摘要：孤山水库副坝采用高压旋喷桩试验进行渗流控制取得了较好效果，保证了高压旋喷桩试验的施工质量与施工技术参数的确定。高压旋喷桩施工适用于新建筑物、高速公路、高速铁路、地下铁路等软弱地基强化加固补强、旧有建筑物不均匀沉降整治，水库大坝与地下建筑工程防渗帷幕、挡土围堰、矿山堵漏、井筒挂壁、边坡锚固等方面，亦可用于高压水射流辅助破岩落煤，井下液压支柱供液，锚固用水力膨胀金属锚杆泵送高压水，地下大型管道清淤清洗、化工用泵，高压水射流穿越孔或其它需用高压液体为动力的领域。本文可供相关工程的施工借鉴和参考。

1工程概况

孤山水库位于御河中上游，坝址距大同市区18Km.。设计正常蓄水位高程为1119.50，水库总库容为546.74万m3，水库回水常度为4.5km。

设计拦河坝坝型为混凝土闸坝，坝顶高程1123m,最大坝高23m。坝顶长157m。水库右岸右京包（大包）铁路经过，副坝主要为防护右岸大包铁路，与主坝相接顺延铁路路基边坡脚向上游延伸1km左右。

孤山水库基础处理工程为副坝29a~40a，高压旋喷桩施工轴线长180米，宽度13.2到13.7米。

施工设计桩长分别为8米，10米，11米。高程1109.00到1105.00。桩径1.0米。试验孔布置定在32A坝段。  

副坝坝基覆盖层主要为全新统冲洪积物,岩性表层为淡黄色低液限粉土, 结构松散,其下为级配不良砾夹级配不良砂,局部为卵石混合土透镜体, 结构松散，局部架空，分选差。

砾卵石主要成分是变质岩，细粒为中粗砂，主要矿物成分是石英、长石、云母及一些岩屑。

2高压旋喷桩施工处理技术

2.1高压旋喷桩工作原理　

高压旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，利用高压设备将浆液或水以20-40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体，即旋喷桩，它具有增大地基强度，提高地基承载力、止水防渗，减少支档结构物压力，防止沙土液化和降低土的含水量等多种功能。
　　高压旋喷注浆种类主要有单管法、二重管法、三重管法、多重管法和多孔管法，可进行旋喷、定喷和摆喷施工，也可进行超深等地层的防渗处理。
2.2施工各项参数的选定

2.2.1孔位参数

通过参考类似的经验,试验孔间距250cm。钻孔孔位偏差与设计孔位偏差≤5cm。造孔孔斜不应超过1%。高喷灌浆宜全孔自下而上连续作业。需要中途拆卸喷射管时，搭接段应进行复喷，复喷长度不得小于0.2m；高喷灌浆因故中断后复喷施工时，应对中断孔段进行复喷，搭接长度不得小于0.5m。

2.2.2高喷灌浆施工参数

    老三管法采用的高喷灌浆施工参数见表1,二管法采用的高喷灌浆施工参数见表2.

 

表1老三管法采用的高喷灌浆施工参数

项     目		老三管法	备注
气	压力(MPa)	0.6～0.8	气嘴2个
	流量(m3/min)	0.8～1.2	环状间隙1.0～1.5mm
浆	压力(MPa)	0.2～1.0	喷嘴2个
	流量(L/min)	60～80	浆嘴直径6～12mm
	密度(g/cm2)	1.5～1.7	回浆密度≥1.2
水	压力(MPa)	35～40	喷嘴2个
	流量(L/min)	70～80	喷嘴直径1.7～1.9mm
提升速度(cm/min)		8～10
旋转速度(r/min)		（0.8～1.0）v

表2二管法采用的高喷灌浆施工参数

项   目		单位	二管法	备  注
压缩气	压力	Mpa	0.6～0.8	气嘴2个
	排量	m3/min	0.8～1.2	环状间隙1.0～1.5mm
高压浆	压力	Mpa	30～35	喷嘴2个
	流量	L/min	70～100	喷嘴直径1.7～1.9mm
	进浆比重	g/cm3	1.4～1.5	回浆密度≥1.3
提升速度		Cm/min	8
转速		r/min	（0.8～1.0）v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3、高压旋喷桩试验施工现场质量控制

3.1高压旋喷桩试验施工设备配置(见表3)

表3           高压旋喷桩试验施工设备配置

序号	名称	型号	数量(台套/台)	备注
1	高喷钻机	GS800-2	1
4	高压泥浆泵	WJQ-90	1
5	空压机	CH-6/9	1
6	搅拌机	WJ-40a	2
7	潜水泵	KS-3	1
8	120泵	TS-4	1
9	岩心钻机	GS-300	1
10	泥浆机	WPX	1
11	发电机	TZHM2-TH	1
12	潜水泵	KS-3	2

 

3.2高压旋喷桩试验施工人员配置(见表4)

表4               高压旋喷桩试验施工人员配置

序号	名称	人数	备注
1	项目经理	1
2	技术负责	1
3	管理人员	5
4	钻机组	5
5	喷射组	7
6	辅助人员	2	装载机司机

4、高压旋喷桩试验施工现场质量控制

4.1钻孔施工

   为保证开孔垂直精度，首先对控制桩孔位进行测量放点，开钻前保证钻机的垂直，取保孔斜满足要求。

4.2高压喷射施工

4.2.1地面试喷

振孔高喷台车就位并对准孔口后,为了直观检查高喷喷射系统的完好性以及是否能够使用要求,首先应进行地面试喷。

4.2.3开喷

喷管钻(下)至指定深度后,拌制水泥浆液,老三管法要求搅拌水泥浆液的密度为1.6 g/cm³，即可供浆、供风开喷.待各压力参数和流量参数均达到要求,且孔口已返出浆液,浆液密度达到1.3 g/cm³时，即可按既定的提升速度进行喷射灌浆，二管法要求搅拌水泥浆液的密度为1.4～1.5 g/cm³，即可供浆、供风开喷.待各压力参数和流量参数均达到要求,且孔口已返出浆液,浆液密度达到1.3 g/cm³时，即可按既定的提升速度进行喷射灌浆，

