高壓旋噴樁做止水帷幕在深基坑工程中的應(yīng)用

□文/孫國潤 孫 越

高壓旋噴樁做止水帷幕在深基坑工程中的應(yīng)用

□文/孫國潤 孫 越

文章以海河隧道工程為例，介紹高壓旋噴樁在止水帷幕施工中的應(yīng)用，主要介紹施工工藝，工藝控制，可能出現(xiàn)問題的處理方法等。

深基坑；高壓旋噴；止水帷幕

1 工程概述

1.1 工程概況

中央大道海河隧道工程全長4 132.291 m，由于隧道走向設(shè)有3.5%的縱坡且線路較長，需要分段施工。因此在隧道橫斷面多處設(shè)立高壓旋噴樁成樁止水帷幕，從而滿足深基坑開挖要求。

高壓旋噴樁成樁施工操作簡單，可最大限度地展開施工作業(yè)面，提高工程質(zhì)量，加快工程進度，節(jié)省人工，保證安全生產(chǎn)、文明施工并根據(jù)工程需要，可同時開展多個鉆機進行施工提高了基坑止水和降水質(zhì)量,保證了基坑開挖的進度。

1.2 工程地質(zhì)條件

人工填土層。為雜填土，厚0.50～3.10 m，層底標高 1.98～0.54 m。

新近沉積層。主要以粘性土為主。粉質(zhì)粘土、粘土，厚 0.90～2.60 m，層底標高 -0.13～-1.48 m。

第Ⅰ海相層。為海相沉積，主要含有粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、淤泥質(zhì)土。第一亞層：粘土、粉質(zhì)粘土，厚1.00～3.00 m，層底標高 -1.23～-4.42 m。第二亞層：軟土，主要為淤泥質(zhì)土，局部含粉質(zhì)粘土夾層，厚3.90～6.80 m，層底標高-6.26～-11.12 m。第三亞層：主要以粘土為主，局部含粉質(zhì)粘土、粉土夾層，厚4.20～12.00 m，層底標高 -10.80～-18.48 m。

第Ⅱ～Ⅲ陸相層。主要為河流相沉積，頂部含有少量湖沼相沉積，主要含有粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、細砂。第一亞層：粉質(zhì)粘土，厚2.00～10.10 m，層底標高-17.69～-26.73 m。第二亞層：粉土，厚2.10～9.50 m，層底標高-21.11～-28.36 m。第三亞層：粉砂、細砂，厚 2.00～13.40 m，層底標高 -30.36～-32.54 m。

根據(jù)JTJ 064—98《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，場地環(huán)境類型為Ⅱ類。場地標準凍結(jié)深度0.6 m。

2 施工工藝流程

施工程序見圖1。

3 操作要點

1）鉆機就位。噴射注漿施工的第一道工序就是將使用的鉆機安置在設(shè)計的孔位上，使鉆桿頭對準孔位中心。同時為保證鉆孔達到設(shè)計要求的垂直度，鉆機就位后，必須做水平校正，使其鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置。噴射注漿管的允許傾斜度≯1.5%。

2）射水試驗。鉆機就位后，首先進行低壓射水試驗，以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。

3）泥漿制備。泥漿按水灰比1∶1，在泥漿攪拌機進行攪拌，攪拌要充足并經(jīng)兩次過濾后以備使用。漿液宜在旋噴前1 h內(nèi)配制。

4）鉆孔。目的是為將噴射注漿管插入預(yù)定的地層中。鉆孔的垂直度偏差≯1.5%，樁位偏差≯50 mm。鉆進過程中，旋轉(zhuǎn)速度20 r/min，提升速度150～300 mm/min。

5）插管。將噴射注漿管插入地層預(yù)定的深度，插管與鉆孔兩道工序合二而一，即鉆孔完畢，插管作業(yè)同時完成。鉆進過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊噴水邊插管，水壓力一般不超過1 MPa。如壓力過高，易造成孔壁坍塌。

6）噴射注漿。當噴射注漿管插入預(yù)定深度后，由下而上進行噴射注漿，待水泥漿從孔底冒出地面后，再一邊提升一邊進行噴射注漿，由下而上進行旋噴。當旋噴至樁頂設(shè)計標高時，停止提升繼續(xù)噴漿30 s，旋噴過程中應(yīng)嚴格按照設(shè)計與試樁參數(shù)進行施工，注漿管分段提升的搭接長度≮100 mm。旋噴過程中發(fā)生故障時，應(yīng)停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即進行檢查，排除故障；如發(fā)現(xiàn)有漿液噴射不足，影響樁體的設(shè)計直徑時，應(yīng)進行復(fù)核。必須時刻注意檢查漿液初凝時間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等是否符合設(shè)計要求，隨時做好記錄。當漿液初凝時間超過20 h時，應(yīng)及時停止使用該水泥漿。

