高压旋喷灌浆法处理软弱地基在大渡口区长江防洪护岸综合整治工程中的运用
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摘要：高压旋喷灌浆法是一种目前主要用于提高地基防渗或者地基承载力的施工技术。重庆市大渡口区长江防洪护岸综合整治工程（一期）是首次在重庆地区将高压旋喷灌浆法运用于软弱地基处理，改良土体性能，提高其抗剪强度。目前工程已完工，运行良好。本文作者根据该工程实践，就高压旋喷灌浆法处理软弱地基处理技术的运用进行浅谈。
关键词：长江防洪护岸；地基处理；高压喷射灌浆；旋喷；设计
Abstract:High pressure jet grouting method is a currently used mainly for construction technology to improve impervious foundation or the foundation bearing capacity. Dadukou District of Chongqing Yangtze River flood control embankment comprehensive improvement project (phase I) is the first time in the Chongqing region of high pressure jet grouting method in soft foundation treatment, soil improved performance, increase the shear strength. At present, the project has been completed, running well. According to the engineering practice, on the high pressure jet grouting method in the treatment of soft foundation treatment technology application on.
Keywords: the Yangtze River flood control embankment; foundation treatment; high pressure jet grouting; grouting; design
中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：
1.前言
重庆市大渡口区长江防洪护岸综合整治工程（一期）位于重庆市大渡口区，是大渡口区重要基础设施之一，兼顾城市防洪和沿江交通的重要作用。本工程级别采用3级，主要建筑物按3级设计。工程线路起于鱼洞大桥西侧连接线，止于建桥大道，全长约6.91km，其中堤防工程防洪堤段全长3699.2m。
2008年8月，取得可行性研究报告的批复；2009年3月，取得初步设计的批复；2009年12月，工程开工建设；2013年3月，工程完工。
工程不良地质段为桩号DK2+082.502～DK3+335.725段，其堤脚地基覆盖层为粉质粘土，厚度较大，力学指标较低、稳定性较差、承载力较低。需对其进行处理后方可满足堤防设计要求。
2. 工程地质条件
堤基表层粉质粘土厚7.50～16.20m，呈软塑状，土质岸坡在洪水作用下易产生流土及塌岸现象。下覆砂卵石层厚3.50～14.40m，密实度为松散～很密；松散～稍密砂卵石层厚0～3.34m；中密～密实砂卵石埋深一般为10.84～16.20m；中密～密实砂卵石层下覆基岩下覆基岩为J2s层砂质泥岩与砂岩互层，其埋藏很深。
该段堤基工程地质条件较差，粉质粘土厚度较大，表层粘性土体斜面在洪水作用下易产生"流土"及塌岸现象，堤基理想持力层宜考虑中密～密实砂卵石，或者采用弱风化砂泥岩。
3. 地基处理方案拟定
本段堤脚处地表以粉质粘土覆盖层为主，地面高程较高，且粉质粘土层较厚，平均厚度为15m，最大厚度达20m。粉质粘土层的抗剪性和耐冲性很差，在堤身加载以及堤脚被江水淘刷的情况下容易失稳。因此，必须对粉质粘土层进行处理。开挖换填或修建砼挡墙同样存在水下开挖、基坑施工等困难；对基础进行砂石桩法，在堤身加载以及堤脚被江水持久淘刷的情况下，基础的抗剪性和耐冲性难以满足设计要求。采用高压旋喷桩处理地基可以避免开挖基础，大幅提高基础的抗剪性和耐冲性。因此经方案比选，本次设计拟采用高压旋喷灌浆法对本段粉土地基进行加固处理。
