高壓旋噴樁在武漢某深基坑工程中的應用

劉濤，童振威，盧希

(1.武漢市測繪研究院，湖北武漢 430022； 2.武漢市昌廈基礎工程有限責任公司，湖北武漢 430022；3.吉安市建筑設計院，江西吉安 343000)

高壓旋噴樁在武漢某深基坑工程中的應用

劉濤1?，童振威2，盧希3

(1.武漢市測繪研究院，湖北武漢 430022； 2.武漢市昌廈基礎工程有限責任公司，湖北武漢 430022；3.吉安市建筑設計院，江西吉安 343000)

以武漢某深基坑工程為例，詳細介紹了高壓旋噴樁的施工工藝以及施工中存在的問題。基坑開挖后，基坑止水帷幕側(cè)基本無滲漏點，止水效果良好，保證了基坑及周邊建筑的物的安全。

深基坑；高壓旋噴樁；止水帷幕；應用

1 前 言

高壓旋噴樁是高壓噴射注漿法地基處理中的一種，就是利用鉆機等設備，把安裝在注漿管底部側(cè)面的特殊噴嘴置入土層預定深度后，用高壓泥漿泵等裝置，以20 MPa左右的壓力把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞土體，同時借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升運動，使?jié){液與土體攪拌混合，經(jīng)一定時間的凝固，在土中形成固結(jié)體[1]。該技術(shù)從上世紀70年代從日本引進，后逐步在我國建筑領(lǐng)域得到推廣。

本文以武漢某采用高壓旋噴樁做止水帷幕的深基坑為例，詳細介紹高壓旋噴樁的施工工藝與施工中存在的問題?；娱_挖表明，高壓旋噴樁所形成的止水帷幕起到了很好的止水效果，是一種值得推廣采用的側(cè)壁止水方式。

2 工程概況

武漢某工程總用地面積7 440 m2，為一棟25層綜合樓組成。地下室形狀呈扇形，基坑周長約264 m，面積約3 931 m2，開挖深度8.7 m～11.7 m。該基坑周邊環(huán)境較復雜，現(xiàn)有建(構(gòu))筑物、道路管線距地下室外墻軸線的距離如表1所示?；悠矫嬉妶D1所示。

基坑周邊環(huán)境說明 表1

圖1 基坑平面布置圖

3 地質(zhì)及水文概況

3.1 地質(zhì)情況

擬建場地地勢較平坦，勘探點孔口高程一般在24.02 m～24.95 m之間，屬于漢江一級階地地貌形態(tài)。

根據(jù)巖土勘察報告，與基坑工程有關(guān)的巖土層自上而下分布為:

(1)雜填土:層厚0.4 m～3.2 m，主要以建筑垃圾混粉質(zhì)粘土組成，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)松散。局部地段底部為塘泥。

(2-1)粉質(zhì)粘土夾粉土:層頂埋深0.0 m～3.2 m，層厚1.6 m～5.3 m，含鐵、錳氧化物及少量云母片，夾有少量粉土，光澤稍亮。

(2-2)粉質(zhì)粘土:層頂埋深4.0 m～6.4 m，層厚為2.2 m～4.2 m，含少量鐵錳氧化物。

(2-3)粉質(zhì)粘土:層頂埋深4.8 m～10.1 m，層厚為1.1 m～3.8 m，含少量鐵錳氧化物，干強度稍高。

(2-4)粉質(zhì)粘土:層頂埋深3.4m～11.2m，層厚為0.7m～7.5m，含少量鐵錳氧化物，局部含有少量有機質(zhì)。

(3-1)粉質(zhì)粘土粉砂互層:層頂埋深9.5 m～15.0 m，層厚為1.2 m～4.7 m，粉粒含量高，千層餅狀，光澤較暗，韌性差，干強度稍高。

(3-2)粉細砂:層頂埋深13.2 m～17.0 m，層厚為3.6 m～9.4 m，含云母片、石英、長石。

3.2 水文情況

擬建場地位于長江沖積一級階地，地下水類型包括上層滯水和孔隙承壓水。

上層滯水主要賦存于(1)層人工填土和(2-1)層粉土層中，主要接受大氣降水和地表排水的滲透補給，無統(tǒng)一自由水面，水量受季節(jié)、周邊排泄條件直接影響。

