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【摘 要】以某应急加固工程为依托，分析了双高压斜孔旋喷加固的关键技术要点，明确了双高压斜孔旋喷施工工艺，在依托工程中成功应用了双高压斜孔旋喷施工技术，取得了良好的加固实施效果，对类似工程施工及设计具有有一定的参考价值。
【关键词】双高压；斜孔；高压旋喷；防渗；加固
1. 前言
高喷施工广泛使用于各类工程的基础加固及防渗处理中，是利用高压水或高压浆形成高速喷射流束，冲击、切割土体，水泥浆液充填，形成柱桩或板状墙体[1]。“双高压旋喷”工艺主要是在传统“三管法”高喷施工技术基础上，用高压泥浆泵替代传统低压泥浆泵，同时改进喷头装置，使施工时水压、浆压同时达到30MPa以上，用双高压同时切割土体，以达到增加桩径的目的。近些年来，不少已经建成的工程项目在运营使用期间出现建筑物底部出现管涌或流砂现象，其上部有各种遮挡，导致防渗加固困难。斜孔及双高压高喷技术的出现，有效解决了此施工难题。目前以水平旋喷桩为代表的双高压斜孔旋喷加固技术有效解决了在隧道工程在浅埋和复杂地层施工的安全风险[2]。使高喷技术实现了任意角度、有效桩径达4m的突破。
2. 工程概况
某工程为应急水源地工程，长江进水管线穿堤段管道为两根3600×24mm的钢管道，长度为110m，管中心标高为-5.0m，管道分段进行沉放安装，每段管道长度为22m，分为5段，管段之间采用哈夫连接方式，哈夫总数为12个。其中管道下基础为800mm高压旋喷桩，在管道沉放安装完成后，采用粗砂碎石回填至管中心标高-5.0m，管中心以上回填至设计标高-3.2m。然后由围堤施工单位在该段管道上部施工新建大堤，大堤两侧堤身棱体采用充泥管袋施工，堤芯采用吹填粉细砂填筑。该段管道施工完成后发现，管道连接处渗水严重，原因主要是哈夫连接时密封效果难以达到设计要求。因管道直径较大，经方案论证，新建大堤堤身正下方8个管道接头哈夫处采用双高压斜孔旋喷施工工艺；新建围堤堤身采用传统的两管法高压旋喷桩防渗施工（见图1）。
图1 进水管道哈夫处旋喷桩剖面图3. 双高压斜孔旋喷加固
3.1 加固机理。“双高压旋喷”工艺主要是用高压射流两次切削破坏土层，第一次是上段超高压水和压缩空气的复合喷射流体切削破坏土层，紧接着的第二次是下段的超高压浆液和压缩空气的复合喷射流切削土体；在第一次切削土层的基础上再对土体进行切割。这样增加了切割深度，加大了固结直径。一般直径大于2m。斜孔高喷主要是在垂直高喷施工技术的基础上，对施工工艺进行改进，使高压旋喷能任意角度施工，适用于复杂工矿条件的加固处理。斜孔施工是将机械调整成设计角度施工，如图2所示。
3.2 加固难点。
（1）精确定位管道哈夫位置：根据大堤两侧堤脚哈夫位置和管道长度推算堤身下部哈夫位置，配合陆上仪器测量验证哈夫（管道）位置。
（2）尽量避免或减少水泥浆液沿哈夫与管道之间缝隙流入水管内部。
（3）孔斜度的控制。
（4）水压、浆压的控制。
3.3 施工参数。 本工程某长江进水管线穿堤段管道的“双高压旋喷”加固施工主要参数如表1：
3.4 施工工艺。
钻机就位→调整钻架角度→钻机引孔→旋喷机就位→下浆管→试喷→双高压喷射→结束移机→回灌。
3.5 施工流程。
（1）工艺性试验。施工前在场地内选择与工程地质条件相似的地段，进行工艺性试验，以确定施工参数。
（2）旋喷机就位。将旋喷机安置在设计的孔位上，使钻杆对准孔位中心，旋喷机就位后调整钻杆角度。
（3）钻孔。桩位经验收合格后，下钻，成孔深度大于设计深度0.3m。到达设计深度后提钻。
（4）下管。下喷管前先检查和调试水嘴、气嘴和浆嘴是否完好畅通。将喷灌下到预定设计深度，方可开泵送浆。
（5）喷射注浆。当喷射注浆管插入预定深度后，先开浆泵，然后送高压水及压缩空气，孔口冒浆正常时方可旋转提升，由下而上切割土体、喷射注浆。注浆过程中检查泥浆比重、压力、提速等施工参数是否符合设计要求，并做好记录。
（6）回灌。喷射作业完成后，应连续将冒浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止，粘土层不宜将冒浆进行回灌。
3.6 质量控制。
（1）制浆用的水泥及外掺剂进场前先进行质量鉴定，检验合格后才可进场。
（2）施工时，孔位误差不大于50mm，倾角与设计误差不得大于1°。
（3）喷射过程中，要注意防止喷嘴被堵，在拆卸和安装注浆管时动作要快，水、气、浆的压力和流量必须符合设计值。
