浅析高压旋喷桩在堤防除险加固中的应用

敖翔

摘要： 随着流溪河大坳拦河坝建成蓄水后，通过堤防防洪整治工程达到了防洪护岸、防灾减灾、园林景观、河岸生态建设、生产生活保护、城市与人文环境综合提升的重要目的。由于堤防沿线地质情况较为复杂，加上天气频繁变化，堤防部分区域出现了渗透、管涌、甚至滑坡的现象，对于堤防工程的防护工程带来一定的难度。因此，本文通过高压旋喷桩在堤防除险加固中的应用，结合施工现场技术及管理成果的分析，简要描述了高压旋喷桩对堤防软基改善中起到的重要作用。

Abstract： With the completion of the dam of Liuxi River， the embankment flood prevention and rectification project has achieved the important objectives of flood prevention and protection， disaster prevention and reduction， landscaping， river bank ecological construction， production and living protection， and comprehensive improvement of the urban and human environment. Due to the complicated geological conditions along the embankment and the frequent changes in the weather， some areas of the embankment have seen phenomena such as infiltration， piping surges and even landslides， which has brought certain difficulties to the protection works of embankments. Therefore， in this paper， the application of high-pressure jet grouting piles in the reinforcement of embankments is combined with the analysis of the construction site technology and management results， and the important role of high-pressure jet grouting piles in the improvement of embankment soft ground is briefly described.

关键词： 高压旋喷桩；堤防除险加固；应用措施

Key words： high pressure jet grouting pile；dike reinforcement；application measures

中图分类号：TV871 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）17-0133-02

0 引言

高压喷射灌浆是采用钻孔，将装有特制合金喷嘴的注浆管下到预定位置，然后用高压水泵或高压泥浆泵（20～40MPa）将水或浆液通过喷嘴喷射出来，冲击破坏土体，使土粒在喷射流束的冲击力、离心力和重力等综合作用下，与浆液搅拌混合。待浆液凝固以后，在土内就形成一定形状的完整桩体。主要特点是：可提高并保持地基的抗剪强度，达到防渗固结的作用。实践证明，砂类土、黏性土、黄土和淤泥等软基地层均能进行喷射加固，效果较好。

1 案例分析

流溪河位于中国广州市从化区的西北部，是由众多溪流汇集而成。由于溪流河堤段堤线弯曲，迎流顶冲段较多，近年来极端天气出现频率增加，自2014年“5.23”洪水后，大坳拦河坝至龟嘴桥段堤防出现渗透、管涌、甚至滑坡，严重危及堤防的安全，为确保堤防整体稳定、渗流稳定的情况下，决定对该堤段基础进行高压旋喷桩和粘土灌浆加固处理。除险加固范围总厂10.0km，需要防渗处理段长度为4.011km，加固方案中设计旋喷桩桩径为600mm，单排布置，间距450mm，利用高压浆液，喷射冲切破坏土体，加固质量好、施工速度快、成本低。

2 高压旋喷桩的实际加固原理分析

对于高压旋喷桩而言，在地基加固中，主要使用的材料为水泥浆，采用钻机设备，在土层设计深度中设置注浆管，并利用高压注浆泵，对水泥浆进行喷出处理，然后针对注浆管进行旋转与提升处理，部分细小的土壤颗粒会随着水泥浆流到地面，而其他土壤颗粒会在高压喷射的冲击力作用之下，受到離心力与重力的影响，形成水泥浆与软土之间的胶东混合，在固化之后，会形成强度较高的桩体结构。在施工工作中，高压喷射流会形成较高的喷射力，而在喷射力的作用之下，导致土体结构破坏。主要因为高压旋喷的喷射速度较快，压力很高，通常情况下，压力在20MPA以上。且在喷射期间，能够切削土体，并促进水泥浆的渗透，形成一定的加固力。

