高压旋喷钢筋桩在软弱地层中的研究应用

王海忠

（晋中市水利建筑工程总公司，山西 晋中 030600）

1 概况

寿阳煤层气热电联产厂外供水工程以蔡庄水库为供水点，在供水点处建设补给水泵站1座，并铺设补给水管道，由补给水泵站引接至燃机电厂，全长约14.3km。由于补给水泵站建于蔡庄水库马家沟，在泵站位置的上游需先建1座挡水围堰，挡水围堰及围堰以下淤泥层修筑1道挡水墙，以截断水库来水，保证泵站无水施工及泵站施工人员安全，防止围堰垮塌。为同时起到防渗和安全要求，围堰内挡水墙的选取尤为重要，旋喷桩可以同时满足这两个条件。

2 高压旋喷钢筋桩

2.1 工程地质情况

挡水围堰选用马家沟两侧黄土作为填筑材料，全长92m，以高出最高水位2m作为围堰顶高程，底部座落于淤泥层上，地质情况自上而下依次为回填黄土、淤泥、细砂、砂岩，其中黄土层平均厚约4m，淤泥层平均厚约2m，细砂层平均厚约4m，水位高出淤泥层约1.8m。

2.2 旋喷桩布孔形式

为提高墙体的整体稳定性，利用三角形稳定的原理，采用双排梅花形布孔。

一般高喷台车喷杆直径为89~108mm，所用钻机为XU-300地质钻机，所钻孔径在108~127mm即可满足要求，虽然桩体直径可达1.2~1.5m，但由于孔径太小，钢筋笼无法在成桩前放入孔内。根据所用钻机的结构特性，综合考虑地质情况、施工速度、水平承载力等因素，宜选用245~300mm的孔径。结合工程实际，本工程选用直径300mm的孔径。

钻机选用哪种材料规格的钻头进行钻孔，与所钻地层的地质构成有直接关系，一般高喷钻孔所用钻头直径不超过146mm，多为合金、金刚石、复合片等材料构成，如果孔径超过146mm，根据工程特点及造价，优先选用牙轮钻，此钻头适宜钻各种软硬地层，且钻头规格多在150~400mm之间。本工程选用直径300mm的牙轮钻，在实际钻孔中取得了良好的效果，其优点是耐磨损、钻进速度快、综合造价便宜。

2.3 钢筋笼制作与安装

由于旋喷钢筋桩是在已有旋喷灌浆技术的基础上发展起来的，主要解决渗漏问题，并通过钢筋笼起到提高桩体水平承载力的作用。为了不影响旋喷桩的质量，钢筋如何布置尤为重要。通过实验证明，每根钢筋笼平均放置4根直径16~18mm的螺纹钢，中间每隔60～80cm加一道箍筋，箍筋为直径8mm的圆钢，高喷孔孔径300mm，钢筋笼直径的大小设置为220～250mm，规格为圆形。钢筋笼顶部与围堰顶齐平，底部深入基岩1.5m。由于地形原因，每个钢筋笼的实际长度根据钻孔孔深设定。钢筋笼在喷孔前先制作完成，钻孔到设计深度后，拔出钻杆，利用钻机的起吊装置，将钢筋笼放入至基岩底部，以保证旋喷桩与基岩有效连接。

3 施工技术

3.1 放线定孔位

放线定孔位采用全站仪在围堰轴线上一次性放好，每个孔位上钉入一固定木桩，并每隔10孔放一控制桩，以便施工过程中随时校对，防止出现漏喷。

3.2 钻机就位

施工过程中，钻机操作人员先找到已布好的木桩，在现场技术人员的指导下，将钻机移到指定孔位，并将钻头对准孔位中心。

3.3 钻孔

钻孔采用XU-300型地质钻机钻孔，钻头直径300mm，开钻前，钻机操作人员对钻机垫平支稳，保持钻杆、钻头和孔位在一条中心线上。在钻进过程中，根据不同地层合理调整钻机油压、档位和钻进速度，并随时做好地层变化记录。

3.4 下钢筋笼

钻孔到设计深度后，拔出钻杆放入钢筋笼至设计深度。每根钢筋笼设置4根直径16～18mm的螺纹钢，中间每隔80cm加一道直径22～25cm的圆形箍筋，箍筋为直径8mm的圆钢。钢筋笼的长度顶部与围堰顶齐平，底部深入基岩1.5m，由于地形原因，先按现有钢筋的长度做好一定数量的钢筋笼，再根据每孔的实际孔深进行钢筋笼的裁剪。

3.5 高喷台车就位

下入钢筋笼后，钻机移至下一孔位进行钻孔，高喷台车移至钻好的高喷孔上，并进行台车的固定和孔位的对准，同时检查水、气、浆管路是否畅通，下入喷射管至设计深度。

3.6 高喷灌浆

下喷管结束后，先进行水泥浆液的搅拌，达到浆液浓度要求后，通过管道送入喷咀，待孔内浆液被水泥浆完全置换，孔口有水泥浆流出后，依次通过管道启动并送入高压水和压缩气，边喷射灌浆边旋转提升。同时应注意检测浆液压力和流量、风量和风压、水压和水量、旋转和提升速度等参数是否符合设计要求，并做好施工记录。

3.7 冲洗

当喷管提升到预定高程后，应把灌浆管等机具冲洗干净，管内、机内不得残留水泥浆液。

3.8 回填灌浆

高喷灌浆结束后，由于水泥浆液的沉淀作用，在已灌浆完成孔内上部会形成空洞，对旋喷桩的质量影响较大，必须及时向孔内注入水泥浆液，将其回填饱满，直至孔内浆液不再下降为止。

4 效果分析

通过开挖检查、位移观测、钻孔取芯和压水试验可知，高压旋喷桩在形成连续防渗墙后，有效截断了渗流通道，承受住了围堰水平方向所受的推力，提高了围堰的整体稳定性和安全性，为泵站的顺利施工创造了有利条件。