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摘要：介绍了单管高压旋喷桩在钱塘江一线古海塘加固中的成功应用，从设计方案、施工工艺、试验成果进行了系统的描述，分析了该工艺在钱塘江古海塘保护中的应用前景。
关键词：钱塘江；古海塘；加固；单管；高压旋喷桩
1.工程概况
钱塘江是我国东南沿海以涌潮闻名于世的独特的河流，其河口两岸杭嘉湖平原、萧绍宁平原历来是国家粮食与赋税收入的主要地区之一。钱塘江海塘是钱塘江河口地区防洪御潮的重要屏障，历代朝政都十分重视海塘的安危，动用大量人力财力固堤御潮。明清两代历时250年共建成鱼鳞式和丁由式等海塘280余公里，投银3000万两。钱塘江古海塘规模宏伟、布置周详、构筑精巧、工程艰巨，与长城、运河同被誉为我国古代三大工程之一。目前仍有约40公里作为标准海塘结构的重要组成部分，坚守在防洪御潮第一线。
由于古海塘建造之初塘基缺乏可靠的反滤结构，加之年代久远，长期经历台风、暴雨、洪水、涌潮、江道变化等恶劣条件，当遇塘前滩地刷深、低潮位较低工况，在暴雨和退潮产生的渗流作用下，塘基下甚至塘背的土体就会容易流失，从而危及古海塘的稳定。通过二线古海塘分别采用“塘趾竖向注浆”、“塘趾旋喷注浆”、“塘踵旋喷注浆”、或“塘踵MJS摆喷注浆”方案进行试验比较后，选用“塘趾旋喷注浆”方案对一线海塘进行试验。
2.工程地质情况
海宁段临江一线古海塘地处强涌潮河段，塘身自上而下一般分布有粉质粘土、淤泥质粘土、粘质粉土、粉沙、粉质粘土、粉土、淤泥质粉质粘土等土层，层厚变化较大，多数塘段的塘基位置为粉砂、粉土或粘质粉土层。
3.方案设计
在紧靠塘趾的靠砌条石护坦上直接钻孔后，采用常规单管法进行竖向旋喷注浆，使其与塘趾部位条石紧密胶接，在塘趾及其以下一定范围内形成一道连续的截渗墙，以期堵塞塘基孔洞、解决塘基流土问题；施工技术参数为：桩直径60cm，桩间距45cm，桩长4m，选用R42.5普通硅酸盐水泥（下同），浆液水灰比1：1，浆压力30～33MPa，流量70～90ml/min，转速10～12r/min，提升速度20～25㎝/min，分2序灌浆。
4 施工工艺及施工技术参数
单管旋喷法通过单根管路，利用高压浆液（30～35MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为50～70cm。（见图1）
图1 单管旋喷法施工工艺
4.1 施工过程
4.1.1 测放孔位：按图纸精确定位，按50cm间距布孔，根据小孔径钻孔取芯后确定孔位离塘趾位置为60cm，并在相应位置做好标记，施工过程中注意保护。
4.1.2 钻孔：针对坝趾条石坚硬、护坦下存在碎石层，进尺缓慢、易扰动，若采用XY-2型钻机加之钻具悬空高度大，摆动幅度较大，无法进行高速钻进的特点，因此我们采用水钻人工钻孔，开孔孔径φ75mm，在开孔前为加快钻孔速度，我们采用小孔径注浆以固结碎石层，防止塌孔、碎石卡钻等不利条件，在有限的作業时间加快钻孔速度。开孔过程中严格控制垂直度，因为开孔的垂直度直接影响与制约高喷固结体的垂直度。我们在施工钻孔过程中，先采用水平尺控制钻孔架的垂直度，在钻进时随时检查，保证喷浆孔的垂直度。
4.1.3 喷浆施工：
4.1.3.1 喷嘴的选择
选用直径2.0mm的喷嘴2个，夹角180度，同轴布设；
4.1.3.2 喷头与喷杆的选择
喷头采用特制的自钻自喷喷头，块石层钻穿后采用该喷头钻至设计孔深，喷头直径42mm，喷杆直径42mm；
4.1.3.3 制备水泥浆液
水灰比采用1：1，使用高速搅浆机搅拌均匀，派专人准确计量每孔输浆量，定时用比重称测量一次水泥浆液的比重。
4.1.3.4 喷射灌浆
单管旋喷设备就位后首先进行地面试喷，压力满足设计要求后下放喷射管至设计孔底，按方案选定的参数输送高压水泥浆液，待孔口返浆后，边旋转边提升至设计顶高程。
实施的参数为：浆液压力：33MPa；提升速度：20cm/min；旋转速度：15r/min
喷射过程中应密切注意孔口返浆情况，如发现不返浆情况应及时贯通返浆通道，防止因浆液返不出来致使压力积聚造成条石的抬升，施工过程中，浆液大部分从旁边孔流出，少部分为本孔及护坦与塘趾连接处冒浆。
