高壓旋噴樁在深基坑圍護(hù)中的應(yīng)用

唐經(jīng)華

（武警水電第五支隊(duì)三大隊(duì)，江西 南昌 330096）

1 概述

在深基坑開挖中，常用的基坑圍護(hù)形式有灌注樁、鋼板樁和地下連續(xù)墻等。在地下水位較高的情況下，開挖深基坑必須同時(shí)解決好擋土和擋水兩方面的問題。當(dāng)采用灌注樁成排樁擋土?xí)r，則無法解決擋水問題。

旋噴樁是一種借助高壓噴射水泥漿形成的樁。其特點(diǎn)之一就是在其噴射加固范圍內(nèi)，如有灌注樁的話，旋噴樁可與已有的混凝土灌注樁緊密結(jié)合。利用旋噴樁的特點(diǎn)，可以采用灌注樁和旋噴樁相結(jié)合的圍護(hù)樁，即先施工保持一定間距的灌注樁，使灌注樁的間距小于旋噴樁的直徑，然后在灌注樁之間進(jìn)行旋噴，從而形成連續(xù)的灌注樁與旋噴樁組合擋土壁。也可以在不連續(xù)的灌注樁后施工一至二排連續(xù)的旋噴樁，形成聯(lián)合擋土壁。

這種組合圍護(hù)樁的特點(diǎn)是，以鋼筋混凝土灌注樁為主，抵抗土壓力產(chǎn)生的彎矩，而旋噴樁主要用于防滲，同時(shí)可增加圍護(hù)樁的整體強(qiáng)度。由灌注樁與旋噴樁組合的圍護(hù)樁，近幾年來已經(jīng)在我國的深基坑工程中得到較為廣泛的應(yīng)用，相比地下連續(xù)墻，此法造價(jià)相對(duì)較低。作為南昌市標(biāo)志性建筑之一的某大廈，在深基坑開挖工程也采用了旋噴樁與灌注樁的組合圍護(hù)樁，并取得了良好效果。

2 工程地質(zhì)條件

該大廈位于南昌市紅谷灘中心商務(wù)區(qū)，毗鄰贛江。由兩座塔樓及裙樓組成，其中主樓為60層，建筑高度236米；輔樓為24層，建筑高度115米；裙樓為5層，建筑高度26米。場地地處贛撫沖積平原區(qū)，場地原為水塘、菜地及水稻田，均已采用沖填砂進(jìn)行場地回填整平，地面高程在23.00m左右。

地層結(jié)構(gòu)由人工填土（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）、第三系新余群（Exn）組成。第四系松散層由①?zèng)_填土（結(jié)構(gòu)松散）、②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（軟～流塑狀）、③粉質(zhì)粘土（可塑，局部地段呈可～軟塑）、④細(xì)砂（飽和，松散）、⑤中砂（飽和，稍密）、⑥礫砂（飽和，中密局部稍密）、⑦圓礫（飽和，中密）組成，下伏基巖為砂礫巖與泥質(zhì)粉砂巖互層。

3 基坑圍護(hù)樁的設(shè)計(jì)

本工程基坑開挖深度約13.0m，基坑周邊距既有建筑物、城市道路等既有設(shè)施相對(duì)較近，且工程基坑邊坡自穩(wěn)性差。根據(jù)場地工程地質(zhì)條件及基坑規(guī)模，基坑開挖不宜采取降水放坡開挖方式，設(shè)計(jì)采取外擋內(nèi)排的截水支護(hù)開挖方案，即基坑外圍采用鉆孔灌注樁進(jìn)行支護(hù)，在支護(hù)樁中間進(jìn)行高壓旋噴使樁間土膠結(jié)，高壓旋噴樁與支護(hù)樁共同形成落底式截水帷幕進(jìn)行止水；支護(hù)樁嵌固段入中風(fēng)化巖層；高壓旋噴樁進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化基巖一定深度。鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)為單排，樁間距0.40m，采用單排旋噴樁進(jìn)行截水。旋噴樁的技術(shù)參數(shù)通過工藝性試樁確定。

4 工藝性試樁

高壓旋噴樁主要有單管法、二重管法和三重管法。根據(jù)當(dāng)?shù)匾酝こ虒?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在相似的工程地質(zhì)條件下，單管法高壓旋噴形成的樁徑一般為0.5～0.9m。單管法加固質(zhì)量較好，施工速度快，成本較低，樁體強(qiáng)度和樁徑完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。施工單位開工前進(jìn)行工藝性試樁，取得滿足設(shè)計(jì)要求的技術(shù)參數(shù)，經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)后用于正式施工。根據(jù)試樁所選用的主要技術(shù)參數(shù)如下：

噴射壓力：26～28 MPa

漿液比重：1.5g/cm3

噴嘴直徑：雙噴嘴，1.8～2.0 mm

提升速度：15～20cm/min

旋轉(zhuǎn)速度：20r/min

5 施工工藝

5.1 機(jī)具和設(shè)備

高壓噴射注漿的施工機(jī)械設(shè)備由地質(zhì)鉆機(jī)、旋噴提升臺(tái)車、攪拌機(jī)和高壓泥漿泵等組成。

5.2 工藝流程

鉆機(jī)就位。將鉆機(jī)放置在設(shè)計(jì)孔位上，使鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位的中心。同時(shí)鉆機(jī)就位后，必須作水平校正，使其鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置，以保證鉆孔偏斜率小于1%。

