張 健，李仁剛，李 翔

(1.貴州省水利投資(集團(tuán))有限責(zé)任公司，貴陽 550002;2.中國地質(zhì)礦業(yè)總公司，北京 100018)

1 工程概況

黔中水利樞紐工程是以灌溉和城鄉(xiāng)供水為主，兼顧發(fā)電等綜合利用效益，并為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造條件的大(1)型水利基礎(chǔ)設(shè)施工程項(xiàng)目，水庫總庫容10.89億m3，年調(diào)水量7.41億m3。工程分二期建設(shè)，一期工程包括新建水源工程、總干渠、桂松干渠和25條支渠及田間配套工程，其中桂松干渠全長84.7km。桂松干渠在K41+368～41+897段，長529m，為第四系淤泥質(zhì)黏土深覆蓋。經(jīng)過多方案比選后，決定對該段軟基渠道采用高壓旋噴樁扶壁，渠道設(shè)計(jì)流量為13.353m3/s，開挖后采用4 m×4m(B×h)、厚度為0.4m的C20鋼筋混凝土矩形箱涵進(jìn)行襯砌。

2 工程地質(zhì)條件

渠道位于巖溶槽谷(洼地)匯水區(qū)，由于下游排水不暢及地下水的出露，大量的有機(jī)物及第四系覆蓋層在水的長期浸泡軟化下，形成淤泥質(zhì)黏土。覆蓋層為湖沼堆積層(Q1+h)灰黑色淤泥質(zhì)黏土，軟塑～流塑狀，埋深3.0～9.0m，天然含水量為36% ～85%，密度1.40～1.86g/cm3，液限 43% ～105%，塑限 19% ～50%，塑性指數(shù)23.6～60，內(nèi)摩擦角3°～10°，黏聚力5～15kPa，地基承載力 Fk=0.05～0.15MPa;下伏基巖為石炭系黃龍群(C2hn)灰色中至厚度灰?guī)r，內(nèi)摩擦角35°，黏聚力500kPa，地基承載力 Fk=0.8 ～1.0MPa;渠道基礎(chǔ)置于強(qiáng)風(fēng)化黃龍群基巖。

3 高壓旋噴樁設(shè)計(jì)方案

桂松干渠K41+368～41+440段長72m的渠道兩側(cè)采用二排高壓旋噴樁作為渠道扶壁，K41+440～41+897段長457m的渠道兩側(cè)采用三排高壓旋噴樁作為渠道扶壁;高壓旋噴樁孔距1m，排距1m，呈梅花形布置，樁底深入基巖0.5m，有效樁徑大于110cm，采用Ⅰ序和Ⅱ序施工，先施工Ⅰ序后施工Ⅱ序，Ⅰ序施工結(jié)束3d后方可進(jìn)行相鄰孔序的施工。兩段高壓旋噴樁總樁數(shù)量為2436根，總進(jìn)度17148m，最大樁深9m，最淺樁深3.3m。具體布置見圖1～圖2。

圖1 高壓旋噴樁橫斷面

圖2 高壓旋噴樁平面布置

4 高壓旋噴樁施工

4.1 高壓旋噴灌漿加固機(jī)理

高壓旋噴灌漿是利用工程鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，用高壓泥漿泵，通過安裝在鉆桿(噴桿)桿端置于孔底的特殊噴嘴，用高速射流(水、漿液或空氣)直接沖擊、切割、破壞、剝蝕原地基材料，受到破壞、擾動后的土石料與同時(shí)灌注的水泥漿發(fā)生充分的摻攪混合、充填擠壓、移動包裹，至凝結(jié)硬化，從而構(gòu)成堅(jiān)固的凝結(jié)體，成為結(jié)構(gòu)較密實(shí)、強(qiáng)度較高，有一定防滲性能的固結(jié)體。

4.2 施工方法

高壓旋噴灌漿按噴射介質(zhì)及其管路布置可分為單管法、二管法和三管法，該工程高壓旋噴灌漿采用二管法施工。鉆孔和高噴采用振孔高噴鉆噴一體化施工，施工設(shè)備采用高壓旋噴樁鉆機(jī)(MG-50A)4臺、高壓旋噴樁注漿機(jī)(XPB-90D)2臺、高壓旋噴樁注漿大泵機(jī)(R6105AZLD)2臺、發(fā)電機(jī)(K4100DS)2臺、空壓機(jī)(N-2.815)2臺、水泵(QY250-10-11)2臺、高壓旋噴樁攪拌機(jī)2臺、挖機(jī)(320D)1臺。

4.3 施工參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件，采用施工參數(shù)見表1。

表1 高壓旋噴樁施工參數(shù)

4.4 施工質(zhì)量檢測

高壓旋噴樁進(jìn)行了現(xiàn)場工藝試驗(yàn)，先期選擇6根樁進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)，另選擇10m試驗(yàn)段分別取6組芯樣進(jìn)行檢測，根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL 237—1999)和《巖石試驗(yàn)規(guī)程》(SL 264—2001)，檢測結(jié)果見表2。

表2 高壓旋噴樁芯樣檢測結(jié)果

為了驗(yàn)證高壓旋噴樁的作用效果，在K41+506～41+516段試驗(yàn)段未進(jìn)行灌漿前在對應(yīng)孔位采集了2組土樣，依據(jù)《水利水電土工試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5335—2006)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表3。

表3 軟基土樣檢測結(jié)果

4.5 試驗(yàn)段的變形監(jiān)測

工程選擇在K41+506～41+516段高壓旋噴樁施工結(jié)束后35d進(jìn)行試驗(yàn)性開挖，并在渠道兩側(cè)各設(shè)了5個(gè)變形觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)距離渠道最近0.5m，最遠(yuǎn)3m(樁外側(cè)邊緣)。通過1d、3d和7d的變形觀測，采用現(xiàn)場設(shè)標(biāo)記用游標(biāo)卡尺進(jìn)行位移量測和水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測，7d后水平最大位移25mm，最大沉降18mm。試驗(yàn)表明:渠道開挖后樁基是穩(wěn)定的，施工采用的參數(shù)是合理的。

5 結(jié)語

通過芯樣檢測和現(xiàn)場挖樁試驗(yàn)，表明采用高壓旋噴樁對軟基渠道側(cè)墻進(jìn)行扶壁，對提高軟基的抗剪強(qiáng)度、確保渠道開挖后的穩(wěn)定及為渠道進(jìn)行混凝土箱涵施工創(chuàng)造了條件，同時(shí)為在第四系淤泥質(zhì)黏土進(jìn)行渠道施工積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。

a.高壓旋噴灌漿施工速度較快，該工程僅用了65d便完成了全部樁基的施工。

b.高壓旋噴灌漿能夠提高基礎(chǔ)的密度、降低含水量，并大幅度地提高基礎(chǔ)的抗剪斷強(qiáng)度，確保了軟基渠道開挖后的穩(wěn)定性。

c.高壓旋噴灌漿由于受地質(zhì)條件制約較大，在進(jìn)行全面開挖前一般須選擇典型試驗(yàn)段進(jìn)行施工參數(shù)的調(diào)整，試驗(yàn)段要求在28d后才能進(jìn)行試驗(yàn)性開挖并進(jìn)行變形監(jiān)測，試驗(yàn)時(shí)間對工程工期有一定的影響。

1 李亮玉，張慶偉．高壓旋噴灌漿技術(shù)在黃河工程中的應(yīng)用［J］．山東水利，2010(5):49-51．

2 曹宏新．高噴灌漿技術(shù)在圍堰防滲工程中的應(yīng)用［J］．人民長江，2008(7):51～53．