淺析高壓旋噴樁止水帷幕施工應(yīng)用技術(shù)

■鄧華興 ■中鐵二十二局集團(tuán)第三工程有限公司，福建 廈門 361009

1 基坑止水帷幕中高壓旋噴樁的工作原理

1．1 水泥漿及土質(zhì)要求的支持

高壓旋噴樁止水處理技術(shù)，就是將水泥漿通過高壓的方式將其灌注進(jìn)土質(zhì)之中，之后水泥漿能夠和土質(zhì)發(fā)生一連串的反應(yīng)并會形成很高強(qiáng)度的樁體，該強(qiáng)度高的樁體能夠有效阻擋水體的進(jìn)入且在一般的情況之下，它的滲透系數(shù)是十分低的。綜上而言，止水帷幕中的止水效果是直接取決旋噴樁體的本身滲透性能的好壞，普通情況下樁體滲透性和土質(zhì)間水泥的摻合量和土質(zhì)性質(zhì)及類型有直接關(guān)系，因此在實(shí)際操作之中還要求加強(qiáng)水前期數(shù)據(jù)的分析與研究，加強(qiáng)對其土體土質(zhì)的性質(zhì)研究及分析。

1．2 旋噴樁的形成

高壓旋噴樁的工作是在普通化學(xué)靜壓灌漿注漿法基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來用于加固土體的新型施工方法。其原理是利用旋挖鉆機(jī)鉆至預(yù)定的深度之后，用高壓泵將水泥漿通過鉆桿的端頭特殊噴嘴以二十到四十兆帕的高壓水平噴進(jìn)土層。此時(shí)能量高、速度很快且呈脈動狀的射流，由于其動壓高于土層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，土層顆粒便會從土層之中被剝落下來，其中部分的細(xì)土顆粒會隨水泥漿或流動水冒出地表，剩下的土顆粒會在射流沖擊力、離心作用及重力等作用下，和水泥漿攪拌并混合，而且會按照一定漿土的比例及質(zhì)量，呈現(xiàn)有規(guī)律地排列。此外，在噴射水泥漿的時(shí)候，緩慢地旋轉(zhuǎn)并將其緩緩提升，最后在噴射力有效射程內(nèi)能夠形成一個(gè)圓盤型的由混合物連續(xù)堆積形成的圓柱凝固體(旋噴樁)。其樁身達(dá)到一定強(qiáng)度之后，滲透系數(shù)可降低到10-7-10-8c，起到基坑止水防滲的作用。

1．3 止水帷幕旋噴樁的工作條件

為高壓旋噴樁操作時(shí)可以達(dá)到最終防滲的目的，施工操作就必須具備一定的條件。常見的施工高壓旋噴樁采用單管法，是用單層注漿管進(jìn)行噴射漿液，并形成具有很高強(qiáng)度的固結(jié)物，能夠防滲止水，在混凝土的灌注支護(hù)樁之間進(jìn)行插空補(bǔ)缺，形成二者相互結(jié)合的復(fù)合型支護(hù)結(jié)構(gòu)。

在灌入高壓水泥漿時(shí)能夠全面切入并進(jìn)入到樁體內(nèi)部，從而可以形成高強(qiáng)度樁體，然而如果是較為粗大顆粒型的土質(zhì)，比如碎石等等，高壓旋噴樁施工能夠使土體間的空隙得到減小，并且很好地對原來的孔隙進(jìn)行填充施工，和土質(zhì)共同形成了強(qiáng)度高的樁體，并保證了最佳施工效果。在實(shí)際的操作過程中，為全面地提高止水帷幕處理技術(shù)的效果，還要求確保樁基跟樁體間緊密銜接，保證其最佳搭接長度。在一般情況下搭接的長度設(shè)計(jì)值要求保證在10厘米以上、30厘米之下。除此之外，施工中還應(yīng)該注意止水帷幕厚度也是需要重點(diǎn)進(jìn)行把握的控制指標(biāo)，其值一般需要在三十厘米以上。

2 高壓旋噴樁止水帷幕在施工中的主要應(yīng)用

2．1 止水帷幕高壓旋噴注漿施工工藝流程

(1)施工前的準(zhǔn)備。在進(jìn)行旋噴注漿成樁時(shí)，施工場地必須提前做好維護(hù)。提供足夠的水泥沙粒原料及人員，還需要考慮施工時(shí)會對附近建筑造成的影響。

(2)確定鉆孔位置并進(jìn)行鉆孔。施工前先根據(jù)施工的軸線，按照設(shè)計(jì)圖紙的孔距及排距，利用全站儀進(jìn)行孔位的確定和標(biāo)記，可使用木樁作為標(biāo)記進(jìn)行區(qū)分。在鉆孔時(shí)要采用地質(zhì)鉆機(jī)(金剛石鉆頭或是硬質(zhì)的合金鉆頭)來進(jìn)行土層鉆進(jìn)。一旦出現(xiàn)漏漿的問題時(shí)可以利用泥漿進(jìn)行固壁，并由不同的地層使用不同濃度泥漿。一般的鉆孔孔徑不應(yīng)小于130mm(直徑)，孔位的偏差不應(yīng)該高于5cm，孔底的偏斜率不宜高于1%。在實(shí)際操作時(shí)先將鉆機(jī)對準(zhǔn)木樁標(biāo)記的孔位，然后調(diào)平鉆機(jī)，并校正孔位，在確定校正鉆機(jī)的立軸垂直度之后就可以開鉆。在鉆進(jìn)中必須要經(jīng)常檢查鉆孔的孔斜率是否達(dá)到精度的要求。此外，還要控制固壁的泥漿流量、壓力，需要詳細(xì)地記錄孔內(nèi)的各類狀況(換層、遇塊石、漏漿等)。

