浅谈高压摆喷桩在民便河闸地基处理中的应用张刚 滕逖 一、施工条件1.工程概况 民便河闸位于徐洪河东堤、民便河与徐洪河交汇处，为原位拆建，设计3孔，每孔净宽10m，中间孔为开敞式，两边孔为胸墙式水闸。民便河闸为中孔通航，在中孔设置上下扉门共同挡水；边孔不通航，设置钢筋混凝土胸墙挡水。闸底板顶高16.00m，闸室顶高程27.50m，工作桥顶高程35.50m。闸室顺水流方向长度为13.00m，垂直水流方向长35.80m。水闸上游侧设2.0m宽检修便桥一座，下游侧设5m宽交通桥一座，荷载标准为公路Ⅱ级折减。水闸上游侧设5.4m宽、2m深抛石防冲槽，0.5m深、12m长混凝土钢筋混凝土消力池，接20m浆砌石护底、护坡，两侧采用钢筋混凝土空箱岸墙与河道相连；下游侧设16m长、0.5m深钢筋混凝土消力池，接30m浆砌石护底、护坡，5.4m宽、2m深抛石防冲槽，两侧采用钢筋混凝土空箱岸墙与河道相连。闸两侧各500m长度堤防按高程27.50m、宽度6.0m、两侧坡比1∶3标准进行复堤。 下闸首为单孔净宽10.0m开敞式水闸，闸室顺水流方向长13.0m。垂直水流方向13.0m，墩厚1.2～1.5m。底板顶高程16.0m，底板厚1.5m，闸墩顶高程26.8m。上游设检修便桥一座与堤顶连接。闸门采用平面定轮升卧式钢闸门，配QH-2x225KN-8/13m双吊点启闭机。 上、下闸首之间110m采用U型槽连接，U型槽顶高程为24.0m，底板顶高程16.0m，底板厚1.3m，连接下游21m长消力池，30m浆砌石海漫，海漫末端设5.4m宽、2.0m深抛石防冲槽。闸室及U型槽底板下采用水泥土搅拌桩围封，抗地震液化影响。 主要建设内容:拆除重建民便河闸，恢复其排涝，节制和通航等功能，保证工程安全运行。 2.工程特征 （1）工程地质：场地土层为近代黄泛冲洪积土层，以砂壤土为主，次为淤泥质土、壤土、粉砂等。 （2）建筑材料：水泥选用P.O42.5普硅水泥。 （3）水、电条件及对外交通：①水电条件：生产用水采用工地降水管井，生活用水采用地下水，施工用电采用当地电网。②对外交通：民便河闸位于徐洪河东堤、民便河入徐洪河河口处，工程对外交通较为便利。陆路运输可通过工程附近的邳睢公路与徐州、邳州及睢宁等地相连，材料和机械均可通过陆路运至施工现场。 3.搅拌桩基础设计 上闸首闸室、上闸首上下游第一、第二节翼墙采用水泥土搅拌桩，桩深10m，桩径0.5m，使用水泥为普通硅酸盐水泥，等级42.5，水泥掺入量15%。 二、施工中出现问题民便河闸水泥土搅拌桩施工出现如下问题：2013年5月29日进行试桩，试桩两根，选在上游翼墙外，均达到设计高程；5月30日开始上闸首搅拌桩施工，从上游垂直水流方向由南向北打，到6月1日，前6根只打到5m左右，继续向后打正常；6月3日，在上闸首处试桩3根，靠南侧打不下去，北侧正常。6月6日开始打翼墙搅拌桩，下游右侧翼墙只能打到7～9m，上游右侧翼墙部分可打下去，部分打不下去。上游左侧和下游左侧翼墙均不能打到设计高程。设计院重新复勘地基，22日出复勘报告。 三、选择高压摆喷的原因经工程建设、设计、监理、施工四方讨论后确定了两套解决方案即：高压摆喷桩和双头大功率搅拌桩。 由于该工程场地土层为近代黄泛冲洪积土层，以砂壤土为主，次为淤泥质土、壤土、粉砂等，双头大功率搅拌桩不适应工程地质情况，故选择高压摆喷桩。 四、施工准备施工前，先确定未达到设计高程的水泥土搅拌桩位置，用钢尺定出每根搅拌桩的桩位，用竹签插入土层并在桩位处做好标记，每根桩的桩位误差不得大于5cm。同时做好复测工作，在以后的施工中应经常检查桩位标记是否被移动，确保搅拌桩桩位的准确性。 根据施工要求并根据施工现场的环境保护要求设置泥浆循环沟及沉淀池。 按照施工规程做好实验桩，确定合理的灌浆参数，或按设计部门提供的灌浆参数施工。 五、施工工艺及技术要求按水利水电工程高压喷射灌浆技术规范要求，结合工程地层情况，每30个钻孔做一个先导孔，密切注意地层变化，并采取芯样，核对地层。 1.钻孔施工工艺 （1）钻孔方法：采用泥浆护壁、回转钻进的方法施工。 （2）钻孔直径和深度：钻孔直径13cm，终孔深度较设计高程以下0.5m为准，顶高程与未达到设计高程的水泥土搅拌桩接合0.5m。 表1 喷射施工参数表  参数名称水压MPa浆压MPa气压MPa气量m3/min水量L/min提速cm/min水泥浆容重g/cm3转速r/min数值34～380.4～0.60.6～0.8浆量L/min 700.8～1.07510～151.5～1.6（0.8～1.0）V  图1 高压摆喷桩剖面图  图2 高压摆喷桩平面布置图 （3）钻孔施工时采取预防孔斜的措施，钻机安放要平稳牢固，加长岩芯管长度，钻进中每加一次钻具找平一次，孔位偏差≤5cm，孔斜率≤1%。 （4）钻进过程中出现泥浆严重漏失，孔口不返浆时，可采取加大泥浆浓度、泥浆中掺砂、向孔内充填堵漏材料或对漏失段先行灌浆等措施，直至孔口正常返浆后再继续钻进。 （5）固壁泥浆。采用优质粘土作为制浆用主要材料，钻孔时孔上返出的冒浆经沉淀重新利用，当泥浆中的含砂量超过要求时，予以废弃，以防孔内事故发生。 （6）钻进暂停或终孔待喷时，孔内应充满泥浆，防止塌孔，对孔口加以保护。 （7）钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况及其处理措施。 2.高喷灌浆施工工艺 该工程采用三管喷灌浆施工，沿围封桩中心线设计孔距1.0m，孔深较设计高程深0.5m，顶高程与未达到设计高程的水泥土搅拌桩接合0.5m。 施工分两序进行，即1、3、5……，后进行2、4、6……。 （1）喷射施工参数 根据现场试验来确定适合该工程的具体施工参数。建议施工采用老三管工艺施工，粗颗粒地层段水、气、浆液压力取大值，提升速度、摆速取小值。喷射施工参数见表1。 （2）施工工艺 ①地面试喷：钻孔验收、高喷台车就位并对准孔口后，首先应进行地面试喷。 ②开喷：喷射管下到设计深度后，拌制水泥浆液，供浆、风水开喷。等各压力参数和流量参数均达到要求，且孔口已返出水泥浆液时，即可按设计的提升速度进行旋转喷射灌浆。 ③高喷灌浆应保持全孔连续一次作业，作业中等停顿后拆卸喷射管，重复喷射灌浆长度不小于0.3m。 ④在高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤增，孔口回浆浓度和回浆量异常，甚至不返浆等情况时，应查明原因后及时处理。 ⑤当孔内出现严重漏浆，应停止提升，向孔内冲填粗砂、土等堵漏材料，并降低水压力、流量，在喷射水流中掺加速凝剂，加大浆液密度或进行原地灌水泥砂浆、水泥粘土浆。孔口冒浆正常后，方可继续提升。 ⑥供浆正常情况下，孔口回浆密度变小，不能满足设计要求时，拟采取加大进浆密度的措施予以处理。 ⑦如灌浆过程中发生串浆，应首先填堵被串孔，继续串浆孔的高喷灌浆；待其结束后，尽快进行被串孔的扫孔、喷射。 ⑧高喷灌浆故障后恢复施工时，重复高喷灌浆长度不小于0.5m。停机超过3小时后，应对泵件输浆管路进行清洗方可继续施工。 ⑨高喷灌浆结束后，充分利用孔口回浆或水泥砂浆对已完成孔进行及时回灌，直至浆液面不再下降为止。 ⑩施工中要如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常情况及处理措施等。 （3）水泥浆液的控制 高压摆喷灌浆所用水泥为42.5R普通硅酸盐水泥。因停电及机械故障造成灌浆机停止工作，超过4小时后，浆液应废弃不再使用。水泥浆液由专人定时测量，最长时间不超过半小时，并做好记录。不得使用受潮结块水泥，应严格防潮和缩短存放时间。 3.与未达到设计高程的水泥土搅拌桩连接 沿未达到设计高程的水泥土围封桩中心线设计孔距1.0m，孔深较设计高程深0.5m，顶高程与未达到设计高程的水泥土搅拌桩接合0.5m。以下游右侧第一节翼墙为例，图1为高压摆喷桩剖面图，图2为高压摆喷桩平面布置图。 六、施工质量标准为了保证水泥搅拌桩的施工效果，按照有关规范规定，并结合类似工程施工实践，按施工前质量控制、施工过程中质量控制，并做好项目检测，严把质量控制关。 1.施工前质量控制 首先进行技术交底，根据设计要求和参数参考值，使得施工人员掌握明了操作程序和要求，以保证桩基质量。 2.施工过程中质量控制 （1）施工必须均匀连续，防止出现未注浆的夹心层，拌制浆液的罐数及泵送浆液的时间要有专人记录。 （2）搅拌机喷浆提升的速度和次数严格按施工工艺要求，严格控制水泥用量、搅拌深度，有专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间，深度记录误差不大于5cm，时间记录误差不大于5秒，施工中发现的问题及处理情况均作记录。 （3）制备的浆液停置时间不超过2小时，防止浆液离析。 3.检测项目 检测渗透系数。摆喷桩直径1.2m，渗透系数k小于E×10-6cm/s，R28大于3.0MPa，搭接处厚度0.3m，确保施工质量合格■ （作者单位：江苏省徐州市水利局221000） |
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