（4）钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆后继续旋喷时要保持搭接长度不得小于300mm。
（5）深层旋喷时，应先喷浆后旋转和提升，以防注浆管扭断。
（6）在旋喷过程中，如因机械故障，中断旋喷时，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。
（7）喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，固结体顶部会出现凹穴。凹穴要及时用水灰比为0.6～1的水泥浆进行补灌，同时预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。
（8）整个旋喷过程中，安排技术人员旁站监督，并做好旋喷时的压力、喷浆量、冒浆量、浆液质量的量测与控制工作，并按要求做好施工记录。
（9）冒浆量小于注浆量20%为正常，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施处理。
4. 实施效果检测
施工结束14天后，在两根钢管之间和外侧布置3个防渗处理效果检查孔，检查孔采用灌注无毒红色水试验，压力0.1～0.2MPa，先进行两管中间检查孔压力试验，后进行两管外侧检查孔压力水试验，试验时内外堤脚均无红色水渗出，经钻孔取芯与注水试验结果表明，喷桩完整，桩身均匀，抗压强度达2.3MPa，抗渗系数3.×10-6cm/s。施工三个月后，人工进入管道检查，未发现泥砂往管中渗漏。进一步表明旋喷桩实施效果良好。
5. 结论与讨论
（1）“三管法”高喷施工中，根据需要可在传统的施工基础上使浆压、水压皆超过30MPa以上，用双高压射流两次切割土体，以增大桩径。
（2）斜孔高喷为既有建筑物的地基加固和防渗处理提供新的思路，拓展了思维。
（3）根据具体地质情况及设计要求，调整高压旋喷施工参数，采用双高压旋喷工艺，可使桩径扩大到2m以上。
（4）在双高压及斜孔高喷施工中，须严格按工艺性试桩确定的参数施工，施工难度大，成本较高。
（5）本文分析了双高压斜孔旋喷施工技术，并在工程中得到了成功的应用，对类似工程有一定的参考价值。
参考文献
[1] 《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）.
[2] 杨宏射.水平旋喷技术在兴旺峁隧道砂层加固施工中的应用[J].隧道建设，2010，30（1）：100-105.
【关键词】双高压；斜孔；高压旋喷；防渗；加固
1. 前言
高喷施工广泛使用于各类工程的基础加固及防渗处理中，是利用高压水或高压浆形成高速喷射流束，冲击、切割土体，水泥浆液充填，形成柱桩或板状墙体[1]。“双高压旋喷”工艺主要是在传统“三管法”高喷施工技术基础上，用高压泥浆泵替代传统低压泥浆泵，同时改进喷头装置，使施工时水压、浆压同时达到30MPa以上，用双高压同时切割土体，以达到增加桩径的目的。近些年来，不少已经建成的工程项目在运营使用期间出现建筑物底部出现管涌或流砂现象，其上部有各种遮挡，导致防渗加固困难。斜孔及双高压高喷技术的出现，有效解决了此施工难题。目前以水平旋喷桩为代表的双高压斜孔旋喷加固技术有效解决了在隧道工程在浅埋和复杂地层施工的安全风险[2]。使高喷技术实现了任意角度、有效桩径达4m的突破。
2. 工程概况
某工程为应急水源地工程，长江进水管线穿堤段管道为两根3600×24mm的钢管道，长度为110m，管中心标高为-5.0m，管道分段进行沉放安装，每段管道长度为22m，分为5段，管段之间采用哈夫连接方式，哈夫总数为12个。其中管道下基础为800mm高压旋喷桩，在管道沉放安装完成后，采用粗砂碎石回填至管中心标高-5.0m，管中心以上回填至设计标高-3.2m。然后由围堤施工单位在该段管道上部施工新建大堤，大堤两侧堤身棱体采用充泥管袋施工，堤芯采用吹填粉细砂填筑。该段管道施工完成后发现，管道连接处渗水严重，原因主要是哈夫连接时密封效果难以达到设计要求。因管道直径较大，经方案论证，新建大堤堤身正下方8个管道接头哈夫处采用双高压斜孔旋喷施工工艺；新建围堤堤身采用传统的两管法高压旋喷桩防渗施工（见图1）。
图1 进水管道哈夫处旋喷桩剖面图3. 双高压斜孔旋喷加固
3.1 加固机理。“双高压旋喷”工艺主要是用高压射流两次切削破坏土层，第一次是上段超高压水和压缩空气的复合喷射流体切削破坏土层，紧接着的第二次是下段的超高压浆液和压缩空气的复合喷射流切削土体；在第一次切削土层的基础上再对土体进行切割。这样增加了切割深度，加大了固结直径。一般直径大于2m。斜孔高喷主要是在垂直高喷施工技术的基础上，对施工工艺进行改进，使高压旋喷能任意角度施工，适用于复杂工矿条件的加固处理。斜孔施工是将机械调整成设计角度施工，如图2所示。