高压喷射环节中，可以将水泥浆作为主要的固化剂结构，在与软土之间发生物理化学反应之后，产生硅酸钙成分、硅铝酸钙成分等。对于软土结构而言，渗透性很差，在与水泥浆之间相互融合之后，需要半个月的时间才能相互固化，在一个月之后强度有所提升，在三个月的时候，能够形成稳定的强度。因此，在施工中可以将三个月的施工强度作为衡量标准。使用高压旋喷桩施工工艺技术开展施工活动，由于旋喷期间会产生一定的离心作用，导致桩新结构的密度降低，强度也有所降低，而外围的密度很高，强度也很大，进而形成了三维约束受力的结构，一般情况下，在高压旋喷桩的强度达到设计标准之后，不仅能提升强度，还能增强防渗效果，满足当前的堤防除险加固工作要求。

3 高压旋喷桩在堤防除险加固中应用措施

在上述案例中堤防除险加固施工期间，合理使用高压旋喷桩工艺技术，制定完善的施工方案，确保在加固施工中，提高整体工程的施工建设水平，优化施工模式与结构，满足当前的发展需求。具体措施为：

3.1 制定完善的加固施工方案

在高压旋喷桩加固施工工作中，可以使用单排桩施工方式，将桩的直径控制在0.5m左右，相互之间的距离控制在0.41到0.46m之间，确保桩端能够与石灰岩的底部相互接近，形成良好的施工模式。通常情况下，在高压旋喷桩加固施工工作中，主要使用33级的硅酸盐水泥材料，要求在施工之后一个月的时候，强度可以达到1.6MPA左右。且在高压旋喷桩施工之后，可以形成渗透系数在9-6cm/s左右的防渗墙体。

在高压旋喷桩施工的过程中，需将设计参数控制在合理范围内容，同时要将水泥浆水灰控制为1：1。高压旋喷的喷射压力设计为21MPA，喷嘴的直径控制在2mm左右，喷嘴的数量为1个。在此期间，还需将喷嘴的提升速度控制为200mm/min。

3.2 施工注意事项

施工前，全面清理施工现场，确保工作面没有障碍物，且注明地下障碍物实际位置并进行严格的管理，其次在桩顶位置应合理设计45cm左右厚度的砂垫层，根据施工图纸的要求设置桩位定位轴线，从而保证钻机顺利操作。

第一，钻机就位需根据事先测量的桩位，使得钻机位置准确，然后将钻头与桩位相互对准，将偏差控制在4cm左右。在此期间，需针对机台进行调平处理，然后利用线垂针对机身进行合理的调整，将误差控制在1%以内。钻机就位后，利用低压试水实验的方式实施工作，将压力控制在0.6MPa左右，同时检查喷嘴的通畅性，使得压力控制在合理范围之内。

第二，水泥浆配置需根据钻机移位情况，按照设计的配置要求，合理处理水泥浆。将水加入桶中，然后将水泥与外掺剂融合在一起，导入机械中处理，搅拌20分钟左右，然后拧紧阀门。在此期间，需将筛网的孔径设计在0.9m左右，过滤之后融入浆液池中，然后利用滤网过滤的方式进行处理，在第二次过滤之后，将其融入浆液桶中，以此形成良好的处理机制。

第三，插管设置需合理采取单管、双管、三管方式，钻孔完毕后将钻孔与插管融合在一起，实现第二道工序。当第一段钻入土中，使用喷射管实现喷射与振动贯入等工作。同时要启动钻机机械，处理高压泥浆，在低压输送的情况下，利用钻杆沿着导向杆进行振动处理，在射流成孔的情况下，实现下沉工作，且在桩底负荷施工设计要求的情况下，观察工作电流，明确额定值数据信息，以此提升高压旋喷桩的施工水平。

第四，根据实际需要提升喷浆管，如果喷浆管下沉到施工设计的深度，就要停止钻进处理，如果旋转没有停止，就要控制压力在30MPa左右，且在底部喷浆30s之后，进行喷浆与旋转，根据施工设计要求与试验桩参数等，严格控制注浆管的提升速度。

