高压旋喷桩在处理砂礓盘地基孔洞过程中研究及应用

李 舜

（安徽省水利水电工程建设监理中心 合肥 230000）

1 工程概况

涡河蒙城枢纽建设工程是由节制闸、船闸及影响处理工程组成的大型枢纽工程。在施工过程中发现节制闸闸室、岸墙、上游翼墙及铺盖部位建基面下砂礓盘地基下存在空洞，经研究，闸室、左岸岸墙、左右岸上游翼墙及上游铺盖基础采取高压旋喷桩处理，高压旋喷桩按单排布置，采用二管法施工，桩间距80cm，桩间搭接30cm，桩径110cm，密排咬合成防渗加固体。因上部为水泥土换填，成桩桩顶高于换填土底面5cm。

2 工程地质

节制闸闸址勘探深度范围内为第四系松散沉积地层，按各自不同的工程地质特征可分为7 层，现按自上而下的顺序分别叙述如下：

①层，砂壤土、轻粉质壤土（Q4a1）：黄、灰黄等色，稍湿～湿，松散～稍密状，局部粉质壤土、细砂等，属中等偏高压缩性土层，为地表覆盖层，层厚1.60～5.10m，层底高程20.88～23.90m。

③层，重粉质壤土（Q4a1）：棕黄、灰黄、黄褐等色，湿，软塑～可塑，底部多夹有薄层砂壤土，属中等压缩性土层，层厚2.00～11.4m，层底高程11.83～21.48m。

④1层，轻粉质壤土（Q4a1）：灰黄色，饱和，稍密～中密。属中等压缩性土层，层厚0.60～1.70m，层底高程13.63～15.37m。

④2层，粉细砂、砂壤土（Q4a1）：黄、灰黄色，饱和，稍密～中密，夹轻、重粉质壤土，层下部或层底局部夹有砂礓或小砾石，属中等偏低压缩性土上层，层厚3．50～13.30m，层底高程7.30～10.10m。

④2夹层，重粉质壤土（Q4a1）：黄、灰黄色，可塑～硬塑，中等压缩性土层，夹层状分布于④2 层中，层厚0.50～6.30m，层底高程8.98～15.33m。

④3层，轻粉质壤土（Q4a1）：灰黄、灰、黄灰色，饱和，稍密～中密，属中等压缩性土层。层厚1.10～2.80m,层底高程6.63～7.47m。

⑤层，中、重粉质壤土（Q3a1）:灰、灰黄等色，湿，可塑～硬塑。属中等压缩性土层。层厚2.00～7.20m，层底高程0.10～5.30m。

⑥层，砂壤土（Q3a1）：黄、灰黄色，饱和，中密～密实。局部为轻粉质壤土夹砂壤土或互层状，多夹有中粉质壤土、细砂薄层。属中等偏低压缩性土层，层厚3.10～9．40m,层高程-5.44～1.18m。

⑦层，重粉质壤土（Q3a1）灰黄、棕黄、黄褐色，湿，硬塑～坚硬，夹轻粉质壤土、砂壤土或细砂薄层，富集铁锰质结核与砂礓（Φ2～5cm）。属中偏低压缩性土层。该层未揭穿，已揭露最大厚度18.40m。

根据施工情况，在节制闸基础发现砂礓盘，砂礓盘不均匀分布，在8.5～11.0m 高程范围内，砂礓盘厚度10～30cm。

3 试桩

3.1 试桩目的

根据设计要求及施工规范要求，旋喷桩施工前先作试桩试验。通过试桩，确定成桩工艺及各项技术指标，检验成桩效果。试桩根数为3 根，试桩直径110cm。

（1）通过试桩确定以下技术参数：①水灰比；②水泥浆比重；③气和浆的压力、流量；④喷嘴直径、数量；⑤提升速度；⑥转速；⑦回浆密度。

（2）通过试桩检查基础砂礓盘处理效果。

（3）及时整理试验结果，用以指导高压旋喷桩后续施工。

（4）高压旋喷桩桩位及搭接布置大样图如图1。

图1 高压旋喷桩栓位及搭接布置大样图

3.2 试桩拟参数设置

二管法试桩施工参数见表1。

表1 二管法试桩拟采取施工参数表

3.3 试桩准备

3.3.1 材料准备

水泥采用P.F32.5 级散装水泥，水泥进场后存放在现场指定水泥罐中，试桩作业前，提前对水泥进行取样检验，检验合格后方可使用。

3.3.2 机械设备

试桩阶段进场机械设备见表2。

表2 试桩阶段进场机械设备表

3.4 试桩作业

3.4.1 工艺流程

场地平整→施工放样→设置导向定位线→钻机钻孔→桩机就位、复核桩机水平和垂直度→桩机钻杆下沉→桩头下沉至设计桩底标高以下30cm →喷射管至设计桩底高程→钻头提升、喷浆、压缩空气升至设计桩顶高程→空钻部位钻杆提出→施工结束，循环下一个桩位。

