(湖南興禹建設(shè)有限公司，湖南 常德 415000)

1 項(xiàng)目概況

鼎城區(qū)善卷垸防洪大堤水利綜合治理工程，位于常德市鼎城區(qū)，為沅水一線大堤，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。堤防工程等別為Ⅲ等，相應(yīng)的主要建筑物為3級(jí)。工程區(qū)堤垸屬平原地類型，垸內(nèi)地勢低且平坦，地面高程32.00～35.00m，在地貌上屬于沅水南岸Ⅰ級(jí)階地范疇。工程主要建設(shè)內(nèi)容為：整治老堤，開挖堤防，新建混凝土防洪墻、廊道、基礎(chǔ)水泥土攪拌樁、長螺旋鉆孔灌注樁、西站路交通閘等。

常德市城區(qū)屬季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，雨水豐富，暴雨多集中的4—9月。與工程項(xiàng)目密切相關(guān)的水文站主要有桃源水文站和常德水文站。工程設(shè)計(jì)所采用的洪水系列主要是桃源站近55年的水文資料。根據(jù)桃源站與常德站最大洪水的相差性分析，推求項(xiàng)目所在河段不同頻率的洪峰流量。

桃源站50年一遇的設(shè)計(jì)洪峰流量為34800m3/s，常德水文站對(duì)應(yīng)的水位為41.32m。100年一遇的設(shè)計(jì)洪峰流量為38800 m3/s，常德水文站對(duì)應(yīng)的水位為41.97m。

通過現(xiàn)場勘察，工程區(qū)無滑坡、泥石流、崩塌、巖溶、土洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象。工程存在的主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為頂沖及管涌。頂沖造成沖塌險(xiǎn)情, 如不及時(shí)搶護(hù),將會(huì)沖決堤防：k19+150～k21+761段處于河流拐彎處，迎流當(dāng)沖，下部沖積堆積粉質(zhì)黏土、粉細(xì)沙抗沖刷能力差，容易形成塌岸。管涌如不及時(shí)搶護(hù)會(huì)引起建筑物塌陷，造成決堤、垮壩等事故：善卷垸堤基下部粉細(xì)沙、砂礫石層較厚，為中等～強(qiáng)透水帶，上部粉質(zhì)黏土較薄，汛期河水處于高水位運(yùn)行時(shí)，堤內(nèi)側(cè)1km范圍內(nèi)，易出現(xiàn)翻砂鼓水現(xiàn)象。

2 工程地基問題

善卷垸屬洞庭湖沖積平原，地表大多為淤積粉砂層，且卵石出露點(diǎn)較高。加之大堤修建年代已久，堤基地質(zhì)復(fù)雜，基礎(chǔ)處理不嚴(yán)，堤身填土混雜碾壓不實(shí)，填筑質(zhì)量得不到保證，汛期易發(fā)生大面積滲漏和散浸。多年來長期受滲透水流作用，堤基中的土層內(nèi)的細(xì)小顆粒的位置已發(fā)生變化，當(dāng)表層人工填土與粉質(zhì)黏土有天然缺陷時(shí)，粉細(xì)砂層土粒就會(huì)流失，形成滲透破壞。

2.1 堤身滲漏及滲透穩(wěn)定性問題

由于堤身填土夯壓不密實(shí)，結(jié)構(gòu)松散，孔隙率較大，新老填土分界面結(jié)合差。汛期當(dāng)外河水位上漲時(shí)，堤身存在滲漏問題，極易引起滑坡、開裂等不良地質(zhì)現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致潰決。

2.2 堤基滲漏及滲透穩(wěn)定問題

堤基下部粉細(xì)砂、砂礫石具有中等～強(qiáng)透水性，為汛期河水向堤垸內(nèi)透水的通道，表層粉質(zhì)黏土具微～弱透水性，為天然防滲鋪蓋，但該鋪蓋厚度偏薄，且由于堤內(nèi)部開挖了很多溝渠，使得上部粉質(zhì)黏土鋪蓋遭到破壞，在高水位運(yùn)行時(shí)，可能存在堤基滲漏及管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，影響防洪堤安全。

