高压旋喷桩施工技术在堤坝路段中的应用分析

李印冬

(中国二十冶集团有限公司工程设计研究院 上海 201900)

1 研究背景

武汉阳逻经济开发区是湖北省武汉市重点对外开发区，是新世纪武汉经济发展的重要支撑点，位于长江中游北岸武汉市新洲区阳逻街。开发区规划面积35平方公里，分为港口物流区、工业园区和综合生活配套区。其发展定位为：华中地区重要物流中心，现代港口工业新城。阳逻开发区拥有“长江腹地第一深水良港”，位于长江中游具有得天独厚适宜建设集装箱码头的岸线，阳逻武汉新港将逐步形成以深水港为依托，以国际集装箱转运为主体，以大宗散、杂货运输为基础的华中地区物流中心重要基地。

高压旋喷桩主要是通过高压旋喷的方式把土层的土体与水泥浆混合成满足使用性能的混合固体。适用于淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土等，常用于地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。近年来，专家学者研究了高压旋喷桩在基础设施建设中的应用技术。其中，周航等研究了汽车荷载下高压旋喷桩对现役高速公路加固效果，分析了经高压旋喷桩处理前后的地基动偏应力的变化规律等[1-3]；涂子云等分析了三重管高压旋喷桩的施工工艺及相关问题的处理方法[4-6]；王晓琼等研究了旋喷桩软基段施工技术，研究结果表明高压旋喷桩法对土体具有破碎切割、混合搅拌和压密等作用，并且提出了施工过程中会造成地面隆起的原因及相应问题的解决方案[7-8]；陈思佳等研究了高压旋喷桩和钉型水泥双向搅拌桩对软土地基进行加固，并且认为该法具有对已形成的地块干扰小、复合地基承载力高、工后沉降小、节约造价等优点[9]；訚小波等以武汉市东港(汤逊湖至青菱河通道)地基处理工程为例对高压旋喷桩在河堤加固中的应用进行了分析[10]。

2 项目概况

新洲区位于武汉东北部，南临长江中游，北枕大别山，西靠武汉，东连黄冈、鄂州，为武汉东部水陆门户。阳逻之心位于阳逻新城东南，柴泊湖以东、汉施公路以南、倒水河和阳逻机场西北区域。规划总用地面积约12.35km2，人口17万人。根据现状调研，目前阳逻之心大部分区域为生态农业区，开发建设集中分布在潘庙及金台镇一带，主要沿汉施公路、阳光大道、翔飞路发展，区域范围内建筑大多数为1～2层，建筑质量一般，总建筑量达到112万平方米，如潘庙城中村、工人文化宫、思源中学等已批或已建项目，阳逻污水处理厂、机场油库、高压廊道等基础设施，阳逻之心位于阳逻机场侧净空范围内。阳逻之心现状道路主要为外环线、汉施公路、阳福大道、翔飞路、柴泊大道、阳福公路、潘庙一路、潘庙二路、长丰北路、潘庙大道等，区内现状路网密度较小，大部分片区处于待建状态。

本项目沿线场地地貌单元为长江右岸Ⅲ级阶地，垅岗地形，地形起伏较大，分布有湖塘，线路穿越正修建的道路、农田、堤坝、村庄及树林等。地面标高在17.62～31.49m 之间，高差约 13.87m。据钻孔揭露，场地内分布的地层有：人工填土层、植物层、湖塘相淤积层、第四系全新统冲洪积层、第四系上更新统冲洪积层、第四系中更新统冲洪积层、白垩系—下第三系东湖群岩层。拟建场地属长江流域，位于长江中游北岸，地处长江阳逻段，西南距长江约6.8km，分布于倒水、柴泊湖和朱家湖之间。西南侧的长江自青山矶(古称武城口)东来，过黄陂县的沙口入境，左岸界埠河经武湖大闸来注，江水南流，东经武矶头依十里长山东流至龙口出境。

3 高压旋喷桩施工技术

本文根据工程地质勘测结果分析了高压旋喷桩在该堤坝路段中应用的可行性。另外，简要介绍了高压旋喷桩施工的前期准备和施工工艺流程。总结分析了该项目施工及检测中存在的主要问题，并根据存在的问题提出了相应的施工技术方案。