孔隙承壓水賦存于(3)單元過渡性土層、砂土層及中粗砂混礫卵石層中，與長江水體及區(qū)域承壓水體聯(lián)系密切，水量豐富，水位標高一般在14.0m～17.0m。

4 支護及止水方案簡介

由于本工程地下室呈一交規(guī)則扇形，考慮到出土的便捷性以及基坑平面特點，采用圓環(huán)形排樁+混凝土內(nèi)支撐的支護體系。

由水位情況可知，本基坑地下水主要包括上層滯水和承壓水?？紤]到攪拌樁的經(jīng)濟性，并對防止上層滯水流入基坑有很好的效果，故對上層滯水采取一排攪拌樁進行防水隔滲，樁徑500mm，間距350mm。由于孔隙承壓水主要賦存在(3-1)以下的土層，(2-2)和(2-3)土層較好，可以作為隔水層考慮，不需隔滲處理。所以下部隔滲只需對基底附近的(3-1)承壓水層進行處理，與攪拌樁相比，高壓旋噴樁成樁效果良好，有很好的密實性，并與支護樁搭接很完好，加固深度較深，場地條件要求低。同時，由于本基坑周邊環(huán)境的限制，例如西側(cè)煤氣管道距離支護樁邊僅1m，東南側(cè)住院部距離支護樁邊僅1.5m，無法進行粉噴樁施工。綜合以上考慮，故在基坑設計中，下部承壓水的隔滲選取了高壓旋噴樁與護坡樁相互搭接形成止水帷幕(如圖2所示)，這樣才能提高周邊構(gòu)、建筑物的安全性，體現(xiàn)合理性。

圖2 高壓旋噴樁布置圖

經(jīng)過反復的研究論證，決定采用二重管旋噴進行處理，以達到設計700 mm樁徑。

5 高壓旋噴樁止水方案的施工

5.1 工藝流程

高壓旋噴樁注漿法施工順序如圖3所示。

圖3 高壓旋噴樁施工程序圖

5.2 施工工藝

(1)施工準備:正式進場施工前，進行管線調(diào)查后，利用小挖機清除護坡樁樁頂以上的土方，能方便找出樁位點的大概位置；同時合理布置施工機械、輸送管路和電力線路位置，確保施工場地的“三通一平”。用全站儀測定旋噴樁施工的控制點，埋石標記，經(jīng)過復測驗線合格后，用鋼尺和測線實地布設樁位，并用竹簽釘緊，一樁一簽，保證樁孔中心移位偏差小于50 mm。

(2)引孔鉆機就位:根據(jù)地勘報告，鉆孔過程需穿越較堅硬的土層，故在噴漿之前先采用100型鉆機進行引孔，讓其更好地得到加固土體的效果。依據(jù)設計進行放線定位，將鉆機移至設計的孔位上(孔位誤差不得大于5 cm)，使其鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置。

(3)鉆孔:引孔過程中需根據(jù)樁基的平衡、電流數(shù)值的突變確定土厚硬層的位置與深度，以便為注漿提供參考。

(4)注漿機就位:待引孔機移位后，注漿機就位，開始噴漿前，檢查好高壓設備和管路系統(tǒng)是否正常，噴嘴是否暢通，檢查無誤后方可施工噴漿。

(5)噴漿:待注漿機鉆至設計孔底高程后，開始噴漿，一邊提鉆一邊旋噴，根據(jù)不同土層，設置不同的提升參數(shù)，直至設計樁頂標高停止噴漿。

(6)沖洗:在提鉆桿的過程中，每提一節(jié)鉆桿，應立即用清水清洗干凈，管內(nèi)不得殘存水泥漿，待噴射完畢后，再把泥漿泵和軟管內(nèi)的水泥漿液全部清除。

(7)移位:完成上述工序后，就將準備下一個孔位的施工，將鉆機等設備移位。

5.3 施工中存在的問題及解決辦法

(1)旋噴點位的對中問題:本工程的重點是保證高壓旋噴樁的定位位置處于兩根支護樁中心，以保證高壓旋噴樁和支護樁間的搭接，避免出現(xiàn)滲漏點。這樣，在支護樁施工完成后，應先用小反鏟將支護樁頭開挖出來，局部由于回旋鉆施工導致樁頭相連的地方還需要用液壓挖掘機裝上破碎錘將樁頭浮漿清除，然后利用100型鉆機全程引孔，保證旋噴點位的準確性。

