高壓噴射注漿在基坑止水帷幕施工中的應(yīng)用

高壓噴射注漿在基坑止水帷幕施工中的應(yīng)用蕭儉廣建筑物基坑開挖時(shí)，傳統(tǒng)的方法是采用井點(diǎn)降水的施工方法，如果降水的效果不理想時(shí)，將會(huì)使臨近的建筑物基礎(chǔ)下的土體隨降水水流流動(dòng)而損失，甚至掏空，隨著降水的時(shí)間及深度增加，有可能破壞臨近建筑物的基礎(chǔ)，導(dǎo)致建筑物開裂、傾斜，甚至釀成安全事故及造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這種破壞和損失是否可以避免呢？隨著施工技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，越來越多的基坑施工，尤其是周圍建筑物多、管線復(fù)雜、面積大、降水效果不佳的基坑一般都少采用井點(diǎn)降水的施工方法，轉(zhuǎn)而采用高壓噴射注漿止水帷幕的施工方法。高壓噴射注漿止水帷幕，就是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定的深度后，以20-40Mpa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層。當(dāng)能量大、速度和脈動(dòng)狀的射流，其動(dòng)壓大于土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，土顆粒便從土層中剝落下來。一部分細(xì)顆粒隨漿液或水冒出地面，其余土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等力的作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律地重新排列。漿液凝固后，便在土層中形成一個(gè)固結(jié)體。由多個(gè)高壓噴射注漿固結(jié)體形成帷幕，可以用來作為將地下水體隔離在一側(cè)的一種止水施工方法。這種施工方法可以將水隔離在基坑以外，從而保證了原有建筑物基礎(chǔ)下土體的穩(wěn)定性，亦保證了基礎(chǔ)的穩(wěn)定。xx花園擬建3棟結(jié)構(gòu)形式為框剪結(jié)構(gòu)、地上33層、地下2層、建筑面積約90000m2的高層商住樓?；用娣e約10500m2，南北長(zhǎng)約150m，東西寬約70m，基坑設(shè)計(jì)深度為9.8m，低于地下水位7.6-8.0m，基坑邊坡支護(hù)采用噴錨支護(hù)?；?xùn)|側(cè)為5棟多層建筑物，距基坑邊緣不足5m；南側(cè)為xxx花園，距基坑邊緣約12m；西側(cè)為高層商城，距基坑邊緣約18m；北側(cè)為高層xxx大廈，距基坑約20m?；幽?、西北側(cè)為樁基礎(chǔ)工程，持力層為強(qiáng)風(fēng)化層，東側(cè)為Ф400的灌注樁基礎(chǔ)，持力層為礫粉質(zhì)粘土層，基礎(chǔ)埋深約10左右。這就要求必須保證周圍建筑物地基的穩(wěn)定性，而不能采用傳統(tǒng)的井點(diǎn)降水施工方法。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，確定采用高壓旋噴、擺噴施工方法施工，來確?；铀闹芙ㄖ锶f無一失。一、地質(zhì)概況經(jīng)地質(zhì)鉆探勘察揭露表明，該工程的土層分布自上而下依次為：1、人工填土層（Qml）素填土：主要以粘性土為主，混30%以上硬顆粒，局部見0.5m左右的埋藏植物層，成分以粗砂為主，混粘性土及植物根須。該層密實(shí)程度不均，層厚0.6-5.8m。2、第四紀(jì)沖洪積層（Qal+pl）（1）粘土：具斑狀結(jié)構(gòu)，含少量砂礫。稍濕-濕，可塑-硬塑。層厚0.6-7.3m，N63.5=13。（2）礫砂：石英質(zhì)，混少量粘性土。飽和，稍密。層厚2.3-4.5m。該層中夾有灰黑色含砂軟塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)粘土透鏡體。N63.5=9。3、第四紀(jì)殘積層（Qel）礫質(zhì)粘土：系下伏基巖風(fēng)化殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)尚可辨，含20-30%石英粒，稍濕-濕，局部很濕，可塑-硬塑，底部堅(jiān)硬。層厚3.2-18.1m。N63.5=19。二、施工方案的確定根據(jù)地質(zhì)資料顯示，第四紀(jì)沖洪積層中的粘土層，該層滲透系數(shù)小，止水效果好，在東側(cè)部分地段存在淤泥質(zhì)粘土，西南角有已建D座化糞池及復(fù)雜的管線，不能放坡（邊坡采用人工挖孔樁支護(hù)）。最后確定華強(qiáng)花園ABC座基坑止水帷幕必須設(shè)置在基坑底0.5-1.5m以下，采用三重管法旋噴和擺噴相結(jié)合的施工方案。1、總體采用擺噴施工方案（1）設(shè)計(jì)參數(shù)：基坑?xùn)|、西、西南角及北側(cè)：在距離基坑底邊線向外平移2.7m（北側(cè)為0.9m），設(shè)計(jì)高壓擺噴樁一排，樁間距1.3m，擺噴角度15º（西南角處為120º），全長(zhǎng)實(shí)樁，帷幕入基坑底0.5-1.5m。2、局部地質(zhì)條件較差、無法放坡等處采用旋噴施工方案，以增強(qiáng)帷幕的抵抗力。（1）設(shè)計(jì)參數(shù)：基坑南側(cè)及東北角：在距基坑底邊線0.4m設(shè)計(jì)高壓旋噴樁一排，樁徑1.0-1.1m，樁距0.9m，帷幕入基坑底0.5-1.5m，樁芯插入Ф600*5鋼管通長(zhǎng)。三、施工技術(shù)參數(shù)的確定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)（高壓擺噴3孔，旋噴2孔）效果，確定以下施工技術(shù)參數(shù)：高壓擺噴施工技術(shù)參數(shù)序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值單位備注1高壓水≥35MPa

