1、旋喷桩处理技术在工程中的应用摘要: 毛滩电站采用低闸河床式长尾水渠的开发方式，尾水渠结构为重力式混凝土挡墙。根据现场实际情况在左扭面（尾 0+120+100）区域内该地质为砂层，该砂层上下游长约为 100m、左右宽约为 30 m、深度约为 20m,该区域的砂层与周边的地质结构不一致，承载力无法满足设计要求。根据设计要求采用旋喷桩对砂层区域进行基础处理，满足地基承载力的设计要求。本文主要介绍了旋喷桩基础处理在粉砂地基中施工应用。 关键: 旋喷桩基础处理施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码： A 一、工程概况 毛滩水电站工程位于夹江县顺河乡境内的青衣江干流上，是千佛岩电站至青衣江汇口河段推荐
2、的两级规划方案中的第一级开发方案。采用低闸坝河床式长尾水渠开发方式，由闸坝和左、右岸防洪堤作为副坝形成水库。工程开发任务为发电，兼顾灌溉、防洪、城镇工业、生活及景观用水。 毛滩电站尾水渠从尾 0+00尾 0+100 范围内属于扭面段，该扭面段分为左右两个部位，扭面段为大体积混凝土浇筑而成。为防止不均匀沉降，该部位的基承载力不小于 0.75KPa，本工程中对此段基础采用旋喷桩进行处理，工程量共计约 1606m。 二、尾水渠地质情况 基本地质条件 毛滩电站尾水渠渠道沿线主要为河床、漫滩地貌单元，地形起伏不大。渠道沿线主要为 Q4al 卵砾石夹砂，据钻孔和物探成果在约桩号4550 以前 Q4al 地
3、层以下有 Q3al+pl 之卵砾石夹砂（层） ，该桩号以后，覆盖层总厚度变薄为 1013m，Q4al 地层直接覆盖于 K1g2 粉砂质泥岩之上。区内地下水按埋藏条件和成因类型与坝区基本相同。据钻孔抽（注）水试验表明，河床、漫滩砂卵砾石层渗透系数大值平均值为3.910-2cm/s，属强透水层。 主要工程地质问题及评价 根据地质勘探情况，按设计要求区域地质应该是 Q4al 卵砾石夹砂地层。可根据现场实际地质情况，在尾 0+120+100 该区域内的地质情况为砂层，与设计的 Q4al 卵砾石夹砂地层相比承载力较低无法满足设计要求。桩号尾 0+120+100 段左侧挡墙为重力式大体积混凝土，地基承载力
4、不小于 0.75KPa ,为确保混凝土建筑物不出现不均匀沉降，对无法满足承载力的地质区域采用旋喷桩的方法进行处理。 三、施工方案对比 开挖回填方案 根据该区域出现不合格地质情况：上下游长约为 100m，宽平均约为25 米，开挖深度约为 10m。使用该法方开挖工程量较大，道路布置难度较高，而且根据开挖深度按坡比 1:1 开挖还会对满足设计要求的地质进行无必要的挖除，假设开挖完成采用混土或其他回填方式会加大资金投入。 混凝土桩方案 采用此方案根据现场实际情况是可以满足要求的，但根据施工布置，使用该方案要布置泥浆池，使用设备主要是钻机。如果使用该方案有以下缺点。工期紧、工程量大，现场无法布置较多的设
5、备；成本高；泥浆将会对周边环境进行污染。 旋喷桩方案 旋喷桩具有以下特点： 可控性。旋喷桩的浆液局限在砂层破坏范围内将浆液注入，其部位和范围可以控制，并可通过调节注入参数(切削砂层压力、固化材料注入速度与配比、注入量等) 获得满足设计要求的固结体桩。 均匀性。喷射流在能量衰减前交汇，切削能量在碰撞点相互抵消，在比桩心到碰撞点距离大的地方，射流无能力切削土体，加固体均匀程度好。 成本低、效率高。由于限定注入范围，注入量大幅减少，水泥用量仅为 500750kg/m，施工速度比混凝土桩基提高 45 倍。 通过以上三种方案进行比较，结合现场的条件采用了旋喷桩基础处理方案。 四、旋喷桩施工技术 旋喷桩孔
6、布置 本处理区段内旋喷桩孔共计 123 个，按编号排列为 GP01GP123 个。根据砂层的厚度和建筑物的受力情况孔深分为 10m、15m 及 12m。高压旋喷桩桩径 1m，间排距 33m。其中孔深 10m 的旋喷桩 43 个（GP01GP43） ；孔深 15m 的旋喷桩 32 个（GP44GP75） ；孔深 12m 的旋喷桩 48 个（GP76GP123） 。 旋喷桩施工工艺流程 旋喷桩施工采用三重管法实施进行。其施工工艺流程见下图： 施工工艺流程图 施工方法 测量放线 依据测量资料，确定孔位，采用一次性放样，确保孔位误差不大于5cm。 灌浆造孔 钻孔分两序跳打方式施工，冲击钻机就位，机载水