(2)壓力上不去:在實際施工過程中，很常見的一種現(xiàn)象就是注漿壓力值始終達不到設計所要求的壓力值，這其中的原因可能是安全閥和管路安接頭處密封圈不嚴或破損而有泄漏現(xiàn)象、泵閥損壞，油管破裂漏油以及安全閥的安全壓力過低，或吸漿管內(nèi)留有空氣或密封圈泄漏。針對以上的情況，處理的措施有:根據(jù)現(xiàn)場實際情況，應立即下令停止噴漿，對機器做一次檢查，經(jīng)檢查后壓力自然上升，并以清水進行調(diào)壓試驗，以達到所要求的壓力為止。

(3)固結(jié)體強度不均勻、縮頸:產(chǎn)生此類問題原因可能有在選擇施工機械與噴射方法時沒有結(jié)合現(xiàn)場實際的地質(zhì)情況；在噴漿過程中出現(xiàn)中斷施工的情況；提管速率與旋轉(zhuǎn)速率適配不當，造成固結(jié)體直接有大有小，漿量有多有少；穿過較硬的粘性土，容易產(chǎn)生頸縮。處理這類問題的預防措施有:從現(xiàn)場實際情況考慮，選擇合理的施工機械和施工方法；盡量不要中斷施工工程，連續(xù)施工，注意施工設備的保養(yǎng)與維修；對現(xiàn)縮頸部位及底部不易檢查處進行定位旋轉(zhuǎn)噴射(不提升)或復噴的擴大樁徑辦法。

(4)冒漿的處理:在注漿過程中，冒漿現(xiàn)象很普遍，究其原因可能是沙層含水，對噴出的漿液起到了一個稀釋作用，被稀釋的漿液在高壓的作用下超出了樁體所承受的范圍，造成了一小部分的漿液就從樁底冒出來了。針對這一問題，可以采取的預防措施有降低噴射壓力、加快旋轉(zhuǎn)速度和提升速度和摻加速凝劑的方法，縮短漿液凝固時間，使?jié){液在預計的成樁范圍內(nèi)凝固。同時在樁體之間補加旋噴點，保證缺陷樁和相鄰旋噴樁之間的連接。

6 實施效果

該基坑于2007年5月23日進行開挖，2007年12月31日施工至結(jié)構(gòu)±0.000，該期間并未發(fā)現(xiàn)明顯的滲漏點，止水帷幕效果良好。為總包的施工創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境，施工質(zhì)量得到了很好保證。

7 結(jié) 語

深基坑支護應該充分考慮場地的地質(zhì)情況及周邊環(huán)境條件，有針對性地選擇安全可靠、經(jīng)濟合理、施工方便的支護方案[3]。本次工程的止水帷幕設計因地制宜，充分考慮地質(zhì)條件和周邊管線及建筑物等因素，采用樁間高壓旋噴樁止水帷幕，使基坑支護設計既安全又節(jié)省費用。實踐證明該工程所采用的高壓旋噴樁止水帷幕效果好、施工工效高、造價低，取得了很好的效率和效益。

[1] JGJ 79-2002.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ120-99.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 高大釗.深基坑工程[J].北京：機械工業(yè)出版社，2000，P46-53.

[4] DB42/159-2004.基坑工程技術(shù)規(guī)程[S].

[5] 劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

The App lication of High Pressure Jet Pile in a Deep Foundation Pit Engineering in W uhan

Liu Tao1，Tong Zhenwei2，Lu Xi3
(1.Wuhan Geomatic Institute Wuhan 430022，China； 2.Wuhan Changxia Foundation Engineering Co.，Ltd.Wuhan 430022，China； 3.Ji’an Institute of Architectural Design，Ji’an 343000，China)

By analyzing an example of a deep foundation pit engineering of Wuhan，this paper introduced the Construction technology and the existence of problem of high pressure jet pile.After the deep foundation was excavation，the side of waterproof curtain almost had no leakage；the effect of waterproof was good；the ensure that deep foundation and surrounding structures of the security.

deep foundation；high pressure jet pile；waterproof curtain；application

1672-8262(2013)02-167-03

TU753.3

B

2013—02—27

劉濤(1978—)，男，碩士研究生，主要從事巖土力學、地基處理和邊坡穩(wěn)定方面的技術(shù)工作。