高压旋喷技术在引黄闸基础处理中的应用

侯旻，魏骁

（1.山东黄河勘测设计研究院，山东济南 250014；2.鲁控水务发展集团有限公司，山东济南 250014）

高压旋喷技术在引黄闸基础处理中的应用

侯旻1，魏骁2

（1.山东黄河勘测设计研究院，山东济南 250014；2.鲁控水务发展集团有限公司，山东济南 250014）

以簸箕李引黄闸为例，阐述了深层搅拌桩技术在加固“老口门”闸基的局限性，提出了采用高压旋喷桩技术处理这种地基的可行性。

引黄闸；高压旋喷桩；地基处理；工程施工

新建簸箕李引黄闸位于黄河下游山东省惠民县境内，黄河簸箕李险工新5#～3#坝之间，相应左岸临黄堤桩号207+490处，设计引水流量为75 m3/s；两联6孔钢筋混凝土箱式涵洞，每孔净宽、净高均为3.0 m。涵洞全长91.0 m，共分9节，首节涵洞长11.0 m，其余8节均长10.0 m。上游设5.0 m长抛石槽，15.0 m长黏土铺盖；下游布置长16.0 m的消力池，13.0 m长的浆砌块石和16.0 m长的干砌块石海漫，5.0 m长的抛石槽。

1 地质情况

从地质剖面图看出，闸址部分座落在历史“老口门”（历史上曾决口、出险并且抢险过的位置）上，特别是闸首左侧A1钻孔揭露出的②、①-4、①-5等土层含大量腐殖质、树皮、木块、块石、碎石等，估计为当时堵口的料物。

勘探深度内，上部主要揭露地层为人工堆积（Qr）地层，主要为黄河大堤及堤后淤背区；下部揭露均为第四系全新统冲积堆积（Q4al）地层，岩性主要有砂壤土、淤泥质砂壤土、壤土、裂隙黏土。在高程8～16m（黄海高程，下同）之间有一层厚度不等人工抛石层，估计为当时决口抢险时抛料所致。

2 闸基处理设计

闸首底板高程14.20 m，闸首地基应力最大值151.2 kPa，地基沉降量0.34 m。根据地质资料，拟定闸首位置大部分坐落在第②层淤泥质壤土上，地基承载力较低,采用水泥土搅拌桩进行加固。桩径采用0.6 m，梅花型布置，顺水流方向间距1.08 m，垂直水流方向间距为1.1 m，每联闸首底部布置114棵，共布置228棵，置换率为23.7%，桩长9.2～11.07 m，桩端置于⑤层裂隙黏土中，桩底高程4.0 m。

该工程地基处理采用单钻头搅拌桩基方案。施工中在闸首左上角及上游翼墙部位的水泥土搅拌桩施工中，钻机下钻至高程13 m左右时，无法钻探，钻机提出时钻头脱落。钻机钻深无法达到设计深度。鉴于以上情况，剩余的92棵桩，采用搅拌桩方案难以实施。经对地层进行分析，确定将剩余的搅拌桩调整为高压旋喷桩。

3 高压旋喷桩设计

依据《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004），在粉土层中高压旋喷桩的28 d单轴无侧限抗压强度为0.5～3.0 MPa。结合以往施工经验和本工程的地质条件，本次设计高压旋喷桩的28 d单轴无侧限抗压强度应不小于2.0 MPa，同原搅拌桩强度要求一致。旋喷桩的桩底深入到第⑤层裂隙黏土中，第⑤层土的标贯击数最大值为12.6、最小值为6.4、平均值为9.6，黏性土中标贯击数为6＜N＜10时，双管法高压旋喷桩的直径宜选用0.7～1.1 m。考虑该工程的地质条件及闸底板下不同桩型受力均匀性，剩余的92棵桩变更为高压旋喷桩加固，有效桩径仍采用0.6 m，桩径、桩长、桩间距及置换率，均与水泥土搅拌桩加固相同。

闸室及上游翼墙复合地基承载力特征值应不小于180.45 kPa,其单桩竖向承载力标准值应不小于186.78 kN。水灰比1∶1，具体水灰比值施工时根据现场试验确定。

