干船坞防渗施工中的高压旋喷技术

张川 中国港湾工程有限责任公司

1.工程概况

马来西亚新山MMHE3号干船坞项目中，主要含土建标和机电标两部分，总体上工程建设规模较大。土建标中，干船坞是重点施工内容，采取的是350m×80m×14m规格形式。除主体外，还含有大量附属施工作业内容，如坞尾卸货区、泵房的防水堰、闸门底部疏浚作业等。机电标所含内容则有挡水坞门、泵房以及管线等多个部分。

2.地质特征

根据现场勘察结果，本项目施工现场地层主要分为7类，1～7类具体作如下分析：

1层以冲填土为主，含大量粉细砂，以陆域场地的分布最为广泛，此部分平均厚4m，较特殊的是该处为地下水变动带，因此伴随水位的改变，从而带来地质条件的变化。2层以稍密状粉土为主，含量较大的是粉质黏土，平均厚1.39m。3层以软土为主，含量最丰富的为淤泥质粉质黏土，此部分平均厚3.58m。4层主要以砂土和粉土为主，此部分地层的平均厚度约6m。5层以丰富的粉质黏土为主，平均厚度4.37m。6层以粉土夹粉砂为主，该地层分布最为广泛的是粉质黏土，平均厚4.35m。7层主要为密实状中砂，部分区域含有少量粗砂。

3.高压旋喷技术的优势分析

干船坞防渗工程中，选择合适的技术对于整体施工效果的影响较大。基于社会经济的持续发展，对干船坞的防渗水平提出更高要求，仅凭借传统的防渗施工技术已经难以达到现阶段的防渗要求，此背景下选择更为合适的施工技术极具必要性，根据现阶段的行业发展状况，以高压旋喷技术的应用较为良好，为最佳选择。从该技术的应用特点来看，其在高压环境中形成流体冲击，可实现对待处理区域结构的强有力冲击，破坏原状态后使其与旋喷的浆液有效接触，经过充分的混合与搅拌后进行结构重组，在填充挤压等一系列作用下增强结构稳定性与紧密性，待浆液满足强度要求后，即可发挥出优良的防渗效果。

根据当前的干船坞施工状况，选取高压旋喷技术可完全满足本项目防渗要求，该技术的应用可充分发挥出浆液的性能优势，与原地基接触并混合后形成稳定性高、强度良好的坝基，可有效抵御使用过程中高压的影响，以免因压力过大而引发坝基渗漏问题。结合近年来的干船坞施工状况来看，高压旋喷技术已经取得广泛应用。与此同时，由于技术的持续发展，为高压旋喷技术提供了更可靠的技术支持，其应用效果也逐步得到改善。高压旋喷技术最初主要被应用于松散土质条件中，或是在大量细颗粒地质环境中也具有较好的应用效果；当前，其技术水平逐步提高，因此应用场景也得以扩宽，如在覆盖地质层等环境中也具有适应性。

4.高压旋喷试验与施工

高压旋喷技术是现阶段建筑领域的主流形式，其结合了静压注浆原理，是基于传统高压水射技术而衍生出的全新技术。其主要作用机制是：确定待加固地层，以设计深度为准将注浆管置于其中，运行注浆设备，全程维持高压的注浆状态，高性能混合料进入其中将与土体发生作用，经充分混合后形成复合结构，整体强度得以提高。从技术应用场景来看，其在软土地基中较为合适，可带来良好的加固效果。相较于常规加固技术而言，高压旋喷技术在施工中扰动性小，可实现对周边环境的有效保护，施工更为便捷，正好与环保工程理念相符。

4.1 注浆工艺要求

（1））施工全程均维持360°高压旋喷状态，在此环境下达到防渗加固的效果。（2）设置有φ1m的坞口旋喷桩，其均采取的是双排桩的布设方式，具体参数为孔距0.7m，排距0.5m。（3）采取的是分步施工的方式，具体为I序孔和II序孔。（4）选择42.5级普通硅酸盐水泥，将其作为拌制的主要原材料，水灰比1：1。（5）渗透系数＜1×10-6cm/s。