2空氣壓力0.7MPa

3水泥漿壓力1.0MPa

4水灰比1.0

5提升速度8-10cm/min

6噴嘴直徑2.5（兩只）mm

7填加劑（三乙醇醇胺）0.3‰

8水泥用量525kg/m

四、高壓噴射注漿施工（采用三重管法施工）1、主要機(jī)具序號(hào)機(jī)具名稱單位數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1三重管套（m）3（75）Φ76mm兩套用于擺噴，一一套用于旋旋噴2空壓機(jī)臺(tái)114m3

3高壓柱塞泵臺(tái)23D2—SZ

4泥漿泵臺(tái)2BW—250

五、帷幕止水效果基坑土方開挖時(shí)，觀察到帷幕內(nèi)基坑無水痕，開挖順利，充分表明帷幕無缺口，施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。在基坑的施工過程中和完成樁基礎(chǔ)后，對(duì)整個(gè)基坑進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的沉降觀測(cè)。據(jù)沉降觀測(cè)資料匯總顯示，基坑位移一般為1-4mm，累計(jì)最大位移18.8mm；沉降一般為0-±2mm，累計(jì)最大沉降為-27mm；表明基坑周圍各建筑物沒有受到基坑施工的影響?？梢姼邏簢娚渥{止水帷幕工程質(zhì)量?jī)?yōu)良。閱讀：9次單管旋噴注漿法的施工控制張斌簡(jiǎn)介：高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。根據(jù)注漿設(shè)備和注漿管的不同，可分為：?jiǎn)喂芊ā㈦p管法和三管法；根據(jù)噴射方式的不同，可分為：旋噴、定噴和擺噴；加固形狀可分為：圓柱狀、壁狀、條狀和塊狀。其中單管旋噴注漿法是高壓噴射注漿法的主要類型之一，在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛，這里側(cè)重介紹。關(guān)鍵字：高壓噴射注漿法,單管旋噴注漿法,施工控制一、前言高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。根據(jù)注漿設(shè)備和注漿管的不同，可分為：?jiǎn)喂芊ā㈦p管法和三管法；根據(jù)噴射方式的不同，可分為：旋噴、定噴和擺噴；加固形狀可分為：圓柱狀、壁狀、條狀和塊狀。其中單管旋噴注漿法是高壓噴射注漿法的主要類型之一，在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛，這里側(cè)重介紹。單管旋噴注漿法是利用鉆機(jī)等設(shè)備，把安裝在注漿管（單管）底部側(cè)面的特殊噴咀，置入巖土層預(yù)定深度后，使用高壓注漿泵，以20MPa以上的壓力，把漿液（水泥漿）從噴咀中噴射出去切割破壞土體，同時(shí)借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，使?jié){液與切割下來的土體攪拌混合，經(jīng)過一定時(shí)間凝固后，在土層中形成圓柱狀的水泥土固結(jié)體，又稱為單管旋噴樁。如何有效地控制單管旋噴法的成樁質(zhì)量，確保地基處理的效果是我們?cè)诠こ虒?shí)踐中不斷探索的一個(gè)課題。二、設(shè)備選型單管旋噴注漿法使用的主要設(shè)備是高壓注漿泵、旋噴鉆機(jī)、注漿管（底部帶噴咀）、輸漿管等。