高压旋喷桩在船坞堵漏中的应用

叶常桃

(苏州吴中水务发展集团有限公司， 江苏 苏州　215128)

高压旋喷桩在船坞堵漏中的应用

叶常桃

(苏州吴中水务发展集团有限公司， 江苏 苏州215128)

【摘要】近年，随着我国船舶工业的高速发展，船坞也经历了一个建设高潮期，长江沿线大量船坞应运而生。在船坞生产过程中，坞口防渗体系所承受的水压力最大，因此坞口也是最容易产生渗漏的部位。已建船坞的渗漏在地下，普通地基处理方式根本无法施工，船坞防渗堵漏。本文着重以南通启东市中远船务海工坞坞口堵漏为例，详述高压旋喷桩在船坞堵漏工程中的施工工艺，以供从事相关工作的人员交流借鉴。

【关键词】船坞； 堵漏； 水上平台； 高压旋喷桩； 坞口清淤

1工程概况

南通启东市中远船务海工坞于2010年建设完成，平面尺寸150m×120m，坞室顶标高7.03m(吴淞高程，下同)，底标高-7.60m，底板底标高-9.9m，渗漏量达到700m3/h左右，远远大于设计值50m3/h，导致泵房抽水频率达到2h/次，增加了船坞使用成本，产生安全隐患。经业主召开的专家讨论会决定采取高压旋喷桩对坞口进行堵漏施工。

所建船坞地区地貌类型属长江三角洲冲积平原河口相新近沉积区，地貌单一。根据勘察资料，自上而下地基土情况见下页表。

地基土分布描述一览表

2堵漏方案设计

原船坞在坞口设计了三排高压旋喷桩，排间距650mm，孔间距800mm，此次设计在原止水帷幕内侧重新增加两排高压旋喷桩，桩径1000mm，排间距700mm，孔距800mm，梅花形布置，共334孔。成桩深度为底板下12m，东侧与东乌墩原高压旋喷桩防渗体相接，西侧与水泵房处高压旋喷桩防渗体相接，以在原防渗体系内侧增加一道封闭的防渗体系，如图1～图3所示。

图1　高压旋喷桩平面布置示意图 (高程单位：m,尺寸单位：mm)

图2　高压旋喷桩剖面示意图(高程单位：m,尺寸单位：mm)

图3　高压旋喷桩孔位详图(单位：mm)

此次高喷堵漏采用新二管法施工，要求防渗墙28d龄期的防渗系数不大于k×10-5cm/s。新二管法是近年来国内常用的地基处理方法，该法用专门设备对水泥浆进行加压，使其压力达到35MPa以上，然后通过高强度泥浆管输送至直径1.8mm的喷嘴喷出。空压机对空气加压至0.6～0.7MPa，通过环绕在水泥浆喷嘴四周的特制喷嘴喷出，以保护喷射出的水泥浆体，使其能够更有效冲切破坏土体。伴随喷管的旋转和提升，水泥浆与土体掺搅后凝结成桩体。与原二管法和三管法相比，新二管法切割土体能量大，土体与水泥浆搅拌更加均匀，所形成的桩体直径更大，水泥含量更高，强度更大，工效也更高。

考虑到船坞生产期间水头差对成桩质量的影响，此次坞口堵漏利用春节船坞停止生产的间隙，在坞门打开后、水头平衡的条件下进行施工。

3高压旋喷桩施工

3.1水上施工平台搭设

坞口处钢平台搭设采用陆上整体焊接、水上整体拼装工艺，平台共分三段，每段长36m。坞室放水具备条件后，由厂区600t龙门吊整体吊装到位。为了防止钢支架在水上安装时碰坏坞口花岗岩及利于平台定位，在钢支架岸侧钢管桩下端焊制限位，限位采用型钢焊制，距离钢管桩支柱底口50cm，限位外侧与花岗岩接触面安装木方，以防止碰碎花岗岩。

3.2造孔

此次堵漏施工的孔位在水下坞门底板上，如钻机直接将钻头下放至坞门底板钻孔，则会导致成孔孔位偏差较大。因此本次施工时，先在钢平台上将孔位位置放线标记，并在标记孔位位置处安装定位管，定位管与钢平台整体焊接，长度为平台顶部至坞门底板上方30cm，孔位误差不大于5cm。钻机由船坞两侧50t门机吊运至坞口水上钢平台，将钻机移至钢导管位置，对位后，用水平尺和框架水平仪找平机身并使立轴垂直。

钻孔过程中，如遇到掉钻、无法钻进、偏孔等异常情况，应及时找出原因，并进行合理的处理。对所取岩芯的土质、硬度、深度及开停钻时间等要详细填入钻孔记录表。尤其需要观察取芯中是否有不连续的原高喷桩体，如有，则需在此孔两侧各增加一根高喷桩，以保证防渗体系连续。

3.3拌制水泥浆

水泥浆拌制设备应尽量靠近施工位置，减少输送距离，降低能量损失。此次施工的水泥浆制备位置布置在东坞墩和水泵房，每处两套设备，一套备用。水泥浆按照水工混凝土规范拌制，用高速搅拌机连续搅拌，搅拌时间均大于30s。水泥选用散装P.O42.5普通硅酸盐水泥，不能有结块，要求0.08mm方孔筛的筛余量不大于5%，使用前再过滤，否则易堵塞喷浆管。制浆用厂区自来水严禁使用江水海水。制浆过程中，每隔20min测量一次浆液比重，随时增减水泥用量，确保数值在设计范围内。

