工程三重管高壓旋噴樁止水帷幕案例

1、e僚麻旋（擺）噴樁作者集團(tuán)工程管理部華立沖編 審集團(tuán)工程管理部編者按一定的地質(zhì)條件下，在保證深基坑安全這一前提目標(biāo)時，面臨著“如何選擇經(jīng)濟(jì)合理的 深基坑支護(hù)和降（止）水方案”這一課題。摘 要本案例闡述了深圳某項目，在透水性良好的礫砂條件下，利用高壓旋噴樁帷幕截水，從 而保障周圍建筑物和基坑的安全，為樁基及地下室施工創(chuàng)造了良好的施工條件。文章提出了止水帷 幕設(shè)計、原材料及施工等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制措施，對類似工程有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞基坑支護(hù)三重管高壓旋（擺）噴樁 止水一、工程概況：1、地理位置及周邊環(huán)境深圳某商住大廈位于深南大道福田南路口，單棟總建筑面積萬平米，地下 3層、 地上34層，東面緊靠區(qū)

2、人民醫(yī)院，南臨福田中學(xué)，西與一寫字樓廈緊鄰，北靠深南大 道。東面醫(yī)院靠紅線一側(cè)兩棟 7層建筑的基礎(chǔ)形式為摩擦型預(yù)制樁，且入土深度較淺； 東側(cè)還有一棟2層臨時房。南側(cè)天然基礎(chǔ)平房7層淺基礎(chǔ)7層淺基礎(chǔ)2層臨時房福田中學(xué)緊靠紅線 球場。西側(cè)國際文 2、基坑情況該工程基坑工紅線距離只有米左南側(cè)道路入口2F基日,（西側(cè)）33F/-2F礎(chǔ)0止水帷幕布置示意圖一排天然基礎(chǔ)平房和一座廁所,大廈33層，基礎(chǔ)為人工挖孔其南側(cè)有福田中學(xué)的塑膠跑道和籃尺寸為66米X 70米，基坑繇米。因建筑邊線距東側(cè)、南側(cè)、西側(cè)現(xiàn)場進(jìn)場道路入口在場地西制角， 基坑開挖及樁基、地下室施工過程中須保證基坑南側(cè)、東側(cè)坡頂保留一條臨時進(jìn)場道

3、路通行，故基坑?xùn)|側(cè)、南側(cè)必須 垂直開挖。西側(cè)上部米按1: 1放坡開挖、下部米垂直開挖；北側(cè)放坡開挖。其中基坑南側(cè)、東側(cè)及西側(cè)中間部分的基坑開挖邊坡即為地下室外墻的外邊模，沒有留地下室外墻施工工作面，對開挖精度要求很高。3、場地地質(zhì)情況場地內(nèi)埋藏地層自上而下依次為：a）人工填土層,含碎石、礫砂等硬雜質(zhì)約 30%面層分布有米左右磚塊、塊石、垃圾等雜填土，層厚一一米；b）埋藏植物層/淤泥層,含植物根須，略具腥臭味，層厚一一米；c）粉質(zhì)粘土層,含粗砂2030流右，層厚一一米；d）礫砂層,層厚米；e）第四系殘積層（礫質(zhì)粘土）,由粗?；◢弾r風(fēng)化殘積而成，層厚一一米；f）粗粒花崗巖/強(qiáng)風(fēng)化巖,層厚一一米；g

4、）粗?；◢弾r/中風(fēng)化巖,層厚一一米；h）粗?；◢弾r/微風(fēng)化巖。4、地下水分布情況場地地下水主要賦存于礫砂層中，水量較豐沛，屬空隙潛水類型，另基巖中尚有空 隙水，微具承壓性。地下水主要靠大氣降水補(bǔ)給，穩(wěn)定水位埋深為約一一米。二、基坑止水方案確定過程及方案介紹1、方案確定過程：a）基坑支護(hù)設(shè)計、施工前取得了以下基本資料：? 建筑場地及其周遍，地表至支護(hù)結(jié)構(gòu)底面下一定深度范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)、土（巖）的物理力學(xué)性質(zhì)及含水層性質(zhì)、地下水位、滲透系數(shù)等資料。由于 原地勘資料較粗，不能有效指導(dǎo)該項目的支護(hù)和止水帷幕設(shè)計，業(yè)主組織 在支護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行了補(bǔ)勘，得到了詳細(xì)的地勘資料。? 標(biāo)有建筑紅線、施工紅線的地形圖及

