振孔高压旋喷钢管桩首次在溧阳抽水蓄能电站土坝基础处理中的应用

【摘要】本文通过江苏溧阳抽水蓄能电站下水库土坝基础处理施工，详尽地介绍了振孔高压旋喷钢管桩施工方法的全过程及关键施工技术要点。检测表明，振孔高压旋喷钢管桩施工质量优良，各项性能均满足设计要求，是一种可行且可靠的技术创新。

【关键词】振孔高压旋喷钢管桩；土坝；基础处理

1、工程简介

1.1 工程概况

江苏溧阳抽水蓄能电站枢纽建筑物主要由上水库、输水系统、发电厂房及下水库等4部分组成，电站安装6台单机容量250MW的可逆式水泵水轮发电机组，总容量1500MW。

下水库均质土坝局部有淤泥沉积层，为了均质土坝的安全稳定，在下水库开挖前，在均质土坝增设了抗滑桩，抗滑桩施工区域为坝0+027.769～坝0+340.577，抗滑桩采用高压旋喷钢管桩形式，即在高压旋喷桩体中心布设一根φ114×5mm钢管。高压旋喷钢管桩孔、排距均为2m，呈梅花形布置，共布置4排，第一排设置在坝上0+18.0m处，第四排设置在坝上0+24.0m处。

1.2 工程地质

下水库一带地形平缓，下水库坝基地层自上而下主要的地层分别为：黄色粉质粘土，层厚2～4.6m；黑色淤泥质土，含少量碎块石或砾石，层厚1～1.7m；砂卵砾石，直径大多小于5cm，层厚2.2～5.5m；基岩主要为凝灰岩，工程性质好。

2、设计参数及施工方案

2.1 主要设计参数

（1）桩体有效直径不小于1.0m；

（2）高压旋喷灌浆完毕后，需根据不同的土层取芯做抗压强度试验，其强度指标≥1.8MPa。

（3） 钢管： Q235焊接钢管，φ110×5mm。

2.2 施工方案

根据本工程地质条件及前期勘探资料分析，并结合以往的施工经验，拟定先采用振孔高压旋喷灌浆在土体里形成桩体后，再利用振孔高喷机的振管将钢管沉入桩体内，形成高压旋喷钢管桩。

3、施工组织

3.1 人员组织

管理人员4人，熟练工20人，普工及其它人员10人。

3.2 施工材料

选用的主材为安徽海螺P.O42.5水泥与Φ114×5mm的普通碳素钢Q235焊接钢管。

3.3 施工场地平整

由于振孔高压旋喷机体积大，立轴较高，为了避免因施工场地产生不平或不均匀沉降导致设备的倾覆，要求对宽15m长313m 的区域作施工平台，平台必须平整、坚实，地面起伏差小于10cm。

4、振孔高压旋喷钢管桩施工

4.1 生产性试验施工

4.1.1 试验区布置

生产性试验区布置在坝0+200.407～坝0+240.577m，第一排钢管桩设置在坝上0+18.0m处，第二排钢管桩布置在坝上0+020.0m处，第三排钢管桩布置在坝上0+022.0m处，第四排钢管桩设置在坝上0+24.0m处。

4.1.2 生产性试验质量检查成果

（1）桩体开挖：共开挖揭露的3根桩体的有效桩径为1.1～1.3m，表观效果较好。

（2）桩体取样：在已开挖的桩体中的粘土层与淤泥质层中分别取样，送业主中心试验室做单轴抗压强度试验，芯样28天龄期的抗压强度全大于1.8MPa，满足设计强度要求。

4.1.3 施工技术参数确定

经试验区桩体开挖和取芯检测，其桩体有效直径和取样抗压强度均满足设计要求，则其它施工区域按试验区的施工工艺及施工参数进行施工。

4.2 施工工艺流程

（1）施工准备：人员、设备和材料等准备，设备检修正常。

（2）平整场地：高压旋喷施工平台做到平整、坚实，不产生过大的不均匀沉陷，地面起伏差小于10cm。

（3）孔位放样：由测量人员根据施工图纸进行放样，做好标记和编号；孔距与排距各为2.0m。施工中操作人员准确定位，定位误差≤5cm。

（4）振孔高压旋喷机移机就位：确定孔位后，将振孔高压旋喷机移至桩位轴线上，喷管钻头对准孔位。

（5）调整垂度：通过调整液压腿高度达到调整喷管垂直度，使高压旋喷机塔杆垂直仪吊锤对准刻度盘规定范围，保持振冲器、喷杆及钻头铅垂于地面；经检查满足要求后，稳定振孔高压旋喷机。

（6）地面试喷：制浆机按设计要求水灰比制浆，待蓄浆桶达到一定量时，启动高压灌浆泵和空压机，按设计浆压和风压给振孔高压旋喷机送浆和压缩空气，并观察喷嘴喷射的状况，确认浆路、气路及喷嘴正常。

（7）振动成孔：启动振冲器振冲造孔，造孔時向孔内输送低压水泥浆和压缩空气，保护喷嘴畅通和润滑孔壁，减少孔壁阻力。成孔达到设计要求即终孔。

（8）喷浆成桩：加大浆压、风压，达到施工参数要求后，开始旋转提升喷杆，喷射水泥浆成桩。

（9）提出喷管：喷浆成桩至设计高程后，旋喷结束。

（10）钢管加工：现场所用钢管的规格为φ114、长6m的钢管，钻孔的深度大于6m，故采用绑焊接的方式，先将两段钢管中心对中之后点焊，再在周边均匀布置四根Φ25圆钢筋（每根长0.5m）与上下钢管焊接。

（11）沉入钢管：成桩后利用原来的喷浆系统，在桩体内再振动成孔，成孔后提出振杆，待下钢管。

5、质量检查

每个单元抽检的钢管桩都进行了开挖检查，所有开挖检查的钢管桩桩体的有效桩径都大于1m，满足设计要求。

6、结语

经过本工程的实践表明，振孔高压旋喷钢管桩是一项技术可行、经济合理的设计方案。其中振孔高压旋喷灌浆施工技术性较强，针对不同的地质条件一定要进行合理的参数设置与试验，选择最优的施工参数。首次创新地在振孔高压旋喷灌浆施工形成桩体后，在桩体内再利用振孔高喷机沉入钢管，施工简单，质量可靠，且效率快。