高压摆喷桩在防渗墙中的应用

【摘要】高压摆喷桩在软土地基加固、水利临时工程防渗中被广泛应用。本文将结合工程实例讲述高压摆喷桩形成防渗墙的原理、试桩试验及施工质量控制要点。

【关键词】高压摆喷；防渗墙；原理；试验；质量控制要点

1、工程概况

1.1工程概况

本工程的高压摆喷防渗墙位于象房村泵站闸口以东，里程桩号为K0+860-K1+450共计590m，设计成墙厚度≥300mm，防渗墙设计底高程1.0m，顶高程8.5m。

1.2地质情况

（1）杂填土（Q4ml）：象房村泵站闸口东侧回填土（该层底部含大量混凝土建筑垃圾），填龄约10年。层厚0.60～14.70m。

（2）素填土（粉土）（Q4ml）：场地较广泛分布，灰黄、灰色，软硬不均，粉土为主，含粉质粘土、砾石，混少量砖块等。填龄大于10年。层厚1.00～5.30m。

（3）粉土夹粉质粘土：场地较普遍分布，灰色，粉土为主，含少量云母片，夹粉质粘土薄层。稍密，中压缩性。层厚1.00m～16.40m，顶板埋深1.50m～17.20m。

（4）淤泥质粉质粘土夹粉土（Q4al-pl）：场地较广泛分布，灰色，夹粉土薄层，局部互层。流塑状态，中～高压缩性。层厚1.00m～9.10m，顶板埋深0.70m～20.0m。

2、基本原理

高压摆喷法是一种用于软土地基加固防渗工艺，其原理是利用钻机钻孔至设计深度后，以高压射流通过高压摆喷钻杆下端的摆喷射装置，向周围土体喷射加固浆液将周围土体切割、分离并渗入。高压摆喷钻杆边喷射浆液、边提升，在喷射的有效范围内来回摆动，土和浆液快速凝固成扇形墙体，从而形成连续的防渗墙。

3、高压摆喷桩试桩试验

3.1试桩目的

本次试桩地点选择在K1+180空地进行。经设计同意采用双重管高压摆喷灌浆试桩数量为5根，桩长为6m，从原地面进行试桩。通过试桩试验确定浆压、气压，及搅拌速度，提升速度等施工参数，通过调整桩距验证有效成墙厚度是否满足设计要求（≥300mm）。试桩完成及时总结试桩工艺，编制试桩成果报告，为正式施工提供依据。

3.2试桩参数

（1）双重管高压摆喷施工主要技术参数参考表

（2）桩距根据设计要求定于500cm，试桩桩长6m、摆角≥60°。

（3）1#、2#、3#桩选择水泥浆压力28MP，流量70 L/min ；4#、5#桩选择水泥浆压力26MP，流量60 L/min，其余参数选择均相同。

（4）高压摆喷桩施工的水泥采用普通硅酸盐42.5号水泥，水泥浆密度1.5 g/cm3 、回浆密度≥1.2g/cm3。

3.3试桩结果

达到龄期后进行开挖，结果表明：1#～2#桩成墙厚度42cm；2#～3#桩成墙厚度40cm；3#～4#桩成墙厚度30cm；4#～5#桩成墙厚度28cm。现场检查1#～3#摆喷桩体中土体颗粒与水泥浆液混合均匀，在土层中形成具有一定强度的固结体，其桩径、成墙厚度、外观质量满足设计要求，试桩效果很理想。

通过试桩经设计同意，双重管高压摆喷施工参数定为：桩距50cm；水泥浆压力28Mpa、流量70L/min；空气压力0.8Mpa、流量2.6m?/min；摆喷提升速度10cm/min、转动速度10r/min、摆角≥60°，以确保成墙厚度≥300mm的要求。

4、高压摆喷桩质量控制要点

4.1水泥浆液要求

（1）制浆材料采用重量或体积称量法，误差不应大于5%。材料的质量问题或材料用量不足将可能成为高压摆喷防渗墙的质量隐患。

（2）施工过程中，每隔15-30min定时检测水泥浆液密度，当水泥浆液密度超过规定的误差时，停止高压摆喷作业，重新调整浆液的水灰比。

（3）水泥浆随配随用，并在摆喷作业过程中不停的搅拌；水泥浆液质量除定时测量其密度外，设专人记录水泥下料数量和速率，以保证浆液的密度和均匀性。

4.2桩位测量放样

能否形成高压摆喷防渗墙与桩位是否准确密切相关，故必须保证桩位的定位要按设计位置进行，切忌随意移动引孔位置，以避免造成两桩搭接不上或错位，影响搭接长度。

4.3引孔

根据地质报告存在大量建筑垃圾、砂砾石，因而高压摆喷作业前必须有一个引孔工序。引孔过程中详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆等情况，便于摆喷时对不同地层采用相应的技術要求。引孔是高压旋摆喷成桩的关键工序。

4.4高压摆喷桩成桩

高压摆喷桩机就位后，操作人员要高度重视在施喷作业过程中，一方面要按试桩试验所得的工艺参数进行作业，另一方面要密切注意孔内是否有异常的情况，如泄压、串孔，一旦发生异常应立即进行处理，以免引起成桩质量事故。

4.5防渗墙

防渗墙的形成与桩位测量放样、引孔、高压摆喷桩成桩的每一道工序都密不可分，防渗墙的质量直接受上述三道工序质量的影响和引孔孔斜质量的制约。

4.6检测

（1）在施工完成14天后进行开挖取样检测，开挖检测查看灌浆墙体的完整性，取样检测墙体的渗透系数，要求墙体渗透系数小于 10-6cm/s，墙体R28=3～10Mpa，允许渗透比降J>60，有效成墙厚度≥0.3m。

（2）高压摆喷桩成桩的第28天，每隔300m布置一个检查孔，采取地质雷达法或超声波法全面检查防渗墙体的施工质量。

4.7特殊情况处理

（1）冒浆异常：①不冒浆，或冒浆量减少。喷射过程中，突然冒浆中断或冒桨量减少，应迅速检查供泵系统，如供泵正常，则是地层中有大孔隙洞或漏浆，可停止提升，灌注稠浆，待重新冒浆后，继续正常喷射。②故障处理：在喷射过程中，出现故障，应迅速排除。停喷时间短的待故障排除后可再重新下管，从停喷深度以下0.5m开始喷射提升；如果停喷时间较长，喷管已不能插入停浆面以下，则需扫孔再下管，并复喷0.5～1m。

（2）钻孔斜度超过允许范围，需重新扫孔，直到合格为止。

结语：

经工程实践证明高压摆喷桩有如下优点：①桩间固结较好、无渗水盲区，防渗效果显著、质量容易得到保证。②施工方便，偏差较小。③施工工艺简单、施工速度快、造价较低等优点。

综上所述，应用高压摆喷桩作为水利永久防渗墙技术切实可行，可以在更多的永久性防渗工程中推广使用。

参考文献：

[1]《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200- 2004

作者简介：

解俊杰，南京第一建设事务所有限责任公司，江苏南京。