5、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。? 建筑場地及其附近的地下管線、地下埋設(shè)物的位置、深度、結(jié)構(gòu)形式及埋 設(shè)時間等。? 鄰近已有建筑物的位置、層數(shù)、高度、結(jié)構(gòu)類型、完好程度、已建時間以 及基礎(chǔ)類型、埋置深度、主要尺寸、基礎(chǔ)距基坑上口周邊的凈距等。? 基坑周圍的地面排水情況，地面雨水、污水、上下水管線排入或漏入基坑 的可能性。? 基坑附近的地面堆載及大型車輛的動、靜荷載情況。? 已有相似支護(hù)工程的經(jīng)驗性資料。b）業(yè)主邀請了四家單位參與該項目地下室基坑支護(hù)及土方工程的設(shè)計及施工投標(biāo)c） 業(yè)主、監(jiān)理等對設(shè)計方案和施工組織設(shè)計的審核后，組織了由勘察、巖土專家參加 的專家評審會，主要討論以下問題：? 基坑施工期間以及樁基、

6、地下室施工期間是否采取降水；? 如采取止水方案，對止水形式、主要技術(shù)措施的可行性進(jìn)行評價。就止水帷幕 是否需要封閉、具體技術(shù)指標(biāo)、檢測方法和補(bǔ)救措施等提出要求；? 基坑支護(hù)的形式；? 基坑邊坡上作為主要材料運輸通道行車需要、具體荷載等技術(shù)指標(biāo)的確定。d）專家評審會達(dá)成以下共識：? 根據(jù)場地地質(zhì)情況及現(xiàn)場情況，為避免引起福田醫(yī)院及福田中學(xué)相鄰建筑的不 均勻沉降和開裂，確保周圍建筑物及道路的安全，決定采用閉水方案，不采用 降水方案。要求采用全封閉帷幕的形式，即北側(cè)也封閉。? 邊坡支護(hù)方案選擇方面，同意采用土釘墻及預(yù)應(yīng)力錨索（桿）相結(jié)合的方案， 設(shè)計時必須考慮周圍管線、土層分布等特點采取相應(yīng)措施。建

7、議用微型樁的方 式對局部淤泥質(zhì)部位及道路轉(zhuǎn)角處支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)處理。? 關(guān)于邊坡上行走施工車輛問題，考慮行車荷載是有必要的。會議建議采取剛性 路面、擴(kuò)散層等技術(shù)措施，滿足行車需要，同時明確技術(shù)參數(shù)，以便在施工過 程中進(jìn)行有效監(jiān)控。? 要求第二輪設(shè)計方案應(yīng)提交必要的計算書，明確沉降量、水平位移量預(yù)警值、 設(shè)計邊坡荷載等主要技術(shù)指標(biāo)，制訂具體的監(jiān)控措施和緊急情況下的補(bǔ)救措施。e）經(jīng)與基坑設(shè)計單位多次溝通，結(jié)合專家建議，考慮到周圍醫(yī)院、學(xué)校的重要性，以 及場地內(nèi)礫沙層厚，透水性好，地下水頭壓力約為 7米多，同時基坑深，支護(hù)范圍 內(nèi)土層力學(xué)性能較差，考慮采用三重管高壓旋噴樁止水帷幕的止水方案，而不采用 水

8、泥攪拌樁止水的形式。確定采用三重管高壓旋噴樁 /擺噴樁止水帷幕方案。即基 坑?xùn)|、南、西側(cè)設(shè)計為旋噴樁、基坑北側(cè)采用擺噴樁，以形成封閉的止水帷幕。2、止水帷幕經(jīng)濟(jì)性分析：旋噴樁噴射直徑1000mm間距800mm擺噴樁噴射直徑1400mm間距1200 mm_32旋噴樁：噴射直在、000mmOo距800 mm每和相0280W入民幣。擺噴樁：噴射直徑1400mm樁間距1200 mm每米樁長360元人民幣。注：噴射漿液均為1: 1水泥凈漿。整個基坑土方挖運（總土方為約5萬余方）、支護(hù)及止水帷幕總包干價為429萬元, 其中止水帷幕部分造價約117萬元，土方挖運120萬，支護(hù)182萬。旋噴樁頂-穩(wěn)定水位-n