第五，如果旋喷管在提升过程中的高程与桩顶位置接近，就应在桩顶以下1m左右位置进行处理，慢慢地提升旋喷，旋喷数分钟之后，向上慢慢地提升，直到桩顶位置。在此期间，还需实现重复喷浆工作，在喷浆工作完成之后，分析析水作用，使其可以产生凝固收缩，促进结体桩顶出现凹陷的现象，开展水泥浆的管理工作。

3.3 质量检验工作措施

为了能够更好地检验施工质量，需采取钻芯检测与水泥土强度测试的方式解决问题，在合理管理的情况下，创建多元化的管理机制，全面提升管控水平，使得施工质量符合工作规定。

第一，钻芯检测措施分析。钻芯检测需根据总桩数量进行处理，使用抽样检查方式，抽样检测数量控制在1.5%左右，在取芯测试的过程中，得到准确的结论。且在施工后的一个月左右，合理开展垂直检测工作，严格管理钻芯的完整性与均匀性，合理判断实际的固结程度，提高整体性，加长长度，确保钻芯的质量符合工作要求。

第二，水泥土强度测试措施。为了开展质量检验活动，严格分析水泥土的固化效果，开展钻芯的送样检测工作，在实验室中实现切削制样工作，在抗压强度检测的情况下，评价施工结构是否能够适合工程的设计要求。同时，钻芯测试还需制定完善的测试方案，明确桩体结构抗压强度特点与平均值，使得平均值大于1.5MPa的数据值，以此提升整体结构的施工质量。

第三，水泥土渗透系数的测试措施。在测试水泥土渗透系数的过程中，合理研究钻芯样品，在渗透性实验的支持下，使用常水头的实验方式解决问题，提升测试管理工作效果，满足当前的要求。通常情况下，需将水泥土的参数控制在合理范围内，及时发现其中存在的质量问题，采取合理的措施解决问题，在严格分析与控制的情况下，通过科学方式提高堤防除险加固工程的施工质量[1]。

3.4 施工原材料质量管理

施工原材料管理需制定完善的高压旋喷桩的施工方案，健全管理工作制度，在一定程度上，能够全面提升高压旋喷桩的施工水平。且明确具体的施工目的与要求，创建多元化的管控体系。一方面，在施工材料采购环节中，创建质量管理机制，明确施工原材料质量要求，在严格管理的情况下，通过质量检测，筛选最佳的施工材料。在此期间，还需严格管理原材料的费用，在质量符合要求的情况下，能够合理降低施工费用，提高施工企业的经济效益。另一方面，在施工材料质量管理期间，应明确高压旋喷桩工艺技术对于材料的要求，使得材料规格能够符合国家的规范，且在施工中，創建现代化与多元化的管理机制，全面提升整体工程的施工水平，满足当前的发展需求[2]。

3.5 机械质量的管理措施

在机械质量管理工作中，应制定完善的管理方案，明确机械的使用要求，促进高压旋喷钻头质量符合工作规定，全面提升整体机械的施工质量与水平，在一定程度上，能够通过科学方式解决当前的堤防除险加固等质量问题，加大质量管理工作力度，创建现代化的机械管理体制，全面优化管理工作方式，促进工程质量的提升[3]。

4 结语

在堤防除险加固中采取高压旋喷桩加固方式，应做好原材料质量的管理工作，创建多元化的管体制，明确各方面机械质量的要求，创建先进的管理体系，全面提升高压旋喷桩质量，创建堤防除险加固工作模式，全面优化施工模式的管理体系，促进攻关组良好实施。

参考文献：

[1]孟维军.高压旋喷桩施工[J].中国新技术新产品，2015（8）：124.

[2]韩东，赵雪，丁润华.高压旋喷桩施工工艺[J].油气田地面工程，2015（4）：80-81.

[3]张光莉.浅议高压喷射灌浆技术的应用[J].陕西水利，2016（1）：176-177.