旋喷注浆法在宝鸡峡加坝加闸工程中的应用

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

摘 要：旋喷注浆技术是一种在软弱地基上进行基础加固的有效方法。施工前，应对根据水文地质等条件，对旋喷桩承载力进行计算和试验校核，以满足技术和经济两方面要求。施工时要确定合理的注浆压力、水灰比等参数，并严格按照一定的施工工艺进行，以保证成桩强度要求。在宝鸡峡加坝加闸工程Ⅱ期围堰施工中采用了该技术，取得了良好效果。

　　关键词：淤积砂层 复合地基 旋喷注浆

　　1.工程概况

　　宝鸡峡加坝加闸水利水电工程位于宝鸡市西约11km的渭河峡口，是在原溢流坝（615m高程）基础上加高坝体、增加排沙泄洪孔、修建坝后电站的续建工程，该工程最大坝高49.6m，坝顶总长208.6m，坝顶宽17m，坝顶高程637.6m，共分Ⅰ—Ⅷ九个坝段。按照进度安排和工程施工特点，导流采用分期分段方式进行，标准为十年一遇洪水，分三期实施。一期围堰保护左岸0、I、II坝段的施工，采用粘土心墙土石围堰，上游围堰设计高程623.5m，下游围堰设计高程611.0m，导流设计流量3600m3/s；二期围堰保护左岸Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ坝段的施工，由于二期围堰地处地理环境复杂，左岸山势陡峭，受陇海铁路限制，加之引水洞口距坝轴线仅30m，致使施工场地狭小，为保证足够的施工场地及正常的灌溉引水，经技术分析，决定采用倒挂臂砼拱围堰，设计围堰长49.5m，顶宽8m，底宽24.5m，呈圆弧拱形，迎水面1.5m厚的铅丝笼石，外边坡1：1.5，主体填筑石渣及细砂卵石，围堰位置选在距坝轴线20m处的淤滩上，由于此处淤积物厚度达10余米，且积水无法排除，致使地基松散，承载力下降，无法满足砼拱围堰的施工要求，根据基础的地质条件，决定采用旋喷桩防渗体进行基础处理，强化地基，增大土的摩擦力和粘聚力，增强基础的承载力。

　　2、旋喷桩的设计

　　旋喷桩是高压喷射出的浆液，连续和集中地作用在土体上，使其压应力和冲蚀等多种因素在很小的范围内产生效应，使注入的浆液和土体拌和均匀凝固为新的固结体，起强化地基和防水的作用。

　　2.1桩基础形式确定。在进行旋喷桩设计时，首先应搜集和掌握基本资料，包括：工程地质和水文地质（土层和基岩的性质，土的物理力学性质，地下水埋藏）、建筑物结构受力特性、施工现场和邻近建筑的四周环境等资料。由于旋喷桩系土与水泥的混合固结体，其强度较低，受力之后桩身的变形量大，同时考虑到经济性，因此，在设计II期围堰旋喷桩防渗体时将基础视为复合地基，即由桩和承台下的桩间土共同承担基础荷载，但由于土层和桩相比抗剪抗压强度差别大，在设计时仅考虑桩的作用。

　　2.2旋喷桩承载力的确定。旋喷桩承载力的确定，基本出发点与钻孔灌注桩相同，主要从以下几个方面考虑：

　　（1）桩径与桩的面积，由于旋喷桩的桩径与土层及喷射压力有关，而这两个因素并非固定不变，所以旋喷桩的桩径是有变化的，因此在计算时要选平均值；

　　（2）折减系数，由于旋喷桩身的均匀性较差，因此要选用比灌注桩更高的安全系数；

　　（3）桩身强度，在计算时按28天强度考虑。试验证明在粘性土中，由于水泥水化物与粘土中矿物继续作用，后期强度将会继续增长，将这种强度的增长作为安全储备；

　　（4）由于影响旋喷桩承载力的因素很多，在设计计算时，除了依据现场试验和规范提供的数据外，还应当结合本地区或相似土质条件下的经验综合考虑。

　　采用复合地基的模式进行承载力计算的出发点是考虑到旋喷桩的强度较低和经济性两方面，如果桩的强度较高，并接近于混凝土桩身强度，以及当建筑物对沉降要求很严格时，可以不计桩间的承载力，全部外荷载由旋喷桩承受，在这种状况下，则与混凝土桩计算相同。在计算中假定旋喷桩的抗剪强度与土的抗剪强度能够共同工作，由于在砂性土地基中存在着承压水，旋喷处理尚应考虑进行浮力和管涌计算，还应包括埋入土的深度、抗弯计算等，由于旋喷桩作用的帷幕都是透水性很强的地层，因此，桩孔的布置应保证其连续性。