高壓旋噴樁注漿壓力＞20MPa，流量80～120L/min，噴嘴直徑2～3 mm，噴嘴個數(shù)1個。

7）沖洗。施工完畢，應(yīng)迅速拔出注漿管，為防止?jié){液凝固收縮影響樁頂高程，必要時可在原孔位采用冒漿回灌或二次注漿等措施并把注漿管等機具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)、機內(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、注漿管內(nèi)的漿液全部排除。

8）樁機移位。待旋噴樁機注漿管全部提出地面后，應(yīng)先關(guān)閉電機，然后將樁機移至新的樁位。

4 施工中的注意事項

1）高壓旋噴樁施工前，應(yīng)通過試噴試驗，確定不同土層旋噴樁的水泥摻量及水灰比、高壓噴射施工技術(shù)參數(shù)等。

2）旋噴機就位時機座要平穩(wěn)，立軸或轉(zhuǎn)盤要與孔位對正，傾角與設(shè)計誤差一般≯0.5°。

3）噴射注漿前要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)。設(shè)備的壓力和排量必須滿足設(shè)計要求，管路系統(tǒng)的密封圈必須良好，各通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物。在插管旋噴過程中，要防止噴嘴被泥砂堵塞，漿液壓力和流量必須符合設(shè)計值，一旦堵塞，要拔管清洗干凈，再重新插管和旋噴。插管時應(yīng)采取邊射水邊壓力控制在1 MPa，高壓水噴嘴要用塑料布包裹，以防泥土進入管內(nèi)。

4）在配比水泥漿液時，宜采用飲用水，不得采用污水、地下水。

5）高壓水泥旋噴樁施工過程中，攪拌時間超過4 h的水泥漿不宜使用，根據(jù)具體情況，需要時可采取復(fù)噴施工。施工時應(yīng)超噴50 cm。

6）鉆機就位后，應(yīng)進行水平和垂直校正，鉆桿應(yīng)與樁位一致，偏差應(yīng)在允許范圍以內(nèi)，以保證樁垂直度正確。

7）在噴射注漿過程中，應(yīng)觀察冒漿的情況，以及時了解土層情況，噴射注漿的大致效果和噴射參數(shù)是否合理。采用單管或一重管噴射注漿時，往往有一定數(shù)量的土粒隨著一部分漿液沿注漿管壁冒出地面，如冒漿量小于注漿量20%，可視為正?，F(xiàn)象，超過時，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)的措施。通常冒漿量過大是有效噴射范圍與注漿量不適應(yīng)所致，可采取提高噴射壓力，適當縮小噴嘴孔徑，加快提升和旋噴速度等措施，來減少冒漿量；不冒漿大多是地層中有較大空隙所致，可采取在漿液中摻加適量的速凝劑，縮小固結(jié)時間或增大注漿量，填滿空隙，再繼續(xù)正常旋噴。

8）鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升應(yīng)連續(xù)進行，不得中斷；拆卸鉆桿伸入下節(jié)有100 mm以上的搭設(shè)長度，以免樁體脫節(jié)。鉆機發(fā)生故障，應(yīng)停止提升鉆桿和旋噴，以防斷樁并應(yīng)立即檢修排除故障；為提高樁的承截力，在樁底部1 m范圍內(nèi)應(yīng)適當增加旋噴時間。

5 結(jié)語

從挖出的槽壁觀察，灌注樁之間緊密咬合，旋噴樁將水泥和土融為體，表皮呈水泥灰色，與周邊的土體顏色完全不一樣，表面致密，呈圓弧形狀，用鏨子或洋鎬在旋噴樁上鏨擊時，不易撬動樁身，施工過程中槽壁上僅有幾處洇濕，未發(fā)現(xiàn)有水流出的現(xiàn)象。實踐證明高壓旋噴樁形成止水帷幕有很好地止水作用。

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□孫 越/天津市地下鐵道集團有限公司。

TU753

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1008-3197（2012）06-28-02

2012-10-22

孫國潤/男，1953年出生，高級工程師，天津安恒建設(shè)工程咨詢有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。