旋喷注浆法在宝鸡峡加坝加闸工程中的应用 - 工程设计.doc

旋喷注浆法在宝鸡峡加坝加闸工程中的应用 - 工程设计 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。