4.2 施工工艺流程及质量控制

（1）钻机就位：根据施工要求选择相适应的钻机设备，将其置于指定孔位处，调整好钻杆姿态，使其与桩位中心对齐。

（2）钻进成孔：全程钻机都要具有足够的稳定性，严格控制垂直度偏差，其不可大于5‰，在满足此要求后方可正式钻进。此过程中加强检测，实时掌握孔的垂直度情况。

（3）置入喷射管；当形成符合要求的孔洞后，转移喷射台车使其就位，经过试喷的方式调整设备，全面检查机械管子的通畅情况，无误后将喷射管置入孔内，使其完全到达指定深度处。

（4）混合料配制：依据上述所提的拌制工艺要求生产混合料，可选择高速搅拌机，当选用此设备时持续搅拌时间至少达到30s，为满足注浆用量要求，储浆桶容积至少达500L。由于浆液易发生沉淀现象，为解决此问题需在桶内配置搅拌装置。加强对浆液比重的检验，每间隔15min便执行一次。

（5）喷射作业：检验喷射管的位置，在满足设计深度要求后方可喷射浆液，此过程中密切关注孔口状态，若该处出现返浆现象则及时运行旋喷装置，根据实际情况适当调节提升机转速，加强对进浆比重的检验，灵活改变工艺参数，最终完成旋喷作业。

（6）补浆回填：经过喷射施工后，部分区域的处理效果欠佳，此时需及时补浆回填，此过程中所用设备为注浆泵，在其作用下向孔内注入适量浆液，检验浆面的情况，若不再发生下沉即可。

4.3 特殊情况的处理

（1）施工中加强质量控制，要求孔口返浆量能够维持在20%的水平，若出现返浆量异常的情况，需查明原因并采取处理措施。

（2）针对水嘴堵塞现象，需暂停施工作业，顺利疏通后再次喷射。

（3）喷管下沉遇到阻碍而难以达到指定深度时，需扫孔，将内部杂物清理干净后再次喷浆。

（4）部分施工区域高差明显，可采取多级送浆的方式。

（5）施工中设备异常时，应及时暂停作业，安排专业维护人员排除故障，恢复施工时应注重与前段的关系，即形成的搭接长度至少要达到50cm。

（6）做好对孔口返浆的收集工作，检验其质量情况，若含沙量过大则不具备使用价值，此时应废弃处理。

5.质量检查与效果评价

5.1 检查内容

（1）强度方面的性能；（2）抗渗方面的性能；（3）总体防渗方面的性能。

5.2 检查方法

（1）开挖检查：结束施工作业后，从中选取具有代表性的区域，通过开挖的方式检验其质量情况。

（2）钻芯取样：在成型的结构上钻取芯样，为之展开力学性能试验，相较于开挖检查的方式，其对于结构的损伤相对较小。

（3）围井注水试验：设置围井（通常采取的是以3～5个单位为间隔依次设置的方式，面积约3m2），在此基础上展开注水试验，从而检测抗渗能力。

5.3 效果评价

（1）强度：单位注入量达到600kg/m，通过取样结果可以得知，28d抗压强度较为良好，均超过设计方案中所提出的1.5MPa。

（2）抗渗性能：选择的是围井注水试验的方式，求得其渗透系数约10～6cm/s，完全满足设计要求。

（3）整体防渗效果：通过开挖的方式全方位检验围堰、坞口等区域，各处都形成较完整的止水帷幕，施工效果较为良好。

6.结束语

综上，基于高压旋喷桩技术的应用，可解决砂土地层稳定性不足的问题，水泥浆液通过与待加固区域内土体的充分混合，形成稳定性较好的整体结构。基本本文对干船坞防渗加固工程实例的分析得知，以现场地质情况为准确定合适的工艺参数，加强对各道工序的质量控制，最终施工质量较为良好，在强度、抗渗等方面的性能都得到大幅的提升。总体来说，高压旋喷桩技术具有显著的应用效果，值得被推广至类似工程中。