2.3 粉細(xì)砂的振動(dòng)液化問題

堤基下部粉細(xì)砂在Ⅶ度地震時(shí)會(huì)產(chǎn)生輕微液化，易造成堤基土的失穩(wěn)或失效，使堤身及穿堤建筑物發(fā)生傾斜或倒塌。

3 處理措施

針對(duì)堤基滲漏、滲透穩(wěn)定問題及粉細(xì)砂的振動(dòng)液化問題，對(duì)堤基采取高壓旋噴灌漿處理措施，上部堤內(nèi)外側(cè)采用填筑壓浸平臺(tái)處理措施；針對(duì)堤基沉陷變形問題，對(duì)堤基采取長螺旋灌樁處理措施；針對(duì)堤基抗沖刷穩(wěn)定性問題，建議對(duì)堤基采取護(hù)坡、護(hù)腳處理措施。

3.1 高壓旋噴灌漿

3.1.1 高壓旋噴工藝加固原理

高壓旋噴樁是利用工程鉆機(jī)鉆孔至要求深度后，利用三重灌漿管以一定的壓力把漿液噴射出去，高壓射流沖擊切割土體，使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，漿液與土體攪拌混合固化，隨著灌漿管的旋轉(zhuǎn)和提升而形成圓柱形樁體，凝固后便在土體中形成圓柱形狀、有一定強(qiáng)度、相鄰樁體相互咬合成一體的固結(jié)體，該工藝起到止水與土體加固的作用，高壓旋噴示意如圖1所示。

圖1 高壓旋噴工藝示意圖

3.1.2 高壓旋噴施工工藝

鉆孔：采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)鉆孔，鉆機(jī)安放在設(shè)計(jì)的孔位上并應(yīng)保持垂直，樁位偏差5cm，樁體垂直度不大于1.5%。每孔均要求一次性成孔，確?？紫?、孔深符合設(shè)計(jì)要求，力求鉆徑上下均一、孔壁平整，高壓旋噴灌漿工藝流程如圖2所示。

圖2 高壓旋噴灌漿施工流程

沖洗及簡易壓水試驗(yàn)：采用清水沖洗鉆孔，直至回水澄清，無砂和巖粉為止。灌漿前，選孔作壓水試驗(yàn)，并以簡易壓水試驗(yàn)所得之透水率q值來確定開灌水灰比。

灌漿：灌漿設(shè)備采用活塞式灌漿管，高壓膠管輸漿管，灰漿攪拌機(jī)，泥漿攪拌機(jī)等，灌漿方法采用循環(huán)式，自下而上分段灌注，分二序施灌。相鄰兩樁施工間隔時(shí)間應(yīng)不小于48h，間距為4～6m。

施工質(zhì)量檢查：主要是對(duì)板墻體的防滲性能的檢查，在高壓噴射灌漿結(jié)束28天后進(jìn)行。一般采用與墻體形成三角形的圍井，布置在施工質(zhì)量較差的孔位處，做壓水試驗(yàn)，測單位吸水量ω值或滲透系數(shù)K值，與設(shè)計(jì)值比較，判斷其是否達(dá)到要求。

3.2 長螺旋灌注樁

該工程長螺旋鉆孔灌注樁施工樁徑φ600mm，采用C25混凝土，共計(jì)4397.94m3；鋼筋制作、安裝149.71t。

3.2.1 長螺旋灌注樁施工工藝流程

長螺旋灌注樁施工工藝流程如圖3所示。

圖3 長螺旋鉆孔灌注樁施工流程

3.2.2 成孔工藝

長螺旋鉆孔法是用一種大扭矩動(dòng)力頭帶動(dòng)的長螺旋中空鉆桿快速干鉆法，鉆孔中的土除一部分被擠壓外大部分被輸送到螺旋鉆桿葉片上，土在上升時(shí)被擠壓致密與鉆桿形成一土柱，土柱與鉆孔間隙僅幾毫米，類似于一個(gè)長活塞，土柱使鉆孔在提鉆前不坍塌。即使在有地下水的地層，因土柱與鉆孔間隙小，鉆孔速度快，鉆孔內(nèi)滲出并積存的水少，因此孔內(nèi)不會(huì)坍塌。

3.2.3 超流態(tài)混凝土壓灌工藝

該工藝應(yīng)用的超流態(tài)混凝土是在泵送混凝土和流態(tài)混凝土基礎(chǔ)上配制的，其和易性及流動(dòng)性好、坍落度大，便于泵送和長鋼筋籠的下入。