根据设计要求，砂礓盘底部缓慢提升喷浆，试桩对于砂礓盘以上部分采用20cm/min，对于砂礓盘以下部分采用10cm/min 施工工艺，可根据试桩情况进行调整。

（1）场地平整

施工前，对场地进行平整，平整场地时，高程应高出水泥土换填建基面以上20～30cm 左右。

（2）测量放线

根据设计相关要求，测量试桩位置，确定试桩布置在闸室基础范围内。正式施工时，测量技术员根据设计图纸和测量控制点，定出轴线，再根据轴线放样出各序孔位，单排，呈一字形布置，间距为80cm，用白灰和木桩做醒目标记。确保每个旋喷桩准确定位，桩位偏差不大于5cm。

（3）钻孔

钻孔采用PDSH825 钻机钻孔，钻至设计高程以下30cm。

III.Problems caused by external imbalances from globalization

（4）桩机就位

桩机移动到指定桩位并对中，定位后由测量员负责复核，确保平面定位偏差不大于5cm，其次根据垂直度装备调整钻杆垂直度，要求垂直度误差不大于1%。

（5）桩长控制标记

施工时在钻杆上做好深度标记，控制高压旋喷桩桩长不小于设计桩长。

（6）浆液制备

水灰比拟定0.8，对应水泥浆液密度1.6g/cm3。水泥浆液拌制采用电子秤量控制水泥重量与水的重量，机械拌浆，施工前搭设好水泥浆液制作平台，在平台附近放置1 只水泥罐。拌浆施工前，对拌浆人员进行交底，计算好每桶浆液的用水量，并在浆桶上做好标记；计算每桶浆液的水泥用量后，采取电子秤秤量水泥与水的重量。

（7）钻杆下沉、提升、喷浆

当钻头下沉至设计桩底高程以下30cm 后，开始下沉喷浆管至设计桩底高程。开启高压浆泵和空压机，按照规定参数进行喷浆，当浆液返回孔口，情况正常后开始向上提升钻杆，当喷浆面到达设计桩顶高程以上20cm 后停止喷浆。

喷浆结束后，在孔口利用回浆或水泥浆及时回灌，直至孔口浆面不下浆为止，其后用清水冲洗机具及喷浆管，避免管路堵塞，最后移位下一个桩位，重复进行上述步骤施工。

4 试桩成果总结

4.1 试桩工艺参数

试桩采用二管法施工工艺，控制气体压力为0.7MPa、流量1.0m3/min，水泥浆水灰比为0.8∶1、浆液密度1.45g/cm3、浆液压力35MPa、流量75L/min，喷浆嘴直径2mm，回浆密度1.3g/cm3，提升速度砂礓盘以下10cm/min，砂礓盘以上20cm/min，平均转速15r/min。

试桩桩长5.6m，砂礓盘以下约2.0m，砂礓盘以上约3.6m。砂礓盘以下，提升时间为20min，喷浆量为20min×75L/min=1500L；砂礓盘以上，提升时间为18min，喷浆量为18min×75L/min=1350L；整根试桩完成需水泥浆量2850L。

4.2 成桩效果检查

（1）成桩后3d 浅部开挖观察，桩身完整性、开挖深度超过停浆面以下0.5m，均匀性良好，外观搭接良好。

（2）成桩后3d 钻孔取芯检查，桩间搭接质量良好。

4.3 试桩总结

试桩所拟定工艺参数合适，且符合设计及规范要求，成桩完整性、均匀性良好，桩间搭接质量良好。

5 施工质量控制

（1）水泥采用万佛塔P.F32.5 散装水泥，水泥必须有出厂合格证和试验报告单，使用前应检测合格，现场水泥罐必须有防潮、防尘措施。

（2）为保证搅拌桩垂直度，首先应将钻机底场地平整，其次根据机械水平垂直调整装置调整垂直度，使其垂直度偏差不超过1%，桩位偏差不大于50mm，钻孔有效深度大于设计深度0.3m。

（3）搅拌桩施工时严格按照以下措施施工，以确保桩体强度和均匀性：

①施工时应有专人负责成桩记录，详细记录每根桩位置、编号、桩位偏差值、钻孔深度、喷浆管下入深度、提升速度、浆液压力、浆液流量、进浆密度；气压力、气流量、回浆密度以及特殊情况处理（如遇砂礓盘处施工情况），施工原始记录应详细、完善。

②严格控制泥浆配合比，做到挂牌施工，专人负责管理浆液配置。严格安照设定提升速度及旋转速度进行喷浆提升。

③高压旋喷桩喷浆宜全孔自下而上连续作业。需途中拆卸喷浆管或机械故障时，搭接处应进行复喷，复喷长度不得小于0.3m。

④喷浆过程中，出现压力突降、孔口回浆密度或回浆量异常等情况时，必须查明原因，及时处理。

⑤严格控制浆液压力，并用比重仪随时检查水泥浆比重；泥浆不能发生离析，浆桶内水泥浆必须搅拌。

⑥每根桩开钻后应连续作业，提升中连续喷浆，以确保搅拌桩的有效长度和成桩质量。

6 成果总结

水利工程施工过程中，建筑物基础处理尤为重要，如何保证建筑物的基础处理合理性，保证建筑物的安全，是每个参建单位都非常关注的问题。本文介绍了针对砂礓盘孔洞采用高压旋喷桩填充的技术措施，经工程实践，选定工艺参数合适，成桩完整性、均匀性良好，桩间搭接质量良好，达到了预期目的。此项技术措施可为其他工程提供借鉴■