9、基坑底-帷幕底-進(jìn)入相對不透水層 2米帷幕剖面示意3、旋口樁/擺噴樁止水帷幕簡介：a）旋噴樁/擺噴樁（高壓噴射灌漿）工作機(jī)理高壓噴射灌漿是在化學(xué)灌漿技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合高壓射流切割技術(shù)發(fā)展起來的，是 以置入地下的很小噴嘴中噴射出的高壓或超高壓的高速噴流流體，利用高度集中、力量強(qiáng)大的功能，人為地沖擊切割土體，同時將導(dǎo)入的固化用的漿液與被沖塌下來的土體就 地充分混合；隨著噴嘴的運動和漿液的凝結(jié)固化， 在土層中逐漸形成質(zhì)地均勻、密實連 續(xù)的板墻或柱體等固結(jié)體，即垂直帷幕，用以阻隔地下水。高壓噴射灌漿法，主要用于較松散和軟弱的土層，如第四系沉積層、殘積層、淤泥和人工填土等，尤以標(biāo)貫擊數(shù)N< 15的

10、砂類土和N< 10的粘性土、粉土及黃土為好。采 用不同的噴射灌漿形式，可以形成不同形狀的固結(jié)體。b）旋噴法：旋噴法是在連續(xù)不停的提升過程中旋轉(zhuǎn)噴射漿液，以形成圓柱狀（柱列型）周結(jié) 體，將各固結(jié)體交接建成連續(xù)防滲帷幕，旋噴樁的孔距一般為。，采用雙排時其排距為。， 當(dāng)需要增加交接部分的厚度時，應(yīng)適當(dāng)縮小孔距，具交接圈的厚度可按下式計算：e = 2 R 。2 （L/2） 2 1/2 = D 2 L2 1/2式中e 一旋噴樁的交圈厚度（m）；R一旋噴樁的半徑（項；L 一旋噴樁孔位的間距（項；d 一旋噴樁的直徑（m。c）擺噴法：擺噴是在提升過程中作小角度的擺動噴射漿液，可形成較厚的墻狀（折擺型）固

11、結(jié)體的連續(xù)防滲墻幕；當(dāng)采用折線連續(xù)擺噴（折擺型），一般能建造20米深的墻幕，孔距為一米左右。d）根據(jù)注漿管結(jié)構(gòu)的不同可分為：單管、雙重管、和三重管噴射。三重管法是通過分別輸送水、氣、水泥漿三種介質(zhì)噴射入土體中，是高壓空氣包裹 高壓水射出，獲得更大的切割土體的能力，再以較低壓力噴射漿液，沖填土體中的空隙， 可以形成更大直徑的旋噴樁。樁經(jīng)的大小除與高噴方法有關(guān)外，還決定于土的類別、密實程度及高噴技術(shù)條件（噴 射壓力、噴嘴直徑、旋噴速度等），常通過現(xiàn)場實地試驗后確定。4、監(jiān)測方案：a） 每棟周圍建筑設(shè)沉降觀測點4個，基坑頂沿每邊設(shè)水平位移監(jiān)測點 4個，提出水 平位移控制值（30mm和預(yù)警值（40mm

12、）,周圍建筑物沉降控制值為20mm預(yù)警值， 并在周圍設(shè)水位觀測井兼回灌井 7 口 ob）施工監(jiān)測周期確定為基坑開挖期間 2天測一次，其它時間7天測一次，如發(fā)現(xiàn)異 常，加密觀測，監(jiān)測請專業(yè)勘察測繪院負(fù)責(zé)，持續(xù)到基坑回填結(jié)束。c） 土方開挖前對周圍建筑物存在的裂縫等缺陷照相或攝像存檔，并在裂縫處用明顯地標(biāo)志做好記錄，在施工過程中加強(qiáng)觀測。三、管理目標(biāo)1、投資控制目標(biāo)：以不超過施工合同包干價為基本目標(biāo)， 使工程投資控制在合同規(guī)定 的工程造價之內(nèi)。2、進(jìn)度控制目標(biāo)：以合同工期為基本控制目標(biāo)。止水帷幕、土方開挖及基坑支護(hù)工程 的合同工期為90天，其中帷幕工期28天。3、質(zhì)量控制目標(biāo)：止水帷幕達(dá)到不滲漏，

