旋噴注漿法在寶雞峽加壩加閘工程中的應(yīng)用

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摘 要：旋噴注漿技術(shù)是一種在軟弱地基上進(jìn)行基礎(chǔ)加固的有效方法。施工前，應(yīng)對根據(jù)水文地質(zhì)等條件，對旋噴樁承載力進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)校核，以滿足技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面要求。施工時(shí)要確定合理的注漿壓力、水灰比等參數(shù)，并嚴(yán)格按照一定的施工工藝進(jìn)行，以保證成樁強(qiáng)度要求。在寶雞峽加壩加閘工程Ⅱ期圍堰施工中采用了該技術(shù)，取得了良好效果。

　　關(guān)鍵詞：淤積砂層 復(fù)合地基 旋噴注漿

　　1.工程概況

　　寶雞峽加壩加閘水利水電工程位于寶雞市西約11km的渭河峽口，是在原溢流壩（615m高程）基礎(chǔ)上加高壩體、增加排沙泄洪孔、修建壩后電站的續(xù)建工程，該工程最大壩高49.6m，壩頂總長208.6m，壩頂寬17m，壩頂高程637.6m，共分Ⅰ—Ⅷ九個(gè)壩段。按照進(jìn)度安排和工程施工特點(diǎn)，導(dǎo)流采用分期分段方式進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水，分三期實(shí)施。一期圍堰保護(hù)左岸0、I、II壩段的施工，采用粘土心墻土石圍堰，上游圍堰設(shè)計(jì)高程623.5m，下游圍堰設(shè)計(jì)高程611.0m，導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量3600m3/s；二期圍堰保護(hù)左岸Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ壩段的施工，由于二期圍堰地處地理環(huán)境復(fù)雜，左岸山勢陡峭，受隴海鐵路限制，加之引水洞口距壩軸線僅30m，致使施工場地狹小，為保證足夠的施工場地及正常的灌溉引水，經(jīng)技術(shù)分析，決定采用倒掛臂砼拱圍堰，設(shè)計(jì)圍堰長49.5m，頂寬8m，底寬24.5m，呈圓弧拱形，迎水面1.5m厚的鉛絲籠石，外邊坡1：1.5，主體填筑石渣及細(xì)砂卵石，圍堰位置選在距壩軸線20m處的淤灘上，由于此處淤積物厚度達(dá)10余米，且積水無法排除，致使地基松散，承載力下降，無法滿足砼拱圍堰的施工要求，根據(jù)基礎(chǔ)的地質(zhì)條件，決定采用旋噴樁防滲體進(jìn)行基礎(chǔ)處理，強(qiáng)化地基，增大土的摩擦力和粘聚力，增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載力。

　　2、旋噴樁的設(shè)計(jì)

　　旋噴樁是高壓噴射出的漿液，連續(xù)和集中地作用在土體上，使其壓應(yīng)力和沖蝕等多種因素在很小的范圍內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng)，使注入的漿液和土體拌和均勻凝固為新的固結(jié)體，起強(qiáng)化地基和防水的作用。

　　2.1樁基礎(chǔ)形式確定。在進(jìn)行旋噴樁設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)搜集和掌握基本資料，包括：工程地質(zhì)和水文地質(zhì)（土層和基巖的性質(zhì)，土的物理力學(xué)性質(zhì)，地下水埋藏）、建筑物結(jié)構(gòu)受力特性、施工現(xiàn)場和鄰近建筑的四周環(huán)境等資料。由于旋噴樁系土與水泥的混合固結(jié)體，其強(qiáng)度較低，受力之后樁身的變形量大，同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)性，因此，在設(shè)計(jì)II期圍堰旋噴樁防滲體時(shí)將基礎(chǔ)視為復(fù)合地基，即由樁和承臺下的樁間土共同承擔(dān)基礎(chǔ)荷載，但由于土層和樁相比抗剪抗壓強(qiáng)度差別大，在設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮樁的作用。

　　2.2旋噴樁承載力的確定。旋噴樁承載力的確定，基本出發(fā)點(diǎn)與鉆孔灌注樁相同，主要從以下幾個(gè)方面考慮：

　?。?）樁徑與樁的面積，由于旋噴樁的樁徑與土層及噴射壓力有關(guān)，而這兩個(gè)因素并非固定不變，所以旋噴樁的樁徑是有變化的，因此在計(jì)算時(shí)要選平均值；

　?。?）折減系數(shù)，由于旋噴樁身的均勻性較差，因此要選用比灌注樁更高的安全系數(shù)；

　?。?）樁身強(qiáng)度，在計(jì)算時(shí)按28天強(qiáng)度考慮。試驗(yàn)證明在粘性土中，由于水泥水化物與粘土中礦物繼續(xù)作用，后期強(qiáng)度將會繼續(xù)增長，將這種強(qiáng)度的增長作為安全儲備；

　?。?）由于影響旋噴樁承載力的因素很多，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，除了依據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)和規(guī)范提供的數(shù)據(jù)外，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合本地區(qū)或相似土質(zhì)條件下的經(jīng)驗(yàn)綜合考慮。

　　采用復(fù)合地基的模式進(jìn)行承載力計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)是考慮到旋噴樁的強(qiáng)度較低和經(jīng)濟(jì)性兩方面，如果樁的強(qiáng)度較高，并接近于混凝土樁身強(qiáng)度，以及當(dāng)建筑物對沉降要求很嚴(yán)格時(shí)，可以不計(jì)樁間的承載力，全部外荷載由旋噴樁承受，在這種狀況下，則與混凝土樁計(jì)算相同。在計(jì)算中假定旋噴樁的抗剪強(qiáng)度與土的抗剪強(qiáng)度能夠共同工作，由于在砂性土地基中存在著承壓水，旋噴處理尚應(yīng)考慮進(jìn)行浮力和管涌計(jì)算，還應(yīng)包括埋入土的深度、抗彎計(jì)算等，由于旋噴樁作用的帷幕都是透水性很強(qiáng)的地層，因此，樁孔的布置應(yīng)保證其連續(xù)性。

