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【摘 要】排江口工程的高位井地处钱塘江陈汶港海宁丁桥段江边，该段地质条件差，地下水位高且与江水相通，顶管标高位于易形成地下横向流动的深层淤泥质粉质粘土中，极易导致周围江堤地面塌陷，为此采用高压旋喷桩使沉井周围形成封闭的止水帷幕结构，有效地解决了沉井下沉及顶管施工过程导致周围地面及大堤的沉降问题。
【关键词】 高压旋喷桩 沉井顶管
中图分类号： TU74文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
排江口工程工程的主要内容包括：高位井1座，具备顶管工作井的功能，净尺寸长10×10×30.2m，地坪以下部分24.4m，壁厚从下到上厚度分别为1.15m、0.9m、0.65m。内底部设置隔墙，厚0.5m，总砼量约1514m3；平行顶管2根，具备排放尾水的功能，管外径2.2m，材质为钢管及F砼管，长度分别为272m和297m；高位井距离江堤坡脚约30米。
2 水文地质及工程地质
根据勘察资料，该场地地下水埋深0.5～2.3m，地下水主要受大气降水及地表径流补给，水位受钱塘江水位影响，汛期时受钱塘江侧向补给，地下水位变化较明显。地下水主要为潜水，赋存于浅部粉砂性粘土及粘性土层中。钻探资料显示，该处地坪标高为4.7m左右，地质大体0～1.5m为①素填土，1.5～5.3m为②粉质粘土，5.3～11.8m③-1为粘土，11.8～25.8m③-2为淤泥质粉质粘土，25.8～30.6米为④-1粘土，30.6～35.7m为④-4粉砂，35.7～45.0m为⑤粘土。
3 高压旋喷桩的原理、作用及适用范围
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，以高压设备使浆液和空气成高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，呈现出圆柱状固结体，以达到加固地基或止水防渗的目的。可起到切割破坏土体、混合搅拌、充填、渗透固结、压密作用。它适用于处理地质条件较差、土体密实度较低的淤泥类土、流软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、碎石土以及地下水位高等不良地基的加固。
根据喷射方法的不同，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法，本工程采用二重管法，又称浆液气体喷射法，是用二重注浆管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体，在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。
4土体加固设计方案
充分考虑到高压旋喷桩二重管施工工艺成熟，施工风险较低，有利于土体加固后顶管的顺利进行等因素，设计单位在高位井前后顶管轴线方向采取高压水泥旋喷桩帷幕内加压密注浆相结合的设计方案，对原状地下土体起到渗透固结、压密、止水的作用。高压旋喷桩直径采用Φ900mm，间距700mm，搭接200mm，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.8～1.0，提升速度8cm/min。井后靠背一侧桩数量83根，根长22m，呈E字形旋转180度布置；井顶管侧桩数量137根，根长20.5m，顶管上部桩数量12根，根长15m，呈“曰”字形布置。
5、高压旋喷桩土体加固控制要素
5.1准备工作
旋喷作业前要检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须要满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封圈必须良好。
按设计确定的配合比拌制水泥浆，存入浆液池，待压浆时备用。
5.2桩机定位
根据设计方案进行测量定位，旋噴桩钻机移到指定位后，使钻头对准孔位中心，桩位中心偏差控制在5cm之内，同时整平钻机，放置平稳、水平。钻机就位后，须校正钻机主动立轴二个不同方向的垂直度，垂直度误差不应超过1%。另外还应进行0.5MPa低压射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
5.3钻孔插管
启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉，直到桩底设计标高。
5.4提升喷浆
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施工设计值，坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时接通空压管，开动高压泥浆泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量和风量，分别达到预定数值时开始提升，继续按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆旋喷，直至达到预期的加固高度后停止。
5.5注意要点