13、為樁基施工和地下室施工創(chuàng)造有利條件。4、安全文明施工控制目標(biāo)：安全文明施工達(dá)到市安全文明工地標(biāo)準(zhǔn)。四、旋噴樁/擺噴樁止水帷幕質(zhì)量控制要點：（一）、事前控制1、審核設(shè)計方案及施工組織設(shè)計的重點：a）施工工藝流程安排，旋噴樁施工工藝流程如下圖：定位放線、驗線 一樁位放線、驗線JI旋噴試驗h泥漿排泄處理作業(yè)_一鉆機(jī)窸航技播孔H旃呼機(jī)曼麗7個"#跳皤路招黃巧鍛怖業(yè)孔?卻1旋噴結(jié)束b）施工工藝參數(shù)確定:噴射直徑、間距確定（三重管）根據(jù)地層土質(zhì)情況、噴射設(shè)備情況、噴射水壓、氣壓、漿壓等綜合確定。本工程旋噴樁噴射直徑為米、間距米，搭接 20cm擺噴樁成孔直徑取米，孔間距為米, 噴射角度15度。旋噴

14、/擺噴樁成孔深度確定該工程止水帷幕設(shè)計進(jìn)入相對隔水的不透水層米。即起噴深度為砂層以下米，鉆機(jī)引孔要求進(jìn)入砂層以下米，留米空孔沉渣。水壓、氣壓、漿壓、噴管提速、轉(zhuǎn)速等參數(shù)確定，以下為國內(nèi)三重管旋噴施工參 考施工參數(shù)：高壓噴射種類三重管法適用土質(zhì)砂土、粘性土、黃土、雜填土、礫石壓力（Mpa20水流里（L/min）80-120高噴嘴孔徑mm2-3壓壓力（Mpa噴空氣流量（M/min ）一射噴嘴個數(shù)（個）1-2施壓力（Mpa1-3工漿液流里（L/min）100150參噴嘴孔徑mm賁嘴個數(shù)10 （兩個）14 （一個）數(shù)旋噴管外經(jīng)（mm75 或 90提升速度（Cm/min10-20旋轉(zhuǎn)速度（r/min ）

15、10-20? 該工程高壓噴射施工參數(shù)選擇為：水壓： 30 Mpa水流量：90 L/min；空氣壓：Mpa空氣流量：M3/min ；水泥漿壓：Mpa；漿液流量80 L/min 。 噴管提 速，土層不大于10CM/ min；砂層不大于8CM/ min；噴管轉(zhuǎn)速：20轉(zhuǎn)/min。泛漿不好或地質(zhì)條件較差處采用復(fù)噴工藝。c）施工部署，包括施工平面布置、施工進(jìn)度計劃安排。d）施工準(zhǔn)備工作安排，包括技術(shù)、人員、材料、機(jī)械及工作面準(zhǔn)備工作安排。e）工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度保證措施等。2、檢查施工單位技術(shù)準(zhǔn)備情況。檢查技術(shù)人員到位情況，設(shè)計方案、施工組織設(shè)計交底情況，技術(shù)保證措施落實情 況。3、檢查施工機(jī)械、設(shè)備準(zhǔn)

16、備情況：高壓噴射注漿施工的設(shè)備由造孔系統(tǒng)、供水、供氣、制漿供漿系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)組成，認(rèn)真檢查各系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)場數(shù)量、完好及配套情況。4、檢查工程材料準(zhǔn)備情況主要檢查制備泥漿材料和制備漿液材料（本工程漿液為1: 1純水泥漿）的進(jìn)場、檢驗情況。5、檢查施工條件準(zhǔn)備情況主要復(fù)查施工現(xiàn)場的地下埋設(shè)物， 作好危險標(biāo)志，檢查現(xiàn)場施工臨時用水、電是否 引到工作面，場地是否平整，泥漿池是否挖好等。（二）、事中控制：1、 認(rèn)真檢查復(fù)核建筑物邊軸線、帷幕中心線、旋（擺）噴樁位線、開挖坡頂線、坡腳線以及相互之間的關(guān)系是否正確。2、 正式施工前必須試噴，通過試噴檢查樁位，核對地質(zhì)資料，確定正式施工的技術(shù)參數(shù)。3、 認(rèn)真檢查