3.1 高压旋喷桩应用的可行性分析

根据工程地质勘测结果可知，场地内分布的地层有：人工填土层、植物层、湖塘相淤积层、第四系全新统冲洪积层、第四系上更新统冲洪积层、第四系中更新统冲洪积层、白垩系—下第三系东湖群岩层。其中人工填土层、植物层、湖塘相淤积层等存在强度低、成分复杂分布不均匀、沉降量大等，未处理不能作为道路桥梁地基基础。第四系全新统冲洪积层属比较均匀的低压缩性地基土，其工程性较好，承载力高，可作拟建道路路基和雨水、污水管的基础持力层，亦可作为桩端持力层[12-14]。所以，以第四系全新统冲洪积层为桩端持力层采用高压旋喷桩技术来处理该堤坝路段的不良地质是可行的[15-17]。

3.2 施工前期准备

高压旋喷桩主要是通过在土层中喷入水泥，形成具有连续搭接的有一定使用性能的水泥和土体的混合体。材料的性能对于高压旋喷桩的质量有着重要的影响。因此，在施工前期应准备好相应等级的水泥、外加剂和水等。此外，选择合适的施工机具对于高压旋喷桩的施工质量同样有着至关重要的影响，其中施工机具主要包括：高压喷射注浆设备、搅拌制浆设备、控制测量检测设备等。

3.3 施工工艺流程

首先，根据设计施工图和高压旋喷桩布控点进行施工测量放线、确定钻孔孔位；再选择合适的钻孔方法进行钻孔；等钻孔验收合格后，准备进行高压喷射注浆；选择合适的制浆设备和参数配比等制备合格的浆液；根据选择的高压旋喷桩类型确定供水供气的设计和施工要求等；选择合适的喷嘴类型完成喷射注浆；最后及时清洗施工机具设备，依次完成其余高压旋喷桩施工作业。

3.4 存在的主要问题

根据施工单位汇报高压旋喷桩施工情况及检测情况、设计单位提出高压旋喷桩检测方案及技术要求、参会单位就堤坝段高压旋喷桩施工及检测形成如下问题：

(1)根据现场实际情况，并结合相关技术规范制定出一套检测技术方案来检测现阶段已施工的高压旋喷桩(约占50%)的质量是否能够达到设计要求。

(2)若检测结果能够满足设计要求，则需要制定后期高压旋喷桩的施工方案。

(3)若检测结果不满足设计技术要求，则需要制定已施工的高压旋喷桩加固措施或方案，以及后期的施工技术方案。

针对高压旋喷桩施工及检测过程中存在的问题。首先，应根据存在的问题及时联系设计院修改和完善高压旋喷桩质量检测技术方案；其次，分析检测结果及时校核和验算相关数据是否满足设计要求；最后，根据检测结果制定出下一步施工指导方案。

3.5 高压旋喷桩施工技术方案

根据现场施工及检测等存在的问题结合施工进度和相关部门的要求，形成基于堤坝路段高压旋喷桩施工技术方案如下：

首先，前期根据施工现场条件安排室内试验确定最佳水灰比等技术参数；然后，在考虑地质条件、单管、双管、三管、桩深，养护时间(14天、28天)等因素按最不利条件下设计布控位置点，并以每组6根进行现场试桩；再组织检测、设计、监理和勘察等相关技术人员通过采用钻芯检测和开挖检测相结合的方式对试验桩的质量进行检测，进一步确定合适的相关参数；再根据不同的地质情况、试验桩的质量以及道路桥梁等构筑物的技术要求进行布桩设计；最后，等高压旋喷桩养护至规定时间后，采用以10m一个点及关键点对高压旋喷桩的质量作进抽样核验，核验合格后再进行下一步施工[18-20]。

4 结语

高压旋喷桩作为加固堤坝路段地基的一种重要技术手段具有良好的应用价值。通过对拥军路项目现场勘测和踏勘，并组织了专家对实施高压旋喷桩的可行性进行了论证。专家肯定了技术方案的可行性。本文针对现阶段对高压旋喷桩检测技术不完善不成熟等问题，提出了考虑高压旋喷桩的开挖检测和钻芯检测等多方案结合的检测方法。这既使堤坝路段路段的路基得到了加固，又最大限度的保证了施工对防汛工程的安全，为类似项目的建设、施工和设计等提供参考。