3.2 加固难点。
（1）精确定位管道哈夫位置：根据大堤两侧堤脚哈夫位置和管道长度推算堤身下部哈夫位置，配合陆上仪器测量验证哈夫（管道）位置。
（2）尽量避免或减少水泥浆液沿哈夫与管道之间缝隙流入水管内部。
（3）孔斜度的控制。
（4）水压、浆压的控制。
3.3 施工参数。 本工程某长江进水管线穿堤段管道的“双高压旋喷”加固施工主要参数如表1：
3.4 施工工艺。
钻机就位→调整钻架角度→钻机引孔→旋喷机就位→下浆管→试喷→双高压喷射→结束移机→回灌。
3.5 施工流程。
（1）工艺性试验。施工前在场地内选择与工程地质条件相似的地段，进行工艺性试验，以确定施工参数。
（2）旋喷机就位。将旋喷机安置在设计的孔位上，使钻杆对准孔位中心，旋喷机就位后调整钻杆角度。
（3）钻孔。桩位经验收合格后，下钻，成孔深度大于设计深度0.3m。到达设计深度后提钻。
（4）下管。下喷管前先检查和调试水嘴、气嘴和浆嘴是否完好畅通。将喷灌下到预定设计深度，方可开泵送浆。
（5）喷射注浆。当喷射注浆管插入预定深度后，先开浆泵，然后送高压水及压缩空气，孔口冒浆正常时方可旋转提升，由下而上切割土体、喷射注浆。注浆过程中检查泥浆比重、压力、提速等施工参数是否符合设计要求，并做好记录。
（6）回灌。喷射作业完成后，应连续将冒浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止，粘土层不宜将冒浆进行回灌。
3.6 质量控制。
（1）制浆用的水泥及外掺剂进场前先进行质量鉴定，检验合格后才可进场。
（2）施工时，孔位误差不大于50mm，倾角与设计误差不得大于1°。
（3）喷射过程中，要注意防止喷嘴被堵，在拆卸和安装注浆管时动作要快，水、气、浆的压力和流量必须符合设计值。
（4）钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆后继续旋喷时要保持搭接长度不得小于300mm。
（5）深层旋喷时，应先喷浆后旋转和提升，以防注浆管扭断。
（6）在旋喷过程中，如因机械故障，中断旋喷时，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。
（7）喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，固结体顶部会出现凹穴。凹穴要及时用水灰比为0.6～1的水泥浆进行补灌，同时预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。
（8）整个旋喷过程中，安排技术人员旁站监督，并做好旋喷时的压力、喷浆量、冒浆量、浆液质量的量测与控制工作，并按要求做好施工记录。
（9）冒浆量小于注浆量20%为正常，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施处理。
4. 实施效果检测
施工结束14天后，在两根钢管之间和外侧布置3个防渗处理效果检查孔，检查孔采用灌注无毒红色水试验，压力0.1～0.2MPa，先进行两管中间检查孔压力试验，后进行两管外侧检查孔压力水试验，试验时内外堤脚均无红色水渗出，经钻孔取芯与注水试验结果表明，喷桩完整，桩身均匀，抗压强度达2.3MPa，抗渗系数3.×10-6cm/s。施工三个月后，人工进入管道检查，未发现泥砂往管中渗漏。进一步表明旋喷桩实施效果良好。
5. 结论与讨论
（1）“三管法”高喷施工中，根据需要可在传统的施工基础上使浆压、水压皆超过30MPa以上，用双高压射流两次切割土体，以增大桩径。
（2）斜孔高喷为既有建筑物的地基加固和防渗处理提供新的思路，拓展了思维。
（3）根据具体地质情况及设计要求，调整高压旋喷施工参数，采用双高压旋喷工艺，可使桩径扩大到2m以上。
（4）在双高压及斜孔高喷施工中，须严格按工艺性试桩确定的参数施工，施工难度大，成本较高。
（5）本文分析了双高压斜孔旋喷施工技术，并在工程中得到了成功的应用，对类似工程有一定的参考价值。
参考文献
[1] 《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）.
[2] 杨宏射.水平旋喷技术在兴旺峁隧道砂层加固施工中的应用[J].隧道建设，2010，30（1）：100-105.