高压喷射灌浆（简称高喷灌浆或高喷），是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、渗混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。高压喷射灌浆按固结体形状及喷射移动方向分为旋喷、摆喷、定喷三种。按其设备注浆方式分为单管法、双管法、三管法等。
本工程拟选用使喷射管做旋转、提升运动，在地层中形成圆柱形桩体的高压旋喷灌浆法。该方法目前广泛用于提高地基防渗或者地基承载力，施工技术成熟。本工程高压旋喷灌浆法虽然用于提高不良土体抗剪强度，与目前其广泛运用目的不同，但其施工工艺基本相似，施工技术难度不大。
本工程根据地基处理计算结论分析需成桩直径、固结体强度要求，结合其他工程成桩经验，拟选用双管法。双管法喷射管为二重管或两列管，喷射介质为水泥基质浆液和压缩空气，或水和水泥基质浆液的高喷灌浆方法。
根据其他工程经验，高压旋喷灌浆二管法，在粉质粘土层中形成高压旋喷桩，桩直径0.8～1.5m，固结体最大抗压强度10～20MPa，凝聚力1.5～3.0MPa。
本次设计高压旋喷灌浆地基处理长度1.253km，通过对粉质粘土软弱地基堤段进行防洪堤整体稳定计算并兼顾地基整体性要求，确定高压旋喷灌浆地基处理宽度38.0m，单宽断面布桩总数17根，其中中间布桩9根，间、排距均为2.0m，两侧段分别布桩3根，间距3.0m，排距2.0m。
高压旋喷灌浆采用二管法，注浆压力20MPa，注浆流量80L/min，注浆浆液采用普通硅酸盐水泥浆，水泥标号不低于32.5R，水灰比1:1，控制成桩直径不小于1.0m，旋喷深度深入粉质粘土以下稍密～中密砂卵石层界限。
4. 高压旋喷灌浆法地基处理分析
根据工程地质勘察报告结论粉质粘土饱和状态抗剪强度：C=10Kpa，Φ=10度。经现场试验桩检测结论，粉质粘土层高压旋喷桩体饱和状态抗剪强度：C=235Kpa，Φ=34.5度。高压旋喷处理改良粉质粘土区域综合饱和状态抗剪强度：C=15Kpa，Φ=49度。由此可以看出，高压旋喷灌浆法处理能明显改善粉质粘土地基力学指标参数。
本工程采用理正岩土边坡稳定分析程序对堤防工程典型断面高压旋喷灌浆法处理前、后分别进行整体稳定进行模拟分析计算。高压旋喷灌浆法处理前工程典型断面在稳定渗流期安全系数为1.124，水位降落期为0.958，均不能满足《堤防工程设计规范》（GB50286-98）第2.2.3条规定，土堤的抗滑稳定安全系数1.2的要求。高压旋喷灌浆法处理后工程典型断面在稳定渗流期安全系数为1.375，水位降落期为1.349，均能满规范（GB50286-98）要求。从上表可以看出高压旋喷灌浆法地基处理能有效的解决粉质粘土软弱地基堤防整体稳定的问题。
5. 施工技术要求
（1）高压旋喷桩成桩直径不小于1m，旋喷深度深入粉质粘土以下稍密～中密砂卵石层界限。
（2）高压旋喷桩孔位误差不大于10cm，孔的倾斜率应小于1.5％。
（3）高压旋喷桩采用二管法施工工艺，水泥浆液采用42.5R普通硅酸盐水泥，水泥浆液的配合比和外加剂的用量应通过试验确定，浆液的比重为1.5～1.8。施工参数暂定为：压缩空气压力约0.7MPa，流量3m/min，喷嘴间距2～4mm；水泥浆液压力20～40MPa，流量80～120L/min，喷嘴孔径2～3mm，喷嘴个数1～2个；注浆管提升速度150～180mm/min，转速12～15r/min，外径Φ50或Φ75。
（4）水泥浆液应搅拌均匀，随拌随用，余浆存放时间不得超过4h。
（5）施工时必须旋喷均匀，确保桩的桩径，施工过程中接钻杆或因故停顿时，再次施工时应在原位置下去300mm后开始旋喷，保证桩身的完整性。
（6）水泥土试块在标准养护条件下28d龄期的立方体抗压强度值。
（7）高压旋喷桩施工前，应根据本工程地基特点、施工机具情况进行现场试验桩施工及检测，确定现场施工方案及相应施工参数，以满足设计指标要求。
6.结语
通过施工过程中现场检测成果，高压旋喷桩施工满足设计要求。从2009年12月工程开工建，2012年4月堤防工程填筑基本完成，到2013年3月工程完工，工程已抵御了几次大洪水的考验，高压旋喷灌浆法地基处理已发挥了作用，堤防工程整体运行状况良好。
参考文献：
1.水电水利工程高压喷射灌浆技术规范（DL/T 5200-2004）
2.高压喷注水泥土桩基的设计与计算（徐至钧主编，机械工业出版社）
个人简介：王术学（1978-），男，重庆开县人，从事水利水电工程设计工作。
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