浆液宜在旋喷前一小时内完成搅拌，拌制好的水泥浆液不得超过2小时；高压旋喷桩高水泥浆流的压力宜大于20MPa，气流压力为0.7MPa左右，低压水泥浆的灌注压力宜在1.0～2.0MPa；旋喷中冒浆量应控制在10～25%，相邻两桩施工间隔时间应不小于48小时；严格控制各项压力和提升速度；钻杆要进行量测，并作记录，经常检查孔深，保证孔深达到设计要求；旋喷桩提升过程中，拆卸钻杆后，继续旋喷施工时，保持钻杆有不小于10cm的搭接长度；在施工过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆等异常情况时，应查明原因并及时采取措施；当旋喷管提升接近桩顶下1.0m时，慢速提升旋喷，直至桩顶停浆面；当土体密度较大，一次喷浆达不到设计桩径时，可进行第二次复喷；注意清洗管路，向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路及管头中残存的水泥浆。适时补浆，喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水收缩作用，必须在8小时以内进行补浆确保质量。
6、高位井下沉及顶管施工
待高压旋喷桩及压密注浆施工完毕，根据设计图纸进行高位井制作，高位井施工分三次制作二次下沉，第一次制作14m，下沉至标高-9.5m。第二次制作11m，下沉至设计标高-19.5m，待排江顶管施工后制作最后上部5.2m。沉井下沉采用常用的不排水除土法，在高位井内采用机械挖土，井外履带吊配合吊运。挖土原则：在粉质粘土及粘土中，挖土由井边到井中对称取土，在淤泥质粉质粘土中采用只中间取土。另外，沉井下沉前，将高位井四周的基坑用土回填并密实，增加下沉阻力，以防倾斜。下沉过程中做到勤测、勤纠、缓纠，随时根据测量结果改变挖土位置，做好下沉记录。下沉到位后，采用井底下抛块石设置滤鼓集中排水方式进行混凝土干封底。整个制作、下沉过程，其倾斜度均控制在允许范围内，实现了高位井安全下沉，严格控制了地面沉降。
工程顶管机具采用多刀盘土压平衡顶管机具，该机具有出土速度快的优点，缺点是无配套的出土输送系统，输送环节采用敷设轨道小推车运土方式，顶管速度较慢，平均5～6m/d。后考虑到顶管主要位于淤泥质粉质粘土层及淤泥质粘土层，输送系统优化为在顶管机具出泥口增设密封钢制泥浆箱通过外部加压注水直接转变为泥浆，再由增压泥浆泵接力输送至地面泥浆池，大大提高了顶进速度，平均20m/d。整个顶管实施过程中，地面及钱塘江大堤沉降值控制在允许范围内。
7、结束语
通过采用高压旋喷桩对高位井周围土体进行预加固处理，在高位井的制作、下沉封底及顶管实施各环节中实现了施工质量安全无事故，严格控制了地表及钱塘江大堤的沉降量，使得整个工程得以顺利完工。
[参考文献]
[1] 杜爱民;灌注桩与高压旋喷桩形成止水帷幕的施工应用[J];山西建筑;2010年28期
[2] 关则廉;李勇;高压旋喷止水帷幕在粉细砂层中的实施及探索[J];广东土木与建筑;2009年01期
[3] DL-2004，高压喷射灌浆技术规范[S]．
[作者简介]
刘振伟（1980-）男，汉族，安徽亳州人，工程师， 主要从事市政排水工程建设及运行管理工作
【关键词】 高压旋喷桩 沉井顶管
中图分类号： TU74文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
排江口工程工程的主要内容包括：高位井1座，具备顶管工作井的功能，净尺寸长10×10×30.2m，地坪以下部分24.4m，壁厚从下到上厚度分别为1.15m、0.9m、0.65m。内底部设置隔墙，厚0.5m，总砼量约1514m3；平行顶管2根，具备排放尾水的功能，管外径2.2m，材质为钢管及F砼管，长度分别为272m和297m；高位井距离江堤坡脚约30米。
2 水文地质及工程地质
根据勘察资料，该场地地下水埋深0.5～2.3m，地下水主要受大气降水及地表径流补给，水位受钱塘江水位影响，汛期时受钱塘江侧向补给，地下水位变化较明显。地下水主要为潜水，赋存于浅部粉砂性粘土及粘性土层中。钻探资料显示，该处地坪标高为4.7m左右，地质大体0～1.5m为①素填土，1.5～5.3m为②粉质粘土，5.3～11.8m③-1为粘土，11.8～25.8m③-2为淤泥质粉质粘土，25.8～30.6米为④-1粘土，30.6～35.7m为④-4粉砂，35.7～45.0m为⑤粘土。
3 高压旋喷桩的原理、作用及适用范围
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，以高压设备使浆液和空气成高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，呈现出圆柱状固结体，以达到加固地基或止水防渗的目的。可起到切割破坏土体、混合搅拌、充填、渗透固结、压密作用。它适用于处理地质条件较差、土体密实度较低的淤泥类土、流软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、碎石土以及地下水位高等不良地基的加固。
根据喷射方法的不同，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法，本工程采用二重管法，又称浆液气体喷射法，是用二重注浆管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体，在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。
4土体加固设计方案
