高壓旋噴樁止水帷幕在深基坑支護(hù)的應(yīng)用

1、 專業(yè)知識(shí)分享版 摘 要 本文以大連地鐵港灣廣場(chǎng)車站工程項(xiàng)目為例，介紹了高壓旋噴樁止水帷幕在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用，闡述了旋噴樁的施工原理、施工工藝、施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢查措施，為類似工程提供參考。 關(guān)鍵詞 旋噴樁；深基坑支護(hù)；止水帷幕 1 工程項(xiàng)目概況 大連地鐵港灣廣場(chǎng)車站位于大連市人民路東側(cè)，車站主體基坑長(zhǎng)度為 179.1m，寬度為18.5m，深度為 16.618.9m。 根據(jù)鉆探深度揭露，自上而下的地層劃分依次為：第四系全新統(tǒng)人工堆積層：1素填土、2雜填土；第四系全新統(tǒng)沖洪積層：5粉質(zhì)粘土、6卵石；第四系全新統(tǒng)海積層：5粗砂；震旦系長(zhǎng)嶺子組板巖：l2強(qiáng)風(fēng)化板巖、l3中風(fēng)化板巖。 本工程位于大連市

2、繁華市區(qū)，車流量非常大，因施工場(chǎng)地限制基坑不能放坡開(kāi)挖和降水。由于本場(chǎng)地為沖海積階地，后經(jīng)人工回填形成，距海邊距離較近，根據(jù)抽水試驗(yàn)，場(chǎng)區(qū)地下水豐富，所以基坑止水效果是關(guān)系基坑及周圍市政道路、地下管線和建筑物安全的關(guān)鍵。 2 基坑止水方案 本工程支護(hù)結(jié)構(gòu)采用?1 000 1 400鉆孔灌注樁，樁底插入基坑底面以下 35m, 且進(jìn)入中風(fēng)化巖層 3m；止水帷幕采用雙排?800 600旋噴樁，旋噴樁到達(dá)中風(fēng)化巖層巖面，為確保隔水效果，要求旋噴樁間及旋噴樁與灌注樁間理論搭接厚度不小于 200mm，中心偏位不得超過(guò) 50mm，樁垂直偏差不得超過(guò) 1/200, 具體詳見(jiàn)圖 1。 旋噴樁隔水帷幕使用三重管工

3、藝施工，采用p.o42.5普通硅酸鹽水泥，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定水泥摻入比，水灰比為 1.0，三重管高壓水壓力大于 35mpa，噴射提升速度為 812cm/min，具體由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。 3 旋噴樁施工要點(diǎn)3.1 旋噴樁施工原理 三重管旋噴樁是利用鉆機(jī)把帶有 3根互不相通的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定位置后，通過(guò)鉆桿下端的噴射裝置，先后將高壓水、水泥漿和壓縮空氣向四周以高速水平噴入土體，借助流體的沖擊力切削土層，使噴流射程內(nèi)土體遭受破壞，與此同時(shí)鉆桿一面以一定的速度旋轉(zhuǎn)，一面低速徐徐提升，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌?，膠結(jié)硬化后即在地基中形成直徑比較均勻、具有一定強(qiáng)度的圓柱體，從而使地基得到加固。3.2 施工

4、工藝3.2.1 施工工藝流程 旋噴樁施工工藝流程如圖 2所示。3.2.2 施工工藝參數(shù) 旋噴樁施工前應(yīng)根據(jù)地質(zhì)實(shí)際情況進(jìn)行試樁，以確定預(yù)定的漿液配比、噴射壓力和噴漿量等技術(shù)參數(shù)（表 1）。根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況確定試樁數(shù)量，并不少于 5根。 噴漿量 q 可按下式計(jì)算式中 q漿量（m3）； h旋噴長(zhǎng)度（m）； v旋噴管提升速度（m/min）； q泵的排漿量（l/min）； 漿液損失系數(shù)，一般取 0.10.2。3.2.3 旋噴樁施工技術(shù) 1）施工準(zhǔn)備 場(chǎng)地平整：施工前先進(jìn)行場(chǎng)地平整，挖好排漿溝，做好鉆機(jī)定位，同時(shí)合理布置施工機(jī)械、輸送管路和電力線路位置；樁位放樣：依據(jù)測(cè)量控制網(wǎng)和樁位布置圖確定好樁位中心