鉆孔。鉆孔方法很多，主要視地層中地質(zhì)情況、加固深度、機(jī)具設(shè)備等條件而定。由于場地沖填土多處埋藏孤石等障礙物，故施工中采用鉆噴分離方法，即用地質(zhì)鉆機(jī)預(yù)先造孔至設(shè)計(jì)孔深，然后將噴桿置入孔內(nèi)進(jìn)行旋噴作業(yè)。

插管。插管是將旋噴注漿管插入地層預(yù)定的深度。使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔完畢，必須拔出鉆具，并移走鉆機(jī)，換上旋噴管插入孔底深度。為防止泥砂堵塞噴嘴，在插管前可用透明膠帶纏繞幾圈將噴嘴包牢。

旋噴作業(yè)。當(dāng)旋噴管插入預(yù)定深度后，即可開始旋噴作業(yè)。噴漿開始時(shí)先在孔底原地旋轉(zhuǎn)噴漿1 分鐘，然后邊旋轉(zhuǎn)提升邊送漿，由下而上噴射至設(shè)計(jì)標(biāo)高。值班技術(shù)人員必須時(shí)刻注意檢查注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，并且隨時(shí)做好記錄。

沖洗。當(dāng)旋噴提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，旋噴即告結(jié)束。施工完畢應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管軟管內(nèi)的漿液全部排出。

移動(dòng)機(jī)具。把鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位鉆噴作業(yè)。

6 施工注意事項(xiàng)

樁位、樁斜和樁深的控制。鉆孔時(shí)必須同時(shí)控制好孔位和孔斜的偏差，以保證旋噴樁和灌注樁搭接良好。鉆孔的垂直偏差不超過1%，樁位偏差不大于50mm。同時(shí)樁底必須進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖一定深度，以達(dá)到止水效果。

鉆孔過程中遇到無法鉆進(jìn)情況時(shí)，要先根據(jù)芯樣判斷是否為灌注樁超徑、偏位或地下障礙原因，與設(shè)計(jì)、監(jiān)理人員共同研究變動(dòng)孔位和補(bǔ)樁方案，以保證樁體搭接效果。

預(yù)防樁體強(qiáng)度不均、縮頸。在噴漿過程中，嚴(yán)格控制旋噴壓力、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度和噴漿量等技術(shù)指標(biāo)。如果出現(xiàn)壓力驟降、驟升、不冒漿或冒漿量過大等異常情況，應(yīng)及時(shí)查明原因，及時(shí)采取復(fù)噴等補(bǔ)救措施。

消除凹穴現(xiàn)象。凝固過程中由于漿液析水作用，造成在固結(jié)體頂部出現(xiàn)一個(gè)凹穴。凹穴的深度隨土質(zhì)、漿液的析出性、固結(jié)體的直徑和全長等因素而不同，一般深度在0.3～0.5m之間。這種凹穴現(xiàn)象，對(duì)于防滲堵水是極為不利的，必須直接從旋噴孔中再次注入漿液填滿凹穴為止。

7 效果檢驗(yàn)

至施工結(jié)束共完成401 根旋噴樁。齡期達(dá)到后基坑開挖至地面以下6m 高程，暴露樁體部分時(shí)發(fā)現(xiàn)因灌注樁或旋噴樁樁位偏差過大，有33 根旋噴樁與灌注樁未形成有效膠結(jié)。為保證將來地下水位線以下基坑開挖的安全，對(duì)搭接不良的部位進(jìn)行了補(bǔ)噴施工。

基坑繼續(xù)開挖至地下水位線以下高程時(shí)，圍護(hù)樁間只發(fā)現(xiàn)5個(gè)滲水點(diǎn)，滲流量均較小，不影響基坑的安全，旋噴樁止水達(dá)到了良好效果。

8 結(jié)語

旋噴樁樁徑能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求、灌注樁和旋噴樁樁位的精確控制都是施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，樁位出現(xiàn)較大偏差或旋噴樁樁徑過小都會(huì)造成在灌注樁與旋噴樁之間形成空隙，將直接影響止水效果。建議鉆孔前加強(qiáng)樁位的測量放樣精度和復(fù)核，旋噴過程嚴(yán)格按技術(shù)參數(shù)施工，同時(shí)施工條件允許時(shí)可將基坑開挖到露出灌注樁樁頭高程時(shí)再進(jìn)行旋噴施工，這樣可提高旋噴樁與灌注樁的有效搭接率，防滲效果更好。

根據(jù)地質(zhì)條件和工程環(huán)境選擇適宜的圍護(hù)樁形式是深基坑支護(hù)成功與否的關(guān)鍵因素，該工程使用高壓旋噴樁有效地達(dá)到了止水的目的，在實(shí)踐中再次證明了高壓旋噴樁工藝的可靠性和適用性，對(duì)該地區(qū)相似深基坑圍護(hù)工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]葉書麟.地基處理工程實(shí)例應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[2]王志彬.復(fù)雜環(huán)境下的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工[J].四川建材,2009,35(5).