4.2.3高压喷射施工质量控制

高压喷射施工在装、卸喷射管时,采取措施密封、加快装卸动作以防喷嘴堵塞。在高喷灌浆过程中,出现压力突降或突增、孔口回浆浓度和回浆量异常,甚至不返浆等情况时,查明原因后及时处理。当孔内出现严重漏浆,孔口不返浆时,及时处理。定期测试水泥浆液密度,当施工中浆液密度超出设定指标时,立即停止提喷,并调整至正常范围后,再继续喷射。高喷灌浆发生串浆时,则首先填堵被串孔的高喷灌浆;待其结束后,尽快进行被串孔的扫孔、喷射或继续钻进。喷管或喷头有故障时要停止提升,立即处理,或提出孔口处理,提出孔口后重新下入时,开喷深度要下放0.5m。

5高压旋喷桩试验施工现场质量检查

5.1、老三管法取芯和桩顶开挖检查

试验结束7天后，对三个试验桩的桩顶进行了开挖，开挖试验桩为F33-4-21桩与F33-5-21#桩，开挖后桩顶高程为1108.4m，桩顶直径经过现场测量F33-5-21#桩直径为1.5m，F33-4-21直径为1.2m。然后对两个桩的桩顶中心和距桩中心50cm的位置进行现场钻孔取芯检查，首先在2010年6月8日F33-5-21#桩桩中心位置用146mm的钻头进行钻孔取芯，在2m以内，取出的芯样为水泥柱结石，但2米以下钻孔时取芯率极低，甚至取不上来芯样，此后又用75mm钻头在距此桩中心50cm位置进行取芯检查，同样出现2m以内水泥柱结束，2m以下不能取出芯样的情况，随后在第二天6月9日在F33-4-21#桩桩中心位置用146mm的钻头进行钻孔取芯，在2m以内，取出的芯样为水泥柱结石，但2米以下钻孔时取不上来芯样。为更直接形象的观察高喷效果，与6月13日对F33-4-21桩与F33-5-21#桩进行开挖检查。下面为开挖检查时的图片，其中测量深度的即为F33-4-21桩。途中开挖深度在4m左右，测量深度为3.5m。

老三管法桩顶开挖(图1)

图1老三管法桩顶开挖

图中可以看出F33-4-21桩中水泥与周围介质的胶结物，也可看出此桩被水泥填充的结构。为更好的选择高喷的施工工艺，确保施工质量更加优良，在6月15日开始进行高喷的二管法工艺生产性试验。

5.2、二管法高喷桩开挖检查

在6月15日施工了F32-4-16桩，并于第二天施工了F32-4-18桩，其中第二根桩施工时考虑到地下水比较丰富及存在地下动水因素影响，在喷完纯水泥浆时又下入喷管到底，喷射水玻璃使之与周围的水泥浆液混合。

图2为F32-4-16桩施工完第三天开挖的桩体图片，从图中可以看出，该桩的桩体完整性与连续性很好，本次开挖到高程1104m左右，图中此桩显露出部位长度为4.0m左右，桩顶直径经过现场测量为1.1m。二管法桩顶开挖(图2、3)

图2二管法桩顶开挖

图3二管法桩顶开挖

通过开挖检查，本次施工中选用的二管法施工工艺比老三管法更适合于此类有丰富地下水且存在动水的这类地层。在施工中选用二管法施工工艺。

7结束语

7.1施工参数的确定

通过本次高喷试验施工，根据施工的情况与开挖检测的结果，选用的高喷灌浆施工工艺为二管法，施工中的的参数标准，二管法采用的高喷灌浆施工参数（见表3）

表3                    二管法采用的高喷灌浆施工参数

项   目		单位	二管法	备  注
压缩气	压力	Mpa	0.6～0.8	气嘴2个
	排量	m3/min	0.8～1.2	环状间隙1.0～1.5mm
高压浆	压力	Mpa	30～35	喷嘴2个
	流量	L/min	70～100	喷嘴直径1.7～1.9mm
	进浆比重	g/cm3	1.4～1.5	回浆密度≥1.3
提升速度		Cm/min	8
转速		r/min	（0.8～1.0）v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2高喷试验施工质量控制的分析

通过对高压旋喷桩试验施工取得了较好的经济效益和社会效益，证明是成功的。所以对于不同的地质情况一定要进行合理的参数设置，并且加强各项工作的管理，提高操作者的素质，施工中调动各种因素参与管理，是工程成功的保证条件，而技术参数的设置和严格的工序管理，是保证桩基质量的关键。

高压旋喷工程适用范围较广，即可用于工程新建之前，又可用于竣工后的托换工程，具有施工简单，可机动控制固结体形状，喷射方向机动可调，耐久性较好等优点。但要注意利用高压流喷射成桩，受地层土质影响较大，若参数设置、控制措施不当，势必影响到桩径及承载力。

高压旋喷主要使用于处理淤泥，淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石等地基。但地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝固的情况，无填充物的岩溶地段，永冻土以及对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用高压旋喷。