(3)制造水泥漿液。一般采用普通硅酸鹽水泥原料，其水泥需要滿足新鮮且無結(jié)塊的要求，要滿足其通過0．08mm的方孔篩后的篩余量小于總量的百分之五，［2］在每批次水泥的進(jìn)場時(shí)必須要具有產(chǎn)品合格證及出廠的檢驗(yàn)報(bào)告，在進(jìn)場之后要按照相應(yīng)的規(guī)定對水泥原料進(jìn)行必要的抽檢。用于制漿的用水必須是清潔且沒有污染的，且必須滿足拌制水工混凝土的要求。在制造水泥漿液的時(shí)候，要按照漿液的配比(水灰比為1∶1，水泥用量≥200kg/m)進(jìn)行準(zhǔn)確地稱量，還要嚴(yán)格地控制水泥漿液的比重。但水泥漿液是采用高速的攪漿機(jī)制漿時(shí)，其攪拌的時(shí)間不應(yīng)該低于30秒，在拌好水泥漿之后需要過篩放進(jìn)儲漿的專用桶，以防止有雜物進(jìn)到漿液里而堵塞噴嘴。同時(shí)為了使得水泥漿不容易發(fā)生離析，其儲漿桶內(nèi)需要設(shè)置緩速的攪拌裝置，如果水泥漿液存放超過四小時(shí)就只能作為廢漿處理，必須重新制漿。

(4)進(jìn)行高噴。高噴操作時(shí)分為很多個(gè)步驟，首先是需要高噴的臺車就位，在高噴管進(jìn)入鉆孔前，需要校正高噴臺車的水平垂直高度，讓噴管和鉆孔的孔向是一致的，以確保在高噴成墻的時(shí)候，其傾斜的偏差小于1/150;然后才能將噴射管下入，再檢查過高壓泥漿泵及空壓機(jī)是否良好運(yùn)行、輸漿管及供風(fēng)管是否暢通完好后，才可以準(zhǔn)備下入噴漿管。同時(shí)為了防止在下管的時(shí)候泥漿堵塞噴嘴，可以先將噴嘴進(jìn)行包扎，或利用低壓力注漿;當(dāng)高噴管已經(jīng)下至設(shè)計(jì)的深度之后，才可以將水泥漿液及壓縮的空氣灌入，當(dāng)漿壓及風(fēng)壓上升到設(shè)計(jì)的規(guī)定值，且在孔口出現(xiàn)返漿的時(shí)候，根據(jù)設(shè)計(jì)的提升速度、旋轉(zhuǎn)的速度和擺動角度來提升噴管，進(jìn)行噴漿，當(dāng)達(dá)到孔口返漿率大于20%的時(shí)候可以判別成墻的強(qiáng)度。此外，在接卸管的時(shí)后，要求速度快以防止埋管問題。

2．2 提高高壓旋噴樁成樁質(zhì)量的幾點(diǎn)要求

(1)施工質(zhì)量的檢驗(yàn)。在旋噴樁制造完成后要求其樁體在二十八天齡期內(nèi)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度需要大于1．5-2．0Mpa，如果是處于護(hù)岸后方的旋噴樁可在墻后進(jìn)行局部開挖檢查。此外，底板下的止水樁需要在基坑開挖之后，在已施工的樁體上沿平面間隔15m選取一個(gè)不同樁間的搭接部位進(jìn)行鉆孔取芯，同時(shí)制成試塊來做室內(nèi)的力學(xué)性能測試。

(2)加強(qiáng)技術(shù)的控制與創(chuàng)新。止水帷幕深度控制要結(jié)合其頂部高度及設(shè)計(jì)方案，沒有通過綜合性確定的止水帷幕底部需要高于不透水土層高度，此外還要注意在實(shí)際高壓旋噴樁施工的運(yùn)用中如果地下水流過大，要求在止水帷幕還未固化前就很有可能會受地下水流影響，降低止水的效果，因此針對以上情況需要進(jìn)行規(guī)范把控以避免水流會對止水的效果造成不利影響。在施工中為保證最佳處理效果，還要求加強(qiáng)樁體的底部防滲透技術(shù)并及時(shí)地加強(qiáng)水平滲漏控制，重點(diǎn)防治因?yàn)楸旧硗馏w擴(kuò)散導(dǎo)致出現(xiàn)污染的問題，還要加強(qiáng)技術(shù)改革與創(chuàng)新。

3 總結(jié)

高質(zhì)量的旋噴樁是離不開科學(xué)規(guī)范的制造工藝的，因此在未來改革創(chuàng)新注漿技術(shù)，可以讓其為人類的建筑業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。

［1］戴煥文．三重管高壓旋噴樁止水帷幕施工技術(shù)［J］．科學(xué)之友，2013(7)．

［2］彭茂軍，陳名．高壓旋噴樁在止水帷幕工程中的運(yùn)用［J］．工業(yè)技術(shù)，2012(4)．