　　3.旋噴樁的施工

　　3.1施工前，應(yīng)對照設(shè)計(jì)圖紙核實(shí)設(shè)計(jì)孔位處有無妨礙施工和影響安全的障礙物。準(zhǔn)備好施工所需的主要機(jī)具設(shè)備包括高壓泵、鉆機(jī)、漿淤攪拌機(jī)等。

　　3.2由于高壓噴射注漿的壓力大，處理地基的效果好，對于高壓水泥漿流或高壓水射流的壓力一般選用25Mpa，氣流壓力以空氣壓縮機(jī)的最大壓力為限通常為0.7 Mpa左右，低壓水泥漿的灌注壓力宜在1.0~0.25m/min，旋噴速度可取25cm/min.噴射流主要材料為水泥，采用325號或425號水泥，根據(jù)需要可在水泥中加入適量的外加劑和摻合劑，以改善水泥漿液的性能。外加劑或摻合劑的數(shù)量，應(yīng)通過室內(nèi)配比試驗(yàn)或現(xiàn)場試驗(yàn)確定。試驗(yàn)表明，水泥漿液的水灰比越小，高壓噴射注漿處理的地基強(qiáng)度越高，水灰比小于0.8時(shí)，噴射困難，故水灰比宜取1.0~1.5，實(shí)際生產(chǎn)中取1.0.由于生產(chǎn)、運(yùn)輸和保存等原因，有些水泥成份不夠穩(wěn)定，可導(dǎo)致高壓噴射水泥漿液凝固時(shí)間長，固結(jié)強(qiáng)度降低，因此要先作水泥試驗(yàn)，待合格后方可使用。

　　3.3旋噴樁施工步驟為：鉆孔定位、鉆孔、注入注漿管，高壓噴射注漿和拔出注漿等基本工序。高壓泵通過高壓橡膠軟管送高壓漿液至鉆機(jī)上的注漿管，進(jìn)行噴射注漿，實(shí)踐表明若鉆機(jī)和高壓泵的距離過遠(yuǎn)，就會增加橡膠軟管的長度，使高壓噴射流的沿程損失增大，造成實(shí)際射壓力降低的后果。因此鉆機(jī)和高壓泵的距離不宜過遠(yuǎn)。

　　高壓噴射注漿，均自下而上進(jìn)行。當(dāng)注漿管不能一次提升完成而需分?jǐn)?shù)次卸管時(shí)，卸管后噴射的搭接長度不得小于100mm，以保證固結(jié)體的整體性。

　　3.4高壓噴射注漿完畢后，或在噴射過程中因故中斷，短時(shí)間內(nèi)不能繼續(xù)噴射時(shí)，均應(yīng)立即拔出注漿管清洗備用，以防漿凝固后拔不出管子。每孔噴射注漿完畢后，可進(jìn)行分孔。高壓噴射注漿處理地基時(shí)，在漿液未硬化前的有效范圍內(nèi)，地基容易受到擾動(dòng)而強(qiáng)度降低，容易產(chǎn)生附加變形。因此在處理地基時(shí)，通常采用控制速度、順序和加快漿液凝固時(shí)間等方法來有效地防止或減少附加變形。

　　4.質(zhì)量檢驗(yàn)

　　在選定質(zhì)量檢驗(yàn)方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)具設(shè)備條件，因地制宜，開挖檢查法雖簡單易行，通常在淺層進(jìn)行，但難以對整個(gè)固結(jié)體進(jìn)行全面檢查；鉆孔取芯和標(biāo)準(zhǔn)貫入法是檢驗(yàn)單個(gè)固結(jié)體質(zhì)量常用的方法。壓水試驗(yàn)，通常在取芯困難或有防滲要求時(shí)采用。根據(jù)II期圍堰對防滲的要求及地基基礎(chǔ)的特點(diǎn)，采用了鉆孔取芯及標(biāo)準(zhǔn)貫入法進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　檢驗(yàn)點(diǎn)的位置應(yīng)重點(diǎn)布置在建筑工程的關(guān)鍵部位，如承重大、帷幕中心線等位置，對噴射注漿時(shí)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象和地質(zhì)復(fù)雜的地段，亦應(yīng)檢驗(yàn)。對每個(gè)噴射點(diǎn)，不論其大小，均應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)。檢查量一般為施工總數(shù)2%~5%，少于20孔的工程至少檢驗(yàn)2個(gè)點(diǎn)。由于高壓噴射注漿處理地基的強(qiáng)度低于28天的強(qiáng)度在2~100Mpa之間，強(qiáng)度增長速度較慢，檢驗(yàn)時(shí)間須在噴射注漿四周后進(jìn)行。

　　5.結(jié)語

　　旋噴樁在寶雞峽加壩加閘工程II期圍堰施工中取得了良好的效果，具有一定的推廣價(jià)值。實(shí)踐表明，它對淤積、粘土、黃土、砂土和人工填土等地基都有良好的處理效果。但對于含有較多的大粒徑塊石，因噴射可能受到阻礙，沖擊破壞急劇下降，影響處理效果。因此，在進(jìn)行旋噴時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r，現(xiàn)場作好試驗(yàn)，以便達(dá)到預(yù)期的目的。