4.1.4废浆收集系统
采用套桶式泥浆收集系统（见图所示）。先在下潮施工的孔位上预埋套管（套管高约1.5米，在靠近护坦附近开孔保证返浆畅通，在套管垫片的上下部位套上橡皮圈，保证套管与护坦条石、套管与泥浆桶的密封性），并且该套系统在水深1米左右时也可施工，这在强涌潮地区将大大提高了施工时间，为施工进度提供了保证，降低了施工成本，提高了施工功效。
5.质量检查和成果分析
灌浆施工结束后，在旋喷桩搭接处间采用钻孔连续取芯方式提取芯样，并制作试块进行送检。取芯观察：整孔芯样连续完整，固结体致密坚硬，砂层固结体强度较高，高喷灌浆固结体强度满足设计要求。（表1）
表1 芯样强度统计表
试块编号 龄期 强度 备注
塘趾4#孔 7天 16.5MPa
塘趾179#孔 34天 20.6MPa
塘趾147#孔 29天 17.5MPa
用单管高压旋喷灌浆工艺对古海塘条石基础进行灌浆加固及截渗，桩间搭接连续完整，方案可行，旋喷固结体抗压强度满足设计及使用要求。
6.结语
钱塘江古海塘是历史留给我们的宝贵财富，采用单管高压旋喷桩应用于钱塘江临江一线古海塘加固，施工工艺方便实用，加固质量好，施工速度较快，造价较为经济，且对古海塘结构基本没有影响，不损坏海塘原貌，是古海塘保护较为有益的一种尝试。
参考文献：
[1]钱塘江志编纂委员会.钱塘江志[M].北京：方志出社，1998
[2]陶存焕，周潮生著.明清钱塘江海塘[M].北京：水利水电出版社，1998.
[3]国家技术监督局，中华人民共和国建设部.堤防工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，GB50286-98.
[4]武政，何军，冯伟.高压旋喷桩在护岸结构加固中的应用.水运工程，2011，12：138-143.
[5]中国建筑科学研究院，中华人民共和国建设部.建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，JGJ79-2002J 220-2002
作者简介：
方正龙，1981，男，工程师，本科，施工。
关键词：钱塘江；古海塘；加固；单管；高压旋喷桩
1.工程概况
钱塘江是我国东南沿海以涌潮闻名于世的独特的河流，其河口两岸杭嘉湖平原、萧绍宁平原历来是国家粮食与赋税收入的主要地区之一。钱塘江海塘是钱塘江河口地区防洪御潮的重要屏障，历代朝政都十分重视海塘的安危，动用大量人力财力固堤御潮。明清两代历时250年共建成鱼鳞式和丁由式等海塘280余公里，投银3000万两。钱塘江古海塘规模宏伟、布置周详、构筑精巧、工程艰巨，与长城、运河同被誉为我国古代三大工程之一。目前仍有约40公里作为标准海塘结构的重要组成部分，坚守在防洪御潮第一线。
由于古海塘建造之初塘基缺乏可靠的反滤结构，加之年代久远，长期经历台风、暴雨、洪水、涌潮、江道变化等恶劣条件，当遇塘前滩地刷深、低潮位较低工况，在暴雨和退潮产生的渗流作用下，塘基下甚至塘背的土体就会容易流失，从而危及古海塘的稳定。通过二线古海塘分别采用“塘趾竖向注浆”、“塘趾旋喷注浆”、“塘踵旋喷注浆”、或“塘踵MJS摆喷注浆”方案进行试验比较后，选用“塘趾旋喷注浆”方案对一线海塘进行试验。
2.工程地质情况
海宁段临江一线古海塘地处强涌潮河段，塘身自上而下一般分布有粉质粘土、淤泥质粘土、粘质粉土、粉沙、粉质粘土、粉土、淤泥质粉质粘土等土层，层厚变化较大，多数塘段的塘基位置为粉砂、粉土或粘质粉土层。
3.方案设计
在紧靠塘趾的靠砌条石护坦上直接钻孔后，采用常规单管法进行竖向旋喷注浆，使其与塘趾部位条石紧密胶接，在塘趾及其以下一定范围内形成一道连续的截渗墙，以期堵塞塘基孔洞、解决塘基流土问题；施工技术参数为：桩直径60cm，桩间距45cm，桩长4m，选用R42.5普通硅酸盐水泥（下同），浆液水灰比1：1，浆压力30～33MPa，流量70～90ml/min，转速10～12r/min，提升速度20～25㎝/min，分2序灌浆。
4 施工工艺及施工技术参数
