郝洪江，杨江枫，杨永兴

（河南省人民胜利渠保障中心，河南 新乡 453000）

1 水文、地质及工程概况

1.1 水文、地质概况

项目区地下水年变幅为1.00～2.50 m，年际变化为0.25～0.50 m。每年的6-8 月地下水水位最低值，9 月至次年1 月地下水位达到最高值。勘察期间测得地下水位高程60.58～61.29 m。闸基建基面高程76.08 m，消力池建基面高程最低为70.78 m。

项目区内地层主要为堤身填土（Qs）和第四系全新统（Q4）冲积成因的砂壤土、粉细砂和细砂组成，各层空间基本稳定。地层由上至下分述：淤积土（alQ4）成分主要为粉细砂和少量泥质，松散，为新近沉积，厚度0.50～1.50 m不等。填土（Qs）砂壤土为主，见植物根系，层厚0.30～2.50 m，均厚1.64 m。砂壤土（alQ4）土质不均匀，层厚2.30～6.50 m，均厚3.62 m。粉细砂（alQ4）以石英、长石为主，云母次之，层厚6.30～9.20 m，均厚7.40 m。细砂（alQ4）以石英、长石为主，云母次之，揭露层厚5.00～15.00 m，均厚11.58 m。经过地基稳定和地震液化分析，项目区存在饱和地基土液化问题，所以对地基采用高压旋喷桩围封处理。

1.2 工程概况

经过工程地质勘察分析，施工场地存在饱和地基土液化、闸基渗漏和可能渗透变形等问题，且属于Ⅷ度震区。沿节制闸、东三干渠进水闸及东二干渠进水闸闸室四周及闸墩部位、闸房基础四周设高压旋喷桩连续墙。防渗围封桩体结构为：桩径1.00 m，间距0.90 m，最小成墙厚度0.30 m，节制闸桩长15.50 m，东三干渠进水闸16.50 m，东二干渠进水闸16 m，桩顶为10%水泥土。高压旋喷桩加固料采用42.5#普通硅酸盐水泥，无侧限抗压强度大于3 MPa，渗透系数不大于1×10-5cm/s。

2 高压旋喷桩施工工艺

2.1 高喷旋喷桩施工流程

施工准备→测量布孔→机具就位→地面试喷→贯入喷射管→喷射注浆→终灌→冲洗→封孔→检查验收。

2.2 试验

此次高压旋喷桩试验采用PH-5D型打桩钻机采用三管法试桩工艺，试验区位置选定在水闸南侧空地，试验桩桩径1.00 m、桩间距0.90 m。试验施工前测量放出试验区边界线，进行场地清理平整。经监理工程师复测地面高程，测设每根试验桩的桩位并用白灰和木桩进行标识，确认无误后展开试桩工作。

试验区共选取4根高压旋喷桩进行试验，依据施工图纸和《建筑地基处理技术规范》要求选定试验所需的水灰比、气压、旋转速度，通过调节注浆压力和提升速度，形成试验桩，通过对比选择最优参数，达到质量可控的目的，并满足设计指标要求。检测试验结果，确定施工参数如表1所示。

表1 高压旋喷桩施工参数表

2.3 施工工艺与质量控制要点分析

2.3.1 施工准备

首先平整施工场地，对施工场地的杂草、树木、生活垃圾、建筑垃圾进行清理，然后在设计标高上部覆盖50 cm的素土作为保护层，减少对原状土层的破坏，并做好水土保持措施。采用挖掘机在施工区域附近开挖排水沟、截水沟等排水设施，防止雨水灌入施工场地。配备合适的水泵抽取废弃的泥浆，在施工区域外至少20 m 选取合适位置设置沉浆池，临储存废弃泥浆，防止施工过程中产生废浆液污染环境。

2.3.2 测量布孔

专利法中的使用环境特征 ......................................胡 波 05.60

首先根据设计施工图要求进行布桩，并绘制桩位布置图，推算出各桩中心点坐标。其次编制桩号，如图1东二干渠进水闸高压旋喷桩桩位平面分布图。采用跳桩位法施工工艺，减少土层扰动对成桩强度的影响，先进行Ⅰ序施工，待Ⅰ序桩强度达到要求后进行Ⅱ序施工。最后按照桩位布置图，使用全站仪与GPS 相配合的方法符合旋喷桩的设计孔位，并放样施工轴线、桩位布置基准线，确定旋喷桩桩位，并对每个桩位均作标志，便于钻头施工定位。

图1 东二干渠进水闸高压旋喷桩桩位平面分布图

2.3.3 钻头定位

移动桩机至桩位，钻杆中心对准桩位标志下钻，控制高压旋喷桩桩位的偏差小于30 mm；调整好桩机至水平，桩机的钻杆要保证垂直，采用双垂法检验，控制垂直偏差不得超过0.50%，防止斜桩。

