浅谈高压旋喷技术在立沙油品储运项目防洪堤加固工程中的应用

浅谈高压旋喷技术在立沙油品储运项目防洪堤加固工程中的应用

肖瑞

海南八所港务有限责任公司海南东方市572600

摘要:根据立沙油品储运项目油库区地质勘探报告，防洪堤加固采用单管高压旋喷注浆法技术。单管高压喷射注浆技术是将搅拌好的水泥浆形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削和混合，使水泥浆和土体混合，形成一道防渗墙（或一根高压旋喷承载桩），达到防渗（或承载）效果。

该文以立沙油品储运项目防洪堤加固工程为例，介绍高压旋喷承载桩技术的施工工艺和效果。

关键词:立沙油品储运项目；防洪堤；高压旋喷；承载桩

1、立沙油品储运项目防洪堤加固工程概况

立沙油品储运项目防洪堤加固工程位于珠江河口段狮子淡水道东岸，东江南支流以北，淡水河以南，属东莞市虎门港沙田港区立沙岛危险品作业区地域,是立沙油品储运项目的配套工程。

立沙油品储运项目油库区用地原属于鱼塘及农作物种植地，底标高为+0.8m～+0.9m，陆域吹填且经软基处理后达到设计标高+3.9m。为确保防洪堤安全，防洪堤加固工程基础处理是在原浆砌片石防浪墙及土堤下设单管高压旋喷承载桩，具体加固方案是：以西侧防洪堤（浆砌块石墙）加固为例，其总长度为839.22m，高压旋喷承载桩共三排,A排和B排承载桩的横向间距2.3m，B排和C排承载桩的横向间距1.6m，纵距1.6m，桩径为φ600mm。设计桩的抗压强度大于1.4MPa，为保证质量，桩的设计深度要进入砂层2m以上。

挡浪墙加固典型断面（0+144）如下图所示：

2、单管高压旋喷承载桩施工工艺

该工程于2007年1月1日开工，2007年3月23日完工。旋喷桩的施工采用分段作业法，以河堤的延长分为四个工作面，并安排四台旋喷机同时作业。在施工方法中先旋喷第二排（B排）旋喷桩，再旋喷第三排（C排）旋喷桩，最后旋喷第一排（A排，靠海一侧）旋喷桩，相邻桩的施工间隔时间不得少于7天。

因借助高压喷射流的切削和混合，使水泥浆和土体混合，形成高压旋喷承载桩，达到承载及水平防滑效果。

2.1工艺参数

2.3施工顺序

2.3.1定孔、设备调校

将使用的钻机安装在设计孔位上，使钻杆头对准孔位中心，为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后作水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，旋喷注浆法的允许倾斜度不得大于1.5%。

2.3.2钻孔

在设计桩位的中心先用钻机钻—为旋喷管插入用的导孔，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，孔深须达到设计的深度。南防洪堤在本工程施工过程中不存在钻孔内的障碍物、洞穴等不良的地质状况。但在西堤A排旋喷桩施工过程中，由于原防洪堤基础有块石基础垫层，需先用钻机引孔到达基础块石垫层顶标高后改用冲孔方法进行施工，在确定桩位中心没有块石等障碍物后才改为钻孔方法施工。

2.3.3贯入注浆管

贯入注浆管(插管)是将旋喷注浆管插入地层预定的深度。插管与钻孔两道工序合二而一，钻孔完毕，插管作业即完成。

2.3.4材料配置、制浆、泵送

注浆材料采用325#普通硅酸盐水泥、氯化钙与水搅拌作为基本浆液，水泥浆液的水灰比为1：1，水泥浆液符合设计要求后通过高压泥泵的压力进行注浆。旋喷用的水泥浆液在进入高压泥浆泵施喷前，进行严格过滤，防止水泥结块物堵塞喷嘴和管路。

2.3.5喷射注浆

当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计高度时，喷射注浆参数达到规定值后，即可喷射注浆。水泥浆通过高压泥浆泵形成高压水泥浆，以21MPa的压力，通过喷射管由喷嘴向土中喷射，钻杆一边旋转，一边向上提升，喷射的水泥一边向四周切削四周土体，一边与土混合，形成圆柱的水泥与土混合的加固体即旋喷桩。高压喷射注浆达到设计高度后应迅速拨出喷射管，为防止土堤浆液凝固收缩后产生的顶部空穴影响桩高程（B排、C排），在原孔位采用冒浆回灌，西堤A排采用1:1水泥砂浆封孔。