1、高壓注漿泵是關(guān)鍵的設(shè)備，通過它的高壓才能使?jié){液切割土體，達(dá)到要求的噴射范圍，形成一定直徑的樁體。目前國(guó)內(nèi)多采用天津市聚能高壓泵廠、沃特泵業(yè)有限公司、通潔高壓泵制造有限公司生產(chǎn)的專用旋噴高壓注漿泵，型號(hào)有XPB—90、GZB—40A、GPB—90等。2、旋噴鉆機(jī)主要作用是把注漿管（底部帶噴咀）送到設(shè)計(jì)深度，滿足設(shè)計(jì)要求的提升和旋轉(zhuǎn)注漿管。目前國(guó)內(nèi)多采用江蘇無錫探礦機(jī)械總廠、重慶探礦機(jī)械廠等生產(chǎn)的鉆機(jī)，經(jīng)過一定的改進(jìn)而成，型號(hào)有XP—30、G—2A、MGJ—50等。3、輸漿管為內(nèi)徑Φ21的橡膠鋼絲軟管或內(nèi)徑Φ21的鋼管，能夠承受45MPa以上的壓力。它的主要作用是連接高壓泵與旋噴鉆機(jī)，輸送漿液。4、注漿管一般使用Φ42或Φ50鉆桿，底部帶有特制的噴咀，噴咀直徑為一般為2.0mm—3.0mm，實(shí)際多采用2.3mm—2.5mm。三、施工控制1、試樁及施工參數(shù)的確定施工前應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料，結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或試驗(yàn)性施工，即試樁。只有通過試樁，才能檢驗(yàn)施工設(shè)備是否滿足設(shè)計(jì)要求，才能確定施工參數(shù)及施工工藝。在試樁時(shí)注意以下幾個(gè)方面：（1）成孔時(shí)判斷處理區(qū)地層情況是否與設(shè)計(jì)資料一致；（2）初定幾組不同的施工參數(shù)，進(jìn)行三根以上的試樁；（3）當(dāng)涂層中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或有較高含量的有機(jī)質(zhì)時(shí)，以及地下水流速過大等，必須通過試樁確定其適用性；試樁完成經(jīng)過一定時(shí)間（七天以上）后，可以開挖一定深度進(jìn)行樁體外觀檢查，測(cè)量樁徑，同時(shí)在樁體上取芯，進(jìn)行無側(cè)限抗壓試驗(yàn)，獲取抗壓強(qiáng)度值。從實(shí)測(cè)樁徑、抗壓強(qiáng)度值中選取滿足設(shè)計(jì)要求的一組施工參數(shù)，包括注漿壓力、提升、旋轉(zhuǎn)速度、漿液水灰比等。2、施工工藝方面的控制（1）鉆機(jī)就位、成孔：鉆機(jī)就位應(yīng)準(zhǔn)確，偏差不大于50mm；成孔時(shí)保持成孔的垂直度，不大于1.5%；成孔深度必須滿足設(shè)計(jì)要求。（2）漿液配制攪拌：為了保證漿液的濃度，應(yīng)當(dāng)采用二次攪拌配制漿液，即在第一只攪拌桶中按確定的水灰比配制并攪拌水泥漿液。攪拌3-5分鐘后放入第二只攪拌桶中待用。禁止采用一只攪拌桶，一邊配漿一邊抽漿，否則難以控制漿液水灰比。在實(shí)際施工時(shí)，還可以使用比重計(jì)隨時(shí)測(cè)量漿液比重。如水灰比1:1的水泥漿液比重為1.49；水灰比0.75:1的水泥漿液比重為1.62；水灰比1.5:1的水泥漿液比重為1.37。（3）下注漿管、噴射注漿：注漿管必須下到成孔深度（即設(shè)計(jì)深度），噴射注漿時(shí)注漿壓力、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、漿液水灰比必須按照經(jīng)過試樁后確定的施工參數(shù)值，由下而上地進(jìn)行。