　　3.旋喷桩的施工

　　3.1施工前，应对照设计图纸核实设计孔位处有无妨碍施工和影响安全的障碍物。准备好施工所需的主要机具设备包括高压泵、钻机、浆淤搅拌机等。

　　3.2由于高压喷射注浆的压力大，处理地基的效果好，对于高压水泥浆流或高压水射流的压力一般选用25Mpa，气流压力以空气压缩机的最大压力为限通常为0.7 Mpa左右，低压水泥浆的灌注压力宜在1.0~0.25m/min，旋喷速度可取25cm/min.喷射流主要材料为水泥，采用325号或425号水泥，根据需要可在水泥中加入适量的外加剂和掺合剂，以改善水泥浆液的性能。外加剂或掺合剂的数量，应通过室内配比试验或现场试验确定。试验表明，水泥浆液的水灰比越小，高压喷射注浆处理的地基强度越高，水灰比小于0.8时，喷射困难，故水灰比宜取1.0~1.5，实际生产中取1.0.由于生产、运输和保存等原因，有些水泥成份不够稳定，可导致高压喷射水泥浆液凝固时间长，固结强度降低，因此要先作水泥试验，待合格后方可使用。

　　3.3旋喷桩施工步骤为：钻孔定位、钻孔、注入注浆管，高压喷射注浆和拔出注浆等基本工序。高压泵通过高压橡胶软管送高压浆液至钻机上的注浆管，进行喷射注浆，实践表明若钻机和高压泵的距离过远，就会增加橡胶软管的长度，使高压喷射流的沿程损失增大，造成实际射压力降低的后果。因此钻机和高压泵的距离不宜过远。

　　高压喷射注浆，均自下而上进行。当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时，卸管后喷射的搭接长度不得小于100mm，以保证固结体的整体性。

　　3.4高压喷射注浆完毕后，或在喷射过程中因故中断，短时间内不能继续喷射时，均应立即拔出注浆管清洗备用，以防浆凝固后拔不出管子。每孔喷射注浆完毕后，可进行分孔。高压喷射注浆处理地基时，在浆液未硬化前的有效范围内，地基容易受到扰动而强度降低，容易产生附加变形。因此在处理地基时，通常采用控制速度、顺序和加快浆液凝固时间等方法来有效地防止或减少附加变形。

　　4.质量检验

　　在选定质量检验方法时，应根据机具设备条件，因地制宜，开挖检查法虽简单易行，通常在浅层进行，但难以对整个固结体进行全面检查；钻孔取芯和标准贯入法是检验单个固结体质量常用的方法。压水试验，通常在取芯困难或有防渗要求时采用。根据II期围堰对防渗的要求及地基基础的特点，采用了钻孔取芯及标准贯入法进行检验。

　　检验点的位置应重点布置在建筑工程的关键部位，如承重大、帷幕中心线等位置，对喷射注浆时出现异常现象和地质复杂的地段，亦应检验。对每个喷射点，不论其大小，均应进行检验。检查量一般为施工总数2%~5%，少于20孔的工程至少检验2个点。由于高压喷射注浆处理地基的强度低于28天的强度在2~100Mpa之间，强度增长速度较慢，检验时间须在喷射注浆四周后进行。

　　5.结语

　　旋喷桩在宝鸡峡加坝加闸工程II期围堰施工中取得了良好的效果，具有一定的推广价值。实践表明，它对淤积、粘土、黄土、砂土和人工填土等地基都有良好的处理效果。但对于含有较多的大粒径块石，因喷射可能受到阻碍，冲击破坏急剧下降，影响处理效果。因此，在进行旋喷时，应根据当地的情况，现场作好试验，以便达到预期的目的。