垂直的测量（双垂法）：桩机上塔架两侧分别悬挂5 m 垂线，垂线悬挂点为塔架中心位置，并在垂线底部标记中心点，通过钢尺量测垂线至中心点的间距计算垂直度偏差。同时桩机配备靠尺及塞尺辅助两侧钻杆垂直度，保证成桩质量。

2.3.4 浆液配置

配置水泥浆液严格按照试验确定高压旋喷桩施工参数进行配置，选用P.O 42.5 水泥，水灰比1∶1，水泥浆比重1.51。配置水泥浆时，遵循“先清水，后水泥”的原则，首先将水加入桶中，采用电子计数器控制水量，然后再将水泥倒入，采用人工数包方式严格按预定配合比制作浆液，开动搅拌机搅拌10-20 min 后，开始使用。浆液在搅拌机中要不断搅拌，防止水泥浆离析。选用泥浆比重计定期测量浆液，控制浆液的质量从而达到设计要求，并派专人进行施工记录。在搅拌机与集料斗之间设置过滤网，筛除水泥浆液中存在的杂质或块状物。

2.3.5 贯入喷射管

采三管旋喷法施工，开始施工时，检查设备和高压管路系统，设备所的压力和排量必须满足设计要求。同时通过在导杆立柱上每米划分标尺来量测最终钻孔深度，控制钻孔深度误差±10 cm以内。

启动钻机，待钻头转速正常后，开启高压注水泵，控制压力为35 MPa，出水后钻机再边喷水边下沉，使水和土体充分拌合，借助喷浆嘴高压旋转喷射水切割土体使钻杆稳定下沉，下沉速度可通过档位调控，工作电流不应大于额定值。通过观察钻机上的深度标识，喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，准备喷浆。

2.3.6 喷浆提升

喷射开始时，按照试验确定高压旋喷桩施工参数，控制施工要素，保证喷浆速度不小于30 L/min，控制气压0.60～0.80 MPa，水压35～38 MPa，在桩底喷浆30 s，使浆液完全达到桩端使水泥浆桩端土得到充分搅拌。待钻机桩底座浆后，依据地质情况调整注浆压力控制在1～2 MPa以内，使喷浆速度达到70 L/min，边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，控制提升速度为0.15 m/min，旋转速度为20 r/min。至距桩顶1 m时，放慢提升速度和旋转速度，直至钻头提升至桩顶后，停止提升，继续搅拌，为保证桩顶密实均匀后停止搅拌，关闭喷管完成施工。一组桩施工完后，移动桩机至下一桩位，重复以上步骤进行施工。

2.3.7 冲洗管路

高压旋喷桩注浆完毕后，应用清水彻底清除注浆管、软管内泥浆泵中的浆液，管内、机内不得残存水泥浆，防止浆液在机具内部凝固堵塞管路。

3 质量控制措施

以试验为先导。高压旋喷桩正式施工前，应做至少3根试验桩，依据试验成果调整试验桩个数，确定各项施工参数，报监理、业主单位确定后，进行施工。

实行技术人员随班作业制度。施工技术人员记录好每桩的开钻时间、搅拌次数、浆液比重、开钻深度、记录结束时间和使用浆量。做好引孔记录,严格要求达到设计底标高。通过对冒浆的观察，及时了解土层状况，若土层有较大的空隙引起不冒浆，加入适量外加剂，加快浆液在特定范围内凝固，缩短凝固时间；若冒浆量明显增大，存在有效喷射范围与注浆量不适应，可在适当范围内提高喷射压力或缩小喷嘴直径。

喷射注浆设备出现故障不能正常施工时，及时抢修并正常运行后，启动钻机，重新钻入至停供位置以下1 m 处进行喷射注浆。若间歇时间大于3 h，及时清理设备管道，防止水泥浆凝固堵塞管道。若间歇时间超过24 h，应在原桩位旁边进行补桩处理，在周围按照相同施工要求增加旋喷桩，重新形成围封。

高压注浆设备与施工区距离不应大于50 m，减少由于注浆设备与钻孔注浆的距离太大，导致压力损失大的影响。

4 结语

高压旋喷桩施工比一般的地基处理方法更方便，稳定性更高，不仅施工工艺简单，操作难度小等特点，而且施工噪声小，振动小，对水闸附近居民的生活扰动小。高压旋喷桩工程施工周期短，有利于施工准备和运行，其高压旋喷桩桩深较大，应用效果好，设备轻，施工布置相对容易。

目前高压旋喷桩在水利等工程地基处理中应用越来越多，根据施工现场地质条件的不同，在施工前应进行试桩，通过试验确定施工参数，保证施工质量。在此水利枢纽改建工程中，高压旋喷桩技术对闸门地基处理具有非常重要的作用，通过高压旋喷桩技术处理之后有效地解决了饱和地基土液化问题，增强了稳定性，对水利行业相似问题的地基处理提供了一个有效的解决方法。