5、，用鋼尺和測(cè)線實(shí)地布設(shè)樁位，并用竹簽釘緊，一樁一簽保證樁孔中心移位偏差小于50mm；修建排污系統(tǒng)：旋噴樁施工過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生 10%20% 的返漿量，將廢漿液引入沉淀池中，沉淀后的清水根據(jù)場(chǎng)地條件可進(jìn)行無(wú)公害排放；修建灰漿拌制系統(tǒng)：設(shè)置在水泥附近，便于作業(yè)，主要由灰漿拌制設(shè)備、灰漿儲(chǔ)存設(shè)備和灰漿輸送設(shè)備組成。 2）鉆機(jī)就位 鉆機(jī)就位后對(duì)樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平、對(duì)中，調(diào)整樁機(jī)的垂直度，保證鉆桿與樁位一致，偏差應(yīng)在 10mm 以內(nèi)，鉆孔垂直度誤差小于1/200；鉆孔前應(yīng)調(diào)試空壓機(jī)、泥漿泵，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；校驗(yàn)鉆桿長(zhǎng)度，并用紅油漆在鉆塔旁標(biāo)注深度線，保證孔底標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)深度。 3）引孔鉆進(jìn) 鉆機(jī)施工前首先在地面

6、進(jìn)行試噴，在鉆孔機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后開(kāi)始引孔鉆進(jìn)。鉆孔過(guò)程中要詳細(xì)記錄好鉆桿節(jié)數(shù)，保證鉆孔深度的準(zhǔn)確。 4）拔出巖芯管、插入注漿管 引孔至設(shè)計(jì)深度后拔出巖芯管，并換上噴射注漿管插入預(yù)定深度。在插管過(guò)程中為防止泥砂堵塞噴嘴，要邊射水邊插管，水壓不得超過(guò) 1mpa，以免壓力過(guò)高將孔壁射穿，高壓水噴嘴要用塑料布包裹，以防泥土進(jìn)入管內(nèi)。 5）旋噴提升 當(dāng)噴射注漿管插入設(shè)計(jì)深度后接通泥漿泵，然后由下向上旋噴，同時(shí)將泥漿清理排出。噴射時(shí)先達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿后再逐漸提升旋噴管以防扭斷旋噴管。為保證樁底端的質(zhì)量，噴嘴下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)在原位置旋轉(zhuǎn)10s 左右，待孔口冒漿正常后再旋噴提升。鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升應(yīng)連續(xù)

7、進(jìn)行，不得中斷，鉆機(jī)發(fā)生故障應(yīng)停止提升鉆桿和旋轉(zhuǎn)，以防斷樁并立即檢修排除故障。為提高樁底端質(zhì)量，在樁底部 1.0m范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)增加鉆桿噴漿旋噴時(shí)間。在旋噴提升過(guò)程中可根據(jù)不同的土層，調(diào)整旋噴參數(shù)。 6）鉆機(jī)移位 旋噴提升到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)停止旋噴，提升鉆頭出孔口，清洗注漿泵及輸送管道，然后將鉆機(jī)移位。4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢查措施4.1 旋噴樁施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 旋噴樁的施工技術(shù)要求如表 2所示。4.2 施工檢查內(nèi)容4.2.1 施工前檢查 施工前對(duì)原材料、機(jī)械設(shè)備及噴射工藝等進(jìn)行檢查，主要有以下幾方面：原材料（包括水泥、摻合料及速凝劑、懸浮劑等外加劑）的質(zhì)量合格證及復(fù)驗(yàn)報(bào)告，拌和用水的鑒定結(jié)果；漿液配合比是否