充分考虑到高压旋喷桩二重管施工工艺成熟，施工风险较低，有利于土体加固后顶管的顺利进行等因素，设计单位在高位井前后顶管轴线方向采取高压水泥旋喷桩帷幕内加压密注浆相结合的设计方案，对原状地下土体起到渗透固结、压密、止水的作用。高压旋喷桩直径采用Φ900mm，间距700mm，搭接200mm，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.8～1.0，提升速度8cm/min。井后靠背一侧桩数量83根，根长22m，呈E字形旋转180度布置；井顶管侧桩数量137根，根长20.5m，顶管上部桩数量12根，根长15m，呈“曰”字形布置。
5、高压旋喷桩土体加固控制要素
5.1准备工作
旋喷作业前要检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须要满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封圈必须良好。
按设计确定的配合比拌制水泥浆，存入浆液池，待压浆时备用。
5.2桩机定位
根据设计方案进行测量定位，旋噴桩钻机移到指定位后，使钻头对准孔位中心，桩位中心偏差控制在5cm之内，同时整平钻机，放置平稳、水平。钻机就位后，须校正钻机主动立轴二个不同方向的垂直度，垂直度误差不应超过1%。另外还应进行0.5MPa低压射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
5.3钻孔插管
启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉，直到桩底设计标高。
5.4提升喷浆
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施工设计值，坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时接通空压管，开动高压泥浆泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量和风量，分别达到预定数值时开始提升，继续按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆旋喷，直至达到预期的加固高度后停止。
5.5注意要点
浆液宜在旋喷前一小时内完成搅拌，拌制好的水泥浆液不得超过2小时；高压旋喷桩高水泥浆流的压力宜大于20MPa，气流压力为0.7MPa左右，低压水泥浆的灌注压力宜在1.0～2.0MPa；旋喷中冒浆量应控制在10～25%，相邻两桩施工间隔时间应不小于48小时；严格控制各项压力和提升速度；钻杆要进行量测，并作记录，经常检查孔深，保证孔深达到设计要求；旋喷桩提升过程中，拆卸钻杆后，继续旋喷施工时，保持钻杆有不小于10cm的搭接长度；在施工过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆等异常情况时，应查明原因并及时采取措施；当旋喷管提升接近桩顶下1.0m时，慢速提升旋喷，直至桩顶停浆面；当土体密度较大，一次喷浆达不到设计桩径时，可进行第二次复喷；注意清洗管路，向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路及管头中残存的水泥浆。适时补浆，喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水收缩作用，必须在8小时以内进行补浆确保质量。
6、高位井下沉及顶管施工
待高压旋喷桩及压密注浆施工完毕，根据设计图纸进行高位井制作，高位井施工分三次制作二次下沉，第一次制作14m，下沉至标高-9.5m。第二次制作11m，下沉至设计标高-19.5m，待排江顶管施工后制作最后上部5.2m。沉井下沉采用常用的不排水除土法，在高位井内采用机械挖土，井外履带吊配合吊运。挖土原则：在粉质粘土及粘土中，挖土由井边到井中对称取土，在淤泥质粉质粘土中采用只中间取土。另外，沉井下沉前，将高位井四周的基坑用土回填并密实，增加下沉阻力，以防倾斜。下沉过程中做到勤测、勤纠、缓纠，随时根据测量结果改变挖土位置，做好下沉记录。下沉到位后，采用井底下抛块石设置滤鼓集中排水方式进行混凝土干封底。整个制作、下沉过程，其倾斜度均控制在允许范围内，实现了高位井安全下沉，严格控制了地面沉降。
工程顶管机具采用多刀盘土压平衡顶管机具，该机具有出土速度快的优点，缺点是无配套的出土输送系统，输送环节采用敷设轨道小推车运土方式，顶管速度较慢，平均5～6m/d。后考虑到顶管主要位于淤泥质粉质粘土层及淤泥质粘土层，输送系统优化为在顶管机具出泥口增设密封钢制泥浆箱通过外部加压注水直接转变为泥浆，再由增压泥浆泵接力输送至地面泥浆池，大大提高了顶进速度，平均20m/d。整个顶管实施过程中，地面及钱塘江大堤沉降值控制在允许范围内。
7、结束语
通过采用高压旋喷桩对高位井周围土体进行预加固处理，在高位井的制作、下沉封底及顶管实施各环节中实现了施工质量安全无事故，严格控制了地表及钱塘江大堤的沉降量，使得整个工程得以顺利完工。
[参考文献]
[1] 杜爱民;灌注桩与高压旋喷桩形成止水帷幕的施工应用[J];山西建筑;2010年28期
[2] 关则廉;李勇;高压旋喷止水帷幕在粉细砂层中的实施及探索[J];广东土木与建筑;2009年01期
[3] DL-2004，高压喷射灌浆技术规范[S]．
[作者简介]
刘振伟（1980-）男，汉族，安徽亳州人，工程师， 主要从事市政排水工程建设及运行管理工作