3.4下喷射管

用船坞两侧50t门机将高喷台车整套设备吊运至水上施工平台，组装好后对喷射管进行试喷，检验设备使用工况是否良好。如发现喷浆管或喷气管发生堵塞，则立即检修，待检修合格后移动喷射台车至成孔处，喷射管下至设计桩底标高以下0.3m。

喷射过程中如浆压突然升高，则可能由于喷嘴堵塞，此时应立即停止喷射，将喷射管提至平台进行清洗，疏通后再继续施工。

3.5喷射提升

喷射提升是高喷施工中的重要环节，必需严格按照工艺参数控制提升和旋转速度，才能保证成桩质量。该工程两排高喷桩成梅花形布置，总体上先施工岸侧桩位，后施工江侧桩位。每排桩位又根据编号奇偶数分为两序进行，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，以使相邻桩之间的搭接更牢靠。

喷射管下至设计标高后，按设计参数旋转喷射管，并输送水泥浆和压缩空气，直至浆液冒出孔口后方可提升喷射管，提升至坞底板上0.5m处终喷。喷射过程中应尽量减少接、卸管时间，防止塌孔和堵嘴。如因故障中断喷射超过1h，恢复喷射时，需将喷射管下至停喷前深度以下，以保证桩体的连续性。

3.6充砂回灌

喷浆结束后，立即用比重1.6的水泥浆进行充砂回灌，直至孔口套管浆满，浆面不再下沉为止，以保证高喷防渗墙固结后的墙顶标高达到设计要求。为防止因定位管被砂浆堵塞造成回灌饱满的假象，可将喷浆管再次下入钻孔至底板以下，进行疏通后继续冲砂灌浆。如此反复，直至回灌饱满为止。对窜孔及回灌后有气泡冒出的桩位必须进行二次回灌，以保证成桩体连续。

3.7施工参数

工艺参数直接决定了高喷灌浆成桩桩径大小和质量好坏，对高喷桩防渗效果起着决定性作用。工艺参数主要包括水泥浆比重、水泥浆压力、气体压力、喷射管提升速度及旋转速度等。不同土质其工艺参数也各不相同，因此必须在施工位置附近通过试验确定最佳参数值。

该工程施工前，共做了三组试验，对试验结果进行综合分析后，得出的最佳工艺参数为：水泥浆比重1.45～1.55，压力35～37MPa，浆量65～75L/min；空气压0.5～0.7MPa，气量60～70m3/h；喷射管提升速度7～10cm/min，旋转速度7～10r/min。

4定位管及清淤

高压旋喷桩施工过程中为保证套管底部不漏浆、回灌饱满，首先用φ146mm的钻头引孔，引孔深度为30cm，然后在孔内下φ140mm的钢套管。由于套管底部30cm嵌入坞底板内，高压旋喷桩施工后，水泥砂浆将套管和坞底板黏结在一起，套管拔出较为困难，可在套管底部包裹几层土工布，将新老混凝土分隔，降低拔管难度。该工程施工过程中，采用扒杆船单根拔出套管。

高压旋喷桩施工后，坞门槛沉积大量黄沙和淤泥，黄沙和淤泥交替沉积，约1.5m厚，没有水泥砂浆固结体，可抓动。坞口采用槽钢刮除和潜水员高压冲洗工艺清洗。

5结论

采用以上施工方法对中远船务海工坞进行高压旋喷桩堵漏施工后，7d、14d、28d取芯抗压强度均达到设计要求。施工结束后，船坞关闭坞门重新开始生产，各方综合测量的渗流量已满足设计要求，是一次成功的船坞堵漏案例。

参考文献

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[2]贺春雷.惠亭水库主坝渗漏问题处理设计[J].水利建设与管理,2007(8).

[3]顾新刚,蒋凡.高压旋喷桩防渗技术在华安水电站扩建工程中的应用[J].中国水能及电气化,2014(5).

[4]徐松杰.双高压旋喷桩墙缝堵漏应用分析[J].建筑施工,2014(10).

[5]吴桂昌,张忠林,高凌云.高压旋喷桩施工工艺及技术措施[J].中国建设信息,2005(19).

Application of high pressure jet grouting pile in dock plugging

YE Changtao

(SuzhouWuzhongWaterDevelopmentGroupCo.,Ltd.,Suzhou215128,China)

Abstract：In recent years, docks experience a construction peak period with the rapid development of shipping industry in China. A lot of docks are produced along the Yangtze River. In dock production process, sill seepage control system bears the largest water pressure. Therefore, sill is also a position which is the most prone to leakage. Since constructed docks have leakage under the ground, common foundation treatment methods cannot be constructed, thereby leading to difficult dock plugging. In the paper, dock sill plugging in Nantong Qidong COSCO Offshore Dock is adopted as an example. Construction process of high pressure jet grouting pile in dock plugging project is introduced in detail, thereby providing exchange reference for personnel engaged in related work.

Key words：dock; plugging; water platform; high pressure jet grouting pile; sill desilting

中图分类号：TV54

文献标志码：B

文章编号：1005-4774(2015)12-0016-04

DOI:10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.12.005