7、平尺进行垂直校正，严防出现开孔震斜和塌孔现象。冲击跟管钢护筒采用 146mm，冲击至设计底高程应深钻 2030cm，便于使喷管下到设计深度。最后提出钻头，置入 110mmPVC 管护壁，可起拔套管，完成钻孔。钻孔完成后进行孔斜和孔深测量，由质检人员进行验收，孔深要达到设计要求、孔底偏斜率1%以后方可终孔，并经验收签证，否则进行纠偏或加深，钻孔终孔验收合格后，对孔口妥善保护。 高喷灌浆 高喷台车就位：现将高喷台车的井口装置对准孔口，然后升降液压支腿调平台车，并进行试喷检查，各管路及机械正常，各参数均达到要求后方可下入喷管。 喷具入孔：卷扬机起吊喷具（导流器、喷管、喷头及浆气胶管）通过井口对准孔位
8、中心，将喷管及喷头放入孔内直至孔底，接头密封处要特别检查，防止漏浆。调整喷杆轴线为设计角度。 制浆：使用高速搅拌机制浆，搅拌时间不低于 30s ，用比重秤或比重计测量浆液比重，符合要求后，经过滤网对浆液进行过滤后存在二级搅拌贮浆桶中，进行喷灌施工。 喷射提升：开动灌浆泵供浆，开动高压水泵喷射，再开动空压机供气，静喷约 30s，待孔口有浆液溢出后，按拟定的设计参数开始转动提升，在离设计桩顶高程 1.0m 时放慢提升速度，到达设计桩顶后静喷30s。 孔口回填：喷射灌浆结束后，关闭高压水及气，提出喷具，继续往孔内送水泥浆液，直至孔口浆液下降不明显时，结束供浆。连续施工时，采用自流回灌。 机具清洗：每
9、喷射完一孔后，用清水冲洗机具及喷管喷头，以免管路堵塞。 成桩施工：高喷灌浆作业分两序施工，单孔喷射作业连续进行，相邻两序孔的作业时间间隔为不小于 24h。施工时根据现场施工情况调整同序孔的施工次序。 施工参数拟定 本次施工中采用的高压旋喷桩参数见下表。 高压旋喷桩喷射参数表 项目 三 管法 水 压力(MPa) 48-52 流量(L/min) 80-100 喷嘴直径(mm) 1.71.9 气 压力(MPa) 0.70.8 流量(L/min) 12 喷嘴间隙(mm) 1.01.5 浆 压力(MPa) 0.52.0 流量(L/min) 80100 密度(g/cm3) 1.51.7 浆嘴直径(mm)
10、610 回浆密度(g/cm3) 1.2 提升速度(cm/min) 卵(碎)石层 810 旋喷 转速(转/min) 48 质量检测 桩径检查 沿旋喷桩周围开挖，开挖深度 1.5m,开挖后对桩体观察及桩径测量。 桩基承载力检测 高压旋喷桩要求单桩竖向承载力1MPa，复合地基承载力0.7MPa。检测采用单桩复合地基静载荷试验和单桩竖向静载荷试验进行检测。 检测仪器 载荷试验检测仪器设备见下表： 载荷试验检测仪器设备表 设备名称 规格 编号 数量(个) 备注 油压千斤顶 200T 200-2 1 系统标定 精密压力表 （0-60）MPa C1250511 1 系统标定 手动油泵 1 系统标定 百分表
11、（0-50）mm 7080054,40803 4 基准梁 6.0m 2 根 检测原理 该试验采用堆载法。由桁架、主梁、工字钢和跳板搭成堆载平台，上面均匀堆放钢锭，构成加载反力，加载采用一个 2000kN 油压千斤顶，通过手动油泵加载，千斤顶的出力通过桩基中心，压力值由经过标定的压力表给力，再由千斤顶的标定曲线换算成荷载值，压力表精度不小于 0.4级。试验用千斤顶、手动油泵、高压油管的容许压力分别大于最大加载时压力的 1.2 倍。桩基的沉降变形，通过对称布置于桩头的量程为 50mm 百分表测量，其分辨力不小于 0.01mm，所有百分表均用磁性表座固定于基准梁上，基准梁具有一定刚度，基准桩中心与压
12、重平台支墩边的距离不小于 2m。试验采用慢速维持荷载法分 10 级加载，反力系统采用压重平台反力装置，平台压重1910KN。 检测结果 根据建筑基桩检测技术规范 （JGJ106-2003）及四川省建筑地基基础质量检测若干规定（修订本） 川建发200466 号的相关规定确定该桩竖向抗压承载力特值。详细检测数据请见静载试验成果汇总表。 静载试验成果汇总表 序号 试验桩号 最大试验荷载对应 沉降量（mm） 最大试验荷载 （KN） 单桩承载力特征值 （KN） 1 16 20.14 1592 780 2 73 16.15 1592 780 3 117 19.70 1592 780 试桩为 16#、73#、117#，试验加载到 1592 KN 时，总沉降量为16.15mm20.14mm，沉降量不大，而且 Q-s 曲线平缓，无明显陡降段 s-lgt 曲线呈平缓规则排列。 综合分析，该场地单桩竖向抗压极限承载力值达到 1592KN。 五、结论 通过尾水渠左侧地基处理旋喷桩中的 16#、73#、117#共 3 根桩进行单桩竖向抗压静载试验检测，其单桩竖向抗压承载力特征值达到 780 KN，满足设计要求。