单管旋喷法通过单根管路，利用高压浆液（30～35MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为50～70cm。（见图1）
图1 单管旋喷法施工工艺
4.1 施工过程
4.1.1 测放孔位：按图纸精确定位，按50cm间距布孔，根据小孔径钻孔取芯后确定孔位离塘趾位置为60cm，并在相应位置做好标记，施工过程中注意保护。
4.1.2 钻孔：针对坝趾条石坚硬、护坦下存在碎石层，进尺缓慢、易扰动，若采用XY-2型钻机加之钻具悬空高度大，摆动幅度较大，无法进行高速钻进的特点，因此我们采用水钻人工钻孔，开孔孔径φ75mm，在开孔前为加快钻孔速度，我们采用小孔径注浆以固结碎石层，防止塌孔、碎石卡钻等不利条件，在有限的作業时间加快钻孔速度。开孔过程中严格控制垂直度，因为开孔的垂直度直接影响与制约高喷固结体的垂直度。我们在施工钻孔过程中，先采用水平尺控制钻孔架的垂直度，在钻进时随时检查，保证喷浆孔的垂直度。
4.1.3 喷浆施工：
4.1.3.1 喷嘴的选择
选用直径2.0mm的喷嘴2个，夹角180度，同轴布设；
4.1.3.2 喷头与喷杆的选择
喷头采用特制的自钻自喷喷头，块石层钻穿后采用该喷头钻至设计孔深，喷头直径42mm，喷杆直径42mm；
4.1.3.3 制备水泥浆液
水灰比采用1：1，使用高速搅浆机搅拌均匀，派专人准确计量每孔输浆量，定时用比重称测量一次水泥浆液的比重。
4.1.3.4 喷射灌浆
单管旋喷设备就位后首先进行地面试喷，压力满足设计要求后下放喷射管至设计孔底，按方案选定的参数输送高压水泥浆液，待孔口返浆后，边旋转边提升至设计顶高程。
实施的参数为：浆液压力：33MPa；提升速度：20cm/min；旋转速度：15r/min
喷射过程中应密切注意孔口返浆情况，如发现不返浆情况应及时贯通返浆通道，防止因浆液返不出来致使压力积聚造成条石的抬升，施工过程中，浆液大部分从旁边孔流出，少部分为本孔及护坦与塘趾连接处冒浆。
4.1.4废浆收集系统
采用套桶式泥浆收集系统（见图所示）。先在下潮施工的孔位上预埋套管（套管高约1.5米，在靠近护坦附近开孔保证返浆畅通，在套管垫片的上下部位套上橡皮圈，保证套管与护坦条石、套管与泥浆桶的密封性），并且该套系统在水深1米左右时也可施工，这在强涌潮地区将大大提高了施工时间，为施工进度提供了保证，降低了施工成本，提高了施工功效。
5.质量检查和成果分析
灌浆施工结束后，在旋喷桩搭接处间采用钻孔连续取芯方式提取芯样，并制作试块进行送检。取芯观察：整孔芯样连续完整，固结体致密坚硬，砂层固结体强度较高，高喷灌浆固结体强度满足设计要求。（表1）
表1 芯样强度统计表
试块编号 龄期 强度 备注
塘趾4#孔 7天 16.5MPa
塘趾179#孔 34天 20.6MPa
塘趾147#孔 29天 17.5MPa
用单管高压旋喷灌浆工艺对古海塘条石基础进行灌浆加固及截渗，桩间搭接连续完整，方案可行，旋喷固结体抗压强度满足设计及使用要求。
6.结语
钱塘江古海塘是历史留给我们的宝贵财富，采用单管高压旋喷桩应用于钱塘江临江一线古海塘加固，施工工艺方便实用，加固质量好，施工速度较快，造价较为经济，且对古海塘结构基本没有影响，不损坏海塘原貌，是古海塘保护较为有益的一种尝试。
参考文献：
[1]钱塘江志编纂委员会.钱塘江志[M].北京：方志出社，1998
[2]陶存焕，周潮生著.明清钱塘江海塘[M].北京：水利水电出版社，1998.
[3]国家技术监督局，中华人民共和国建设部.堤防工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，GB50286-98.
[4]武政，何军，冯伟.高压旋喷桩在护岸结构加固中的应用.水运工程，2011，12：138-143.
[5]中国建筑科学研究院，中华人民共和国建设部.建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，JGJ79-2002J 220-2002
作者简介：
方正龙，1981，男，工程师，本科，施工。