噴射管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于100mm。（4）沖洗注漿管路、移置到下一孔位。3、注漿材料及注漿量的控制（1）注漿材料主要為水泥漿液，強(qiáng)度等級(jí)為32.5及以上的普通硅酸鹽水泥，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求加入適量的外加劑（如早強(qiáng)劑CaCl2、速凝劑水玻璃等）。（2）注漿量必須滿足設(shè)計(jì)要求，與設(shè)計(jì)樁徑、樁長(zhǎng)、樁體抗壓強(qiáng)度等有關(guān)，可以通過以下兩個(gè)公式計(jì)算，取二者之較大值作為旋噴漿液用量。按旋噴固結(jié)體的體積需要量計(jì)算：Q=3.14×D2×H×（1+B）/4(公式一)其中：Q—旋噴漿液用量（m3）；D—樁體直徑（m）；H—樁長(zhǎng)（m）；B—損失系數(shù)，可選用0.1—0.3。按旋噴工藝參數(shù)要求計(jì)算：Q=（H/V）×q×（1+B）(公式二)其中：Q—旋噴漿液用量（m3）；q—高壓注漿泵的排漿量（L/min）；H—樁長(zhǎng)（m）；B—損失系數(shù)，可選用0.1—0.3；V—注漿管提升速度(m/min)。根據(jù)旋噴漿液用量、漿液水灰比可以計(jì)算出樁體每米所需水泥用量。4、施工記錄施工記錄主要內(nèi)容為：工程名稱、樁編號(hào)、施工日期、注漿時(shí)間、注漿長(zhǎng)度（深度）、施工注漿各項(xiàng)參數(shù)等，應(yīng)當(dāng)如實(shí)記錄。一般采用《鐵路橋涵施工規(guī)范》（TB10203-2002）附錄J<旋噴樁施工記錄表>，該表較全面地反映了旋噴注漿的情況。也可以在此記錄表的基礎(chǔ)上，依據(jù)設(shè)計(jì)要求做出適當(dāng)調(diào)整。5、旋噴注漿異常情況的控制在高壓噴射注漿施工過程中，有一定數(shù)量的土粒，隨著一部分漿液沿著孔壁或注漿管管壁冒出地面，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，冒漿（主要含土粒、漿液）量小于注漿量20%為正?，F(xiàn)象，超過20%或不冒漿時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明原因并采取相應(yīng)的措施。6、當(dāng)處理既有建筑地基時(shí)的控制應(yīng)當(dāng)采用速凝漿液、跳孔注漿或?qū)ΨQ注漿、冒漿回灌等措施；必須對(duì)既有建筑進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，調(diào)整施工順序。7、質(zhì)量檢驗(yàn)方面的控制旋噴樁的質(zhì)量檢驗(yàn)?zāi)壳爸饕罁?jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202—2002）、《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10414—2003J285—2004），從以下兩個(gè)方面檢驗(yàn)：（1）、主控項(xiàng)目：水泥及外加劑質(zhì)量、水泥用量、樁體強(qiáng)