关于砂层中高压喷射灌浆防渗墙（高压旋喷桩）施工应用

1 胡庆山 2 马鹏刚

2 陕西恒立工程质量检测有限公司 陕西 西安 710100

1、引言

我国中小河流数量多，分布广泛，除长江、黄河、淮河等七大江河外，全国范围内分布众多的中小河流，深入践行习近平生态文明思想，认真落实总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上的重要讲话精神，聚焦水生态、水安全。围绕西安“三河一山”建设超级环线绿廊，构筑起大西安核心区的生态廊道，沣河突出城中河、全力打造“城水相依，河畅精美”的生态水系，做到防洪与景观相结合的原则。

2工程概况

2.1基本情况

西安高新区沣河、潏河入沣口环境综合治理二期工程景观液压闸位总长148.8m，闸高3m,闸面为水工专用高强度Q235钢，闸上游蓄水区设长10m的C30钢筋砼铺盖层与回水区防渗铺盖相连接，闸后为长10m的钢筋砼消能池（池深1.0m），接水平段为长16m厚0.5m的浆砌石海漫防冲槽，紧接1:100的斜坡段宾格石笼海漫长10m与溢流坝相接，液压闸两侧采用C30钢筋砼L型挡墙与堤防连接。

2.2地质概况

本项目据钻探揭露，勘探深度内地层自上而下依次由杂填土（Q4ml），第四系全新统冲积（Q4al）粉质黏土及冲洪积（Q4al+pl）中砂组成。根据勘探揭露土的类型及土的物理力学性质将其划分为4个工程地质单元层，地层编号为①～④。

地层编号	地质 年代	岩土的野外特征	层厚（m）	层底深度（m）	层底高程（m）
①	Q4ml	杂填土：杂色，主要由建筑垃圾、砖瓦碎块等组成，含少量植物根系及粘性土，结构松散。	1.50～6.80	1.50～6.80	392.95～402.65
①1		淤泥：灰黑色，软塑状态，含植物根系，夹杂有机质，有腐味，软塑～流塑状态。	2.20～3.00	/	/
②	Q4al	粉质黏土：褐黄色～浅灰色，具沉积韵律，含铁锰结核及氧化铁条纹，可塑状态。	1.40～7.40	5.30～10.50	391.55～398.85
②1		中砂：灰黄色，稍密～中密状态，主要矿物质有长石、石英、白云母，颗粒均匀，级配不良。	0.80～0.80	/	/
③		中砂：浅灰色，稍密～中密状态，主要矿物质有长石、石英、白云母，颗粒均匀，级配不良。	0.70～4.50	9.10～11.20	390.45～394.35
④1		中砂：灰黄色，中密状态，主要矿物质有长石、石英、白云母，颗粒均匀，级配不良 。	0.50～0.60	/	/
④		粉质黏土：褐黄色，具沉积韵律，含铁锰结核及氧化铁条纹，可塑状态。	该层最大揭露厚度10.90m， 最大勘探深度25.00.m。

根据地质勘探报告，结合现场导流布置和工期安排，采用高压喷射灌浆防渗墙，作为截渗处理，总长148.8m，防渗墙伸入两侧挡墙内，防渗深度8m，采用双排桩径500mm，搭接150mm。

3高压喷射灌浆防渗墙（高压旋喷桩）参数控制

高压喷射灌浆防渗墙（高压旋喷桩）采用单管法，高压水泥浆的压力应大于25MPa，流量应大于70L/min，密度1.4~1.5g/cm3，气流压力宜大于0.7MPa，提升速度宜为0.1m/min~0.2m/min。渗透系数K（cm/s）：粉土层和砂土层为1~9×10-6。抗压强度R28（MPa）：粉土层0.5~3.0，砂土层1.5~5.0。旋喷注浆，采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比宜为1.0。

高压旋喷桩施工参数控制表

序号	项目		单 位	参数值	备 注
1	压缩空气	气压	MPa	0.7～1.0
		气量	m³/min	1.5～2.5
2	水泥浆	水灰比	1	0.8～1.0
		比重	kg/l	1.1～1.5
		浆量	l/min	80～100
		压力	MPa	28～32
		水泥量	kg/m	150～155
3	提升速度		cm/min	24～28
4	喷嘴直径		mm	1.6～2.5
5	注浆管外径		mm	73～89

4 高压喷射灌浆防渗墙（高压旋喷桩）施工技术

破 除表层土至闸体见基面，再依据控制桩和设计图，准确放出旋喷桩孔位，采用单管法。高压喷射灌浆防渗墙（高压旋喷桩）施工采用如下施工技术:测量定位 钻机就位、钻孔 试喷 高压旋喷注浆、提升 废弃浆液处理 移动旋喷机具至下一孔位 检测。

① 测量定位

先破除表层土，再依据控制桩和设计图，准确放出旋喷桩孔位。

② 钻机就位、钻孔

先施工下游排桩，钻孔（旋喷）必须隔桩（跳桩）进行，旋喷完成7天后才能进行补桩，最后施工上游排桩。

根据现场放线使钻杆头对准孔位中心，钻机就位后必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，保证钻孔的孔斜率不超过1％。在校直纠偏检查中，利用垂球（高度不得低于2米）从垂直两个方向进行检查。钻进成孔，孔径为φ89~200mm，严格按已定桩位进行成孔，平面位置偏差不得大于50mm。

③试喷

首先进行低压（0.5MPa ）射水试验， 用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常，确定施工技术参数（参数为高压旋喷桩施工参数控制表）。

④高压旋喷注浆、提升

喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到参数值（28～32MPa），底座喷浆30s 后，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升钻杆。

高压旋喷桩施工照片 灌浆压力照

⑤废弃浆液处理

喷射注浆施工中，将产生不少废弃浆液。为确保场地整洁和顺利施工，在施工前拟在场地内设置泥浆池，泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中，待泥浆固结后再外运处理。

⑥冲洗机具

当高压喷射注浆完毕，应迅速拔出注浆管彻底清洗浆管和注浆泵，防止被浆液凝固堵塞（因故停工3h时,妥善清洗泵体和喷浆管道），移至下一个孔点。

⑦检测

施工前对袋装水泥的需要每200t检测一次，不足200t检测一次，检测水泥的强度、安定性、凝结时间；同时对浆液根据设计配比进行现场拌制检测，水泥浆液均匀，不得有离析。施工完成后对施工中出现异常情况的部位和地基情况复杂，可能对旋喷桩质量产生影响的部位，成桩质量检验点的数量不少于施工孔数的2%，并不应少于3点进行完整性检、均匀性及防渗性能检查。

5结论和建议

工程区地质条件以中粗砂和粉质粘土为主，对闸基防渗加固可采用混凝土防渗墙以及高压旋喷桩，混凝土防渗墙施工开挖深度较深，占用面积较大，对两岸现有的土质老堤造成部分开挖，施工工期较长。为保证开挖边坡稳定，避免河道内的大开挖、破坏河道两岸的土质老堤，汛期来临之前完成河道内主体工程施工，施工工作面占地少便于施工，采用高压喷射灌浆防渗墙（高压旋喷桩）施工工艺。本工程已于2021年5月完工，经过了一个汛期和单位工程的验收，项目建成后保护两岸人民财产安全，提升了周边的景观绿化，有效的打造了周边的营商环境。