3.1 主要技术参数

高压旋喷桩的主要设计参数建议如下：

1）采用双管法进行施工；

2）桩身的28 d单轴无侧限抗压强度大于2.0 MPa；

3）主要技术参数：高压水泥浆压力35.0～38.0 MPa，流量为70～80 L/min；压缩气压力为0.6～0.8 MPa，气量60～80 m3/h；浆液采用P·O42.5级的普通硅酸盐水泥搅制，水灰比1∶1；提升速度：Ⅰ序孔、Ⅱ序孔高程9.5 m以上均为10～15 cm/min，高程9.5 m以下均为8～10 cm/min；旋转速度为12～15 n/min；施工采用钻机钻孔，孔斜率<1%。

4）高压旋喷桩有效桩径不小于0.6 m；

5）施工前进行高压旋喷灌浆现场试验，根据试验确定灌浆的方法、验证设计参数、浆液性能要求。

3.2 施工技术要求

1）定孔位。在定孔位时，一定严格按照设计放样定位，其误差不大于2.0 cm，并用木桩固定。

2）造孔。把钻机移至钻孔位置，对准孔位用水平尺保持机台水平，立轴垂直、垫牢机架、钻机的垂直度须满足精度要求，经技术人员验测合格后方可开钻。如发现钻机倾斜，则停机找平后再开钻。钻孔过程中遇石块，现场技术人员和监理应详细记录高程和钻孔情况。回旋钻难以进尺时，应采用锤击、冲击等方法进行钻孔。钻进过程中，遇到异常情况及时查明原因，采取相应措施，对地层变化、颗粒大小、硬度等要详细记录，钻孔结束后，由技术人员进行质量检查，合格后方可移位进行下一个孔的钻进。

3）下喷射管。将喷射台车移至成孔处，先在地面进行浆、气试喷试验，检查各项工艺参数符合设计要求后将喷射管下至设计深度，经现场质检人员检查认可后方可进行高喷灌浆施工，喷射过程中如遇特殊情况，如浆压过高或喷嘴堵塞等，应将喷射管提出地面进行处理，处理好后再进行施工。

4）浆液制备。灌浆浆液采用纯水泥浆，按水灰比1∶1进行浆液搅制，在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于30 s，一次搅拌使用时间宜控制在4 h以内。

5）喷射提升。当喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的浆、气，待注入浆液冒出孔口时，按设计的提升方式及速度自下而上提升，直至提升到设计的终喷高程。

6）回灌。喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止，保证旋喷桩固结后桩顶标高，回灌浆液一般采用邻孔高喷冒浆静压充填。

7）工艺参数及注意事项。高压喷射灌浆属于基础工程施工，在施工前或施工初期，宜进行现场灌浆试验，确定旋喷速度、拉升速度、喷射压力和喷射量，验证工程施工详图设计和施工组织设计，调试运行钻孔灌浆施工系统，验证合理的机械设备与人员配置。

在施工过程中注意的事项有：在下入或拆卸喷射管时，应采取措施防止喷嘴堵塞；灌浆过程中，采取措施保证孔内浆液上返畅通，避免造成地层劈裂或地面抬动。

4 实施情况及效果

高压旋喷桩施工从2014年12月24日至2015年01月20日，历时28 d，施工进展较为顺利。虽在块石地层有进尺慢、跳钻现象，但采用锤击越过该层后，再无特殊情况发生；喷射过程中，无长喷头和喷管现象发生。施工过程中，设计代表、监理、监督各方对高压旋喷实施现场指导旁站，施工队伍严格按设计要求进行施工，经现场荷载试验检测，单桩竖向抗压承载力特征值为188.5 kN，复合地基承载力特征值为208 kPa，满足设计要求。

实践证明，采用高喷技术对“老口门”闸基进行处理，技术可行，加固效果可靠，可供类似工程参考。

（责任编辑 赵其芬）

F426.91

B

1009-6159（2016）-12-0012-02

2016-05-11

侯旻（1989—），男，助理工程师