17、鉆機(jī)就位偏差，檢查鉆機(jī)引孔垂直度，鉆機(jī)引孔垂直度偏差要求不大于1%4、 認(rèn)真檢查并記錄鉆機(jī)引孔深度，本工程要求引孔進(jìn)入砂層以下相對不透水層米，留米空孔沉渣。5、 經(jīng)常檢查深度批示器是否正確顯示，并根據(jù)施工場地標(biāo)高變化隨時調(diào)整零點位置。如果鉆桿長度發(fā)生變化，必須重新標(biāo)定樁長。6、 插管，百米鉆引孔后，應(yīng)拔出鉆桿，在此過程中保證不塌孔。插入旋噴 管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可以用較小的壓力邊下管邊射水。7、 噴射和復(fù)噴，認(rèn)真檢查起噴深度，并檢查噴漿時間、走漿時間是否需要 重新標(biāo)定。自下而上進(jìn)行噴射作業(yè)時，認(rèn)真檢查噴管的提速及轉(zhuǎn)速。本工程設(shè)計提 升速度要求土層不大于10CM/min,砂層不大于8

18、CM/min；噴管轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/min。8、 認(rèn)真檢查旋（擺）噴樁施工時的水壓、氣壓、漿壓等工藝參數(shù)，并隨時作好關(guān)于旋噴時間、用漿量、冒漿情況、壓力變化等情況記錄。根據(jù)設(shè)計的樁經(jīng)和 噴射范圍的要求，還可以采用復(fù)噴的方法擴(kuò)大加固范圍，在第一次噴射完成后，重 新將噴射管插入設(shè)計要求復(fù)噴位置，進(jìn)行第二次噴射。9、 隨時抽查旋（擺）噴樁施工時漿液的拌制質(zhì)量。該工程旋（擺）噴樁施工的噴射漿液為1: 1純水泥漿。10、 經(jīng)常檢查噴射施工有無斷漿、停漿現(xiàn)象。如出現(xiàn)斷漿，噴頭應(yīng)停止提升 或下陳而在原地攪拌，待恢復(fù)供漿后，退回米再噴漿攪拌。如因故障水泥漿拌制后 停止時間超過3小時，須廢棄不得再作為制樁使用。11

19、、 停噴，旋噴管提升到設(shè)計標(biāo)高頂部后， 即可停止噴射。將旋噴管逐節(jié)卸 下進(jìn)行沖洗。一次下沉的旋噴管可以不必拆卸， 直接在噴漿的管路中泵送清水即可 達(dá)到清洗的目的。（三）、事后控制：1、 旋（擺）噴高壓注射灌漿在地下施工，屬于隱蔽工程，其質(zhì)量控制除事 中控制外，還必須進(jìn)行事后質(zhì)量檢驗。旋（擺）噴樁止水帷幕工程的檢驗項目及方 法有開挖檢查、滲透試驗兩種。2、 開挖檢查，對于淺層的固結(jié)體進(jìn)行檢驗時，一般采用比較直觀的開挖檢驗方法，這可檢查加固體的形狀和加固范圍的大小，也可對固結(jié)體取樣，進(jìn)行必要 的強(qiáng)度試驗。3、 滲透試驗，通過現(xiàn)場滲透試驗，確定防滲帷幕的整體的抗?jié)B性能。 在地下水位較高的地區(qū)，滲透試

20、驗一般采用抽水法進(jìn)行。五、綜合效果評價該項目旋（擺）噴樁止水帷幕工程的施工效果情況，經(jīng)基坑開挖實際檢驗，實際 噴射直徑大于設(shè)計噴射直徑。噴漿固結(jié)體密實、成形良好，外觀基本規(guī)則、交圈厚度足 夠、起到了預(yù)期的止水效果，經(jīng)水位觀測，帷幕內(nèi)外地下水位差保持在5-6米。人工挖孔樁施工期間只利用樁孔間相互抽水， 而未采取降水措施，保證了雨季施工挖孔樁施 工進(jìn)度和質(zhì)量，確保了周圍建筑物和基坑的安全。地下室主體和防水施工期間，基坑基 本保持較干燥的狀態(tài)，為施工創(chuàng)造了便利條件。六、幾點體會：1、旋（擺）噴樁施工前，認(rèn)真審核旋（擺）噴樁各項施工參數(shù)設(shè)計至為重要。應(yīng)結(jié)合 旋噴機(jī)械性能參數(shù)、場地土層地質(zhì)情況、地下水分布及水位情況綜合考慮確定旋（擺）噴機(jī)械的水壓、氣壓、漿壓、設(shè)計