1.1 工程设计概况

沈海复线高速公路柘荣至福安A9标交溪特大桥位于福建省福安市，横跨交溪。主桥孔跨为（85+155+85）m预应力混凝土刚构—连续梁。左线桥梁中心桩号为ZK71+241.500，桥长607m；右线桥梁中心桩号为YZK71+255.5，桥长632m。其中5#～6#现浇梁跨越G104国道，6#～7#现浇梁跨越交溪。6#主墩承台底距G104国道平距为15m，高差为20m，右线承台边线进入交溪河内，桥梁基础采用6根Φ2.8m孔桩组成，左线每根桩长20m，右线每根桩长为24m。

1.2 桥位地形地貌及水文地质情况

该场区属于剥蚀丘陵间冲洪积河谷地貌，坡地地形起伏较大，自然坡地 30～40°，局部 45°，植被发育，自然坡体稳定，谷地为长溪，溪宽 130～140m，现水深约 1～2m，谷底卵漂石发育，水流较大，两侧岸坡较陡，现状稳定。场区基岩岩性为花岗岩或花岗斑岩，为较硬岩～硬质岩，基岩埋深相对较浅。根据地质资料及现场勘察分析,河滩处堆积4～8m卵漂石层，透水性较强。

2 施工方案比选

根据交溪特大桥桥位地形地貌及水文地质情况，本桥地形较复杂，6#主墩分别位于交溪两岸河边处，施工难度较大，而交溪特大桥又是整个A9标段重点控制性工程，又加上福安市年降水量主要集中于3月至9月，为确保在汛期到来之前将主墩基础完成，特对桩基施工方案进行如下比选：

（1）方案一：常规人工挖孔砼护壁止水

采用人工挖孔砼护壁施工，可操作性强，但因透水层较厚，砼护壁止水效果差，渗水量大，护壁极易垮塌，存在安全风险，挖孔难度较大。

（2）方案二：全护筒跟进冲击钻成孔

采用大型吊装设备吊装钻机及护筒就位，随着冲击钻进过程，全护筒跟进施工。由于地理位置限制，钻孔桩机械设备到达6#墩施工平台较为困难，且只能摆放一台钻机，无法确保在汛期到来前完成，工期得不到保证。2.8m宽钢护筒需专门制作，钢护筒为一次性投入，无法回收，费用较高。

（3）方案三：高压旋喷围幕法止水

利用高压旋喷注浆法使桩周土体固结，形成一体，密团的截水屏障，使地基土层具有相当大的阻水能力，以解决孔内降排水施工难度。待旋喷体具备一定强度（7d）后，再次进行人工爆破开挖。高压旋喷设备（履带式）及钻机（地质钻）就位较简便，无需大型设备配合，人工操作性较强。

为确保在汛期来临前完成桩基础及承台施工，以确保施工人员及机械安全，经综合比选，采用方案三。

3 高压旋喷帷幕法止水施工工艺

3.1 施工方法

高压旋喷桩是在普通化学注浆法的基础上发展起来的加固土体和止水帷幕的一种新方法，是采用高压射水切削土体，同时高压注入设计浆液对土体进行加固的一项技术。详见图1。

3.1.1 施工流程

旋喷桩施工过程中，针对交溪特大桥6#墩工程地质构造，试采用先用钻机引孔，后用高压泵将水泥浆液通过特殊注浆管端头的喷嘴（φ0.5cm），以高速喷入土层，喷嘴在喷浆液时，一面缓慢旋转、一面徐徐提升，高压喷出的浆液不断切削土层，并使强制切削下来的土体与浆液充分混合，最后在喷射力的有效射程范围内形成一个混合物圆形凝柱体，依据实际地质情况旋喷法采用的二重管法，即：同时压入水泥浆和压缩空气，使用Φ48钢管为注浆管，喷射流为浆液，以20MPa压力从喷嘴中喷出，直接冲击切削土体，达到水泥浆置换土体颗粒，满足设计要求。施工工艺流程见图2。压浆施工参数见表1。

图1 桩位布置图（单位:m）

图2 施工工艺流程图

表1 压浆施工参数表

3.1.2 施工方法

施工时首先用钻机引孔，为防止引孔坍塌，采用直径90mmPVC管下入孔内，再用旋喷机喷射，即先把浆液管下到预定加固范围最深点，然后自下而上进行高压喷射注浆切割土体，将开孔和灌注桩体同时进行，一次成桩，其工作步骤为：