2.3.6冲洗

为防止喷射管及机具内残余的水泥浆凝固堵塞喷嘴和管路，高压喷射注浆完毕后应及时将水泥浆换成水在地面上喷射，以便把泥浆泵，喷射管内的浆液全部排出。

2.3.7移运机具并进行新的孔位施工。

3、高压旋喷桩在施工中存在的问题与解决措施

在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时，立即停止注浆，检查设备，待压力正常时继续施工。

由于立沙油品储运项目总体施工工期较紧，造成陆域吹填和江堤加固同时施工的非常规办法。在这种情况下，为确保江堤加固工程施工质量和施工进度，采取了措施弥补：

1）在距江堤50m范围内采取分层吹填（每层吹填高度不能超过1.5m且进行下道吹填作业之前，必须要考虑旋喷桩强度是否已达到抗压和抗剪强度），吹填砂的含泥量不得大于10%。目的是避免高压旋喷桩施工过程中桩基遭到库区吹填砂侧向土压力的剪切破坏，对桩基质量造成重大影响。

2）高压旋喷桩在水泥浆液与土混合后，由于浆液析水特性会产生一定的收缩，造成少数桩顶出现凹穴达不到设计标高。采取措施：要求施工单位在进行高压旋喷时，其高度要比设计顶标高高出10cm控制。

4、质量控制与质量检测

4.1质量控制

高压旋喷桩属于隐蔽工程，质量控制的重点在于施工过程中进行控制，即对操作人员和操作工艺在操作过程中的控制。工程桩施工前先进行试桩，确定旋喷压力、提杆速度等相关技术参数。工程质量实施单位自检和监理单位抽检的双控制，对于重要工序：喷杆下设深度、注浆压力、提速、转速、浆液配比等全部实行旁站监理，对每根桩的技术参数作详细的记录。

4.2质量检测

由于高压旋喷桩属于隐蔽工程，不能直接观察到旋喷桩的质量，因此，采用试桩和抽芯检测。

4.2.1开挖检查

试桩旋喷完成后（压力21MPa，钻杆提速23cm/min、转速:19r/min），待凝固后桩体具有一定强度时，进行开挖检查。因开挖工作量大，在试桩周围要求开挖至1.0m，试桩体完全暴露出来，根据检查成桩的桩径（桩径Max=63cm，Mix=58cm）、垂直度和固结形状均能满足设计要求。

4.2.2抽芯检测

按设计要求，在高压喷射注浆结束28天后的高压旋喷桩中钻取岩芯来观察判断其固结整体性，抽芯检测数量按总桩数的5%进行随机抽检。共抽检20条桩，其中自检10组，质检10组，抗压60组，根据检测结果：抗压系数从2.0～4.4Mpa,均大于设计要求1.4MPa，满足设计要求。

5、结束语

??随着港口等工程建设行业的快速发展，高压喷射技术已广泛应用于港口、工业与民用建筑、地铁、市政、水利、矿山建设中，其用途包括深基坑开挖隔水、坑底加固、挡土、盾构工程和终端部位加固，还有建筑、桥梁基础补强，市政管线加固，堤防工程加固、防渗等。高压喷射注浆法分旋喷、定喷、摆喷三种，如何在港口等建设工程施工过程中，根据工程需要和土质条件确定采用单管法、二管法、三管法和多管法，是关系工程成败的根本。因此，对高压旋喷技术在立沙油品储运项目防洪堤加固工程中的应用进行分析具有重要意义。

参考文献：

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[2]陈春生．高压喷射注浆技术及其应用研究[D]．河海大学,2007

[3]闫国新、张梦宇、王飞寒．水利水电工程施工技术[M]．河南省郑州市：黄河水利出版社，出版日期：2013-2-1

[4]杨康宁．水利水电工程施工技术[M]．北京:中国水利水电出版社1996