混凝土輸送泵通過高壓管路與長螺旋鉆桿相連，中空的螺旋鉆桿代替了鉆孔內(nèi)的泵管，鉆桿底部的鉆頭設(shè)有單向閥，鉆桿至設(shè)計(jì)深度后停止鉆桿回轉(zhuǎn)，把攪好并儲(chǔ)備的超流態(tài)混凝土通過泵管以約30kPa的壓力壓至鉆頭底部，單向閥打開，混凝土壓出并推動(dòng)鉆桿上升，隨鉆桿土柱的上升，孔內(nèi)混凝土壓滿。

3.2.4 鋼筋籠吊裝

混凝土漿經(jīng)加壓泵隨著螺旋鉆上升將樁孔灌滿后，隨即吊裝鋼筋籠。安裝鋼筋籠時(shí)要求操作平穩(wěn)，防止鋼筋籠發(fā)生變形；下放鋼筋籠時(shí)對(duì)準(zhǔn)孔位中心輕放、慢放，嚴(yán)禁高起猛落、強(qiáng)行下放，防止傾斜、彎折或碰撞孔壁。

經(jīng)過點(diǎn)焊成型的鋼筋籠吊起居中后靠自重即可插入混凝土一定深度，籠較長靠自重或無法壓入時(shí)，可加震動(dòng)器震入。

3.2.5 長螺旋灌注樁常見質(zhì)量問題及防治措施

a.堵管。長螺旋鉆孔鉆頭兩邊設(shè)計(jì)有兩個(gè)鉆門，在施工過程中鉆門關(guān)閉防止鉆屑進(jìn)入鉆桿內(nèi)造成鉆桿堵塞。當(dāng)泵混凝土?xí)r隨著泵壓增加兩鉆門打開，由此將混凝土灌入孔內(nèi)。一旦提鉆時(shí)鉆門打不開，將導(dǎo)致鉆孔內(nèi)無混凝土，后果嚴(yán)重。所以要求每次開鉆前后均應(yīng)檢查鉆門是否卡死。如果出現(xiàn)塑性高的黏性土層，則采用鉆具回轉(zhuǎn)泵混凝土法，在泵混凝土的同時(shí)使鉆具在提拉下正向回轉(zhuǎn)，使擠壓在鉆門的泥松動(dòng)或脫落，從而在泵壓下打開鉆門。

b.卡鉆。長螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中如果鉆具下放速度過快，致使鉆出的鉆屑來不及帶出孔外而積壓在鉆桿與孔壁之間，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)造成卡鉆事故。如果事故輕微，應(yīng)立即關(guān)閉回轉(zhuǎn)動(dòng)力電源，將鉆具用最低提升速度提起后重新施鉆即可；如果事故嚴(yán)重，首先應(yīng)將鉆機(jī)塔下大梁用機(jī)枕木墊好，再用最低提升速度拉鉆具。

c.斷樁、縮徑和樁身缺陷。出現(xiàn)該問題的主要原因是由于鉆桿提升速度太快，而泵混凝土量與之不匹配，在鉆桿提升過程中鉆孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使孔壁塌陷造成斷樁，有時(shí)還會(huì)影響鄰樁。解決此類問題的方法有兩種：?合理選擇鉆桿提升速度，通常為1.8～2.4m/min，保證鉆頭在混凝土里埋深始終控制在1m以上，保證帶壓提鉆；?隔樁跳打，如果鄰樁間距小于5倍直徑時(shí)，則必須隔樁跳打。

d.樁頭不完整。造成這一問題的主要原因是?；颐孢^低，沒預(yù)留充足的廢樁頭，有時(shí)提鉆速度過快也會(huì)導(dǎo)致樁頭偏低，解決方法是在平整工場地時(shí)保證地面與有效樁頂標(biāo)高距離不小于0.6m，?；颐娌恍∮谟行俄斠陨?.6m。

4 結(jié) 語

采用高壓旋噴灌漿、長螺旋灌注樁對(duì)地基加固，是堤防工程地基處理中較為先進(jìn)的、效果好且成本低的一種方法。高壓旋噴灌漿、長螺旋灌注樁在鼎城區(qū)善卷垸防洪大堤水利綜合治理工程中的應(yīng)用，改善了地基不良問題，解決了工期緊，工程要求高的難題，對(duì)防洪保安具有重要意義，為常德濱江堤防打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？蔀橥惞こ痰鼗幚韱栴}的解決提供參考。