（1）钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心，偏差不超过5cm。

（2）钻孔下管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在下管过程中，需防止管外泥砂或管内水泥浆小块堵塞喷嘴，可用胶带封死喷头，当注浆喷头下到预定位置（预定加固范围最深点），按照顺序往管内输送高压浆液和压缩空气，胶带将自动崩开。

（3）制浆：根据不同地层选取不同注浆材料，本项目旋喷桩止水帷幕注浆材料采用海螺牌普通硅酸盐水泥（P.O 32.5），水泥浆液的水灰比为 0.6。

（4）试管：当注浆管置入土层预定深度后应用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌制作水泥浆开始高压注浆作业。

（5）高压注浆作业：高压射浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数，应符合操作规程要求。若其它参数不变，提高喷射压力即射流能量大，加固范围则相应增大，效果好；若提升速度和旋转速度适当降低也可以增大加固半径，在射浆过程中参数可随土质不同改变，若参数不变，则容易造成材料浪费或降低旋喷效果。

（6）喷浆结束与拔管：喷浆由下而上至设计高度后，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，切不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。

（7）注浆设备清洗：当喷浆结束后，立即清洗高压泵、输浆管路、注浆管及喷头。

（8）设计孔桩开挖：待旋喷桩体具备一定强度后（约7d，具体视现场情况而定）进行设计孔桩人工爆破开挖。

3.2 施工注意事项

（1）钻机就位后应进行水平、垂直校正，钻杆应与桩位吻合，偏差控制在10mm内。

（2）旋喷桩施工前必须确定旋喷施工参数：旋喷速度、提升速度、喷嘴直径等。

（3）旋喷桩管达到预定深度后，应进行高压射水试验，合格后方可喷射浆液，待达到预定压力排量后，再逐渐提升旋喷管，深层旋喷时应先喷浆后旋喷和提升，防止注浆管扭断。

（4）旋喷冒浆处理。

冒浆：旋喷时,高压喷射流在地基中切削土体，其加固范围就是喷射距离加上渗透部分长度为半径的圆柱体。一部分细小的土粒被喷射浆液所置换，随着液流被带到地面上（俗称冒浆），其余与浆液搅拌混合。

在旋喷过程中往往有一定数量土粒随着一部分浆液沿着注浆管冒出地面，通过对冒浆观察，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆者，应查明原因，采取相应的措施。

地层中有较大的空隙而引起不冒浆，则可在浆液中掺加适量的速凝剂，使浆液在一定范围内凝固。另外，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙，再继续正常旋喷。冒浆量过大是有效喷射范围与注浆量不适应所致，可采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴直径、加快提升和旋喷速度等措施，减小冒浆量。

（5）在插管旋喷过程中，要注意防止喷嘴被堵，压力和流量必须符合设计值，否则要拔管清洗，再重新进行插管和旋喷。使用双喷嘴时，若一个喷嘴被堵，则用复喷方法继续施工。插管过程中，为防止泥砂堵塞，可边射水边插管，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以免泥土堵塞，影响工程施工。

（6）选用水泥其细度应在标准筛（孔径0.8mm）的筛余量不大于15%，浆液搅拌后不得超过4 h，当超过时应经专门试验，证明其性能符合要求方可使用。

（7）钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆要保持钻杆有0.1m以上搭接长度，以免旋喷固结体脱节。中途机械发生故障时，应停止提升和旋喷，以防断桩。并应立即检查，排除故障。为提高旋喷桩承载能力，在桩底部1m范围内应适当加长持续时间。

（8）当采用水泥浆进行旋喷时，在浆液与土搅拌混合的凝固过程中，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，造成固结时出现凹陷（凹陷通常在桩顶0.3～1.0m之间），深度随土质、浆液析出、固体直径等因素而异，当桩头凹陷量大对土加固及防渗影响大，应采取静压注浆补强。

（9）旋喷桩施工完成后，不能随意堆放重物，防止旋喷桩变形。

（10）旋喷桩体的施工质量是保证施工期间基坑围护止水的关键，旋喷桩施工时，应严格按照施工规范进行施工。其施工要点如下：

①高压喷射注浆的施工参数应根据地质条件，通过现场试验和施工经验调整，并在施工中严格加以控制。

②施工时应保证钻孔的垂直偏差不应超过0.5%，桩位偏差不应大于50mm。

③喷射压力，提升速度对成桩直径有较大影响，应根据深度及土质条件进行调整。

4 效果

通过旋喷注浆处理，加大了富水地段人工挖孔作业方面的可操作性，在后续的人工挖孔过程顺利，渗水问题基本解决。从3月底进场至6月初全部完成桩基施工，有效的加快了施工进度,得到了业主单位的肯定,为上部墩台施工赢得了宝贵时间。