8、適合工程實(shí)際土質(zhì)條件；機(jī)械設(shè)備是否正常，在施工前應(yīng)對(duì)高壓旋噴設(shè)備、地質(zhì)鉆機(jī)、高壓泥漿泵和水泵等作試機(jī)運(yùn)行，同時(shí)確保鉆桿特別是多重鉆桿、鉆頭及導(dǎo)流器暢通無(wú)阻；檢查噴射工藝是否適合地質(zhì)條件，施工前也應(yīng)在原樁位位置作工藝試噴，試噴樁孔數(shù)量不得少于 2孔，必要時(shí)調(diào)整噴射工藝參數(shù)；施工前應(yīng)對(duì)地下障礙情況統(tǒng)一排查，以保證鉆進(jìn)及噴射達(dá)到設(shè)計(jì)要求；施工前檢查樁位、壓力表及流量表的精度和靈敏度。4.2.2 施工中檢查 施工中重點(diǎn)檢查內(nèi)容：鉆桿的垂直度及鉆頭定位；水泥漿液配合比及材料稱量；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、沉鉆速度、提鉆速度及旋轉(zhuǎn)速度等；噴射注漿時(shí)噴漿（噴水、噴氣）的壓力、注漿速度及注漿量；孔位處的冒漿狀況；噴嘴下沉標(biāo)高

9、及注漿管分段提升時(shí)的搭接長(zhǎng)度；施工記錄應(yīng)在每提升 1m 或土層變化交界處記錄一次壓力流量數(shù)據(jù)。4.2.3 施工后檢查 施工后主要對(duì)加固土體進(jìn)行檢查：固結(jié)土體的整體性及均勻性；固結(jié)土體的有效直徑；固結(jié)土體的強(qiáng)度、平均直徑和樁身中心位置；固結(jié)土體的抗?jié)B性。4.3 成樁質(zhì)量檢查 施工對(duì)噴射質(zhì)量的檢驗(yàn)應(yīng)在高壓噴射注漿結(jié)束后 1周，檢查內(nèi)容主要為加固區(qū)域內(nèi)取芯實(shí)驗(yàn)等。在已施工好的固結(jié)體中鉆取巖芯，并將其做成標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗(yàn)，檢查內(nèi)部樁體的均勻程度及其抗?jié)B能力。 檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量為施工注漿孔數(shù)的 2%，且至少應(yīng)檢驗(yàn) 5個(gè)點(diǎn)，不合格者進(jìn)行補(bǔ)噴。檢驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)布置在荷載較大的部位、樁中心線上及施工中出現(xiàn)

10、異常情況的部位。 5 旋噴樁止水效果 根據(jù)試樁檢測(cè)結(jié)果，旋噴樁在素填土、雜填土、粘性土和碎石土中的成樁效果較好，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)均能滿足設(shè)計(jì)要求；旋噴樁在砂礫、卵石層成樁效果較差，不能形成有效固結(jié)，止水效果不理想。 分析原因認(rèn)為：該場(chǎng)地為沖海積階地，后經(jīng)人工回填，距海邊較近，地下水豐富、滲透系數(shù)較大，不易成樁。在后續(xù)砂礫、卵石層中進(jìn)行旋噴施工過(guò)程中，通過(guò)采取摻入一定比例的外加劑縮短水泥凝結(jié)時(shí)間以及降低噴射提升速度的措施，能夠有效改善旋噴樁在砂礫、卵石層中的成樁效果，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和滲 透系數(shù)也均能滿足設(shè)計(jì)要求。 基坑開(kāi)挖過(guò)程坑內(nèi)挖排水溝排除坑內(nèi)地下水，基坑側(cè)壁無(wú)大面積滲漏水現(xiàn)象，局部滲

11、漏通過(guò)堵漏處理就能解決。通過(guò)基坑外側(cè)設(shè)置的地下水位觀測(cè)孔、管線沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、地面沉降監(jiān)測(cè)和周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)等的沉降觀測(cè)記錄，地下水位未出現(xiàn)較大的下降，周邊管線、路面未出現(xiàn)較大沉降，周邊建筑物未出現(xiàn)沉降、變形，避免了由于基坑開(kāi)挖引起地下水下降，而出現(xiàn)周邊管線、路面及建筑物的沉降變形等安全問(wèn)題。 6 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)本工程深基坑旋噴樁止水帷幕施工，可以得出以下結(jié)論。 1）旋噴樁施工占地少、振動(dòng)小、噪聲較低，施工速度快、工期短。 2）高壓旋噴樁適于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、濕陷性黃土、人工填土及碎石土等地層的加固和止水處理；對(duì)于粒徑較小的砂礫、卵石層，通過(guò)采取在水泥漿液中摻入一定比例的外加劑縮短水泥凝結(jié)時(shí)間以及調(diào)