基坑止水帷幕優(yōu)化設(shè)計探討

李金星

摘 要：止水帷幕是利用水泥土（噴漿）攪拌樁相互咬合而成的封閉交圈的帷幕，它的主要作用是阻擋帷幕以外的地下水。本文結(jié)合工程實例對基坑止水帷幕的優(yōu)化設(shè)計進行簡單探討。

關(guān)鍵詞：基坑止水；止水帷幕；設(shè)計優(yōu)化

中圖分類號： TV551.4 文獻標識碼： A

一．前言

隨著我國的人口的不斷增加、人均收入的不斷增長以及城市化的進程進一步加快，客觀上推動了我國的建筑業(yè)的迅猛的發(fā)展。房建工程深基坑施工過程中，必須采取有效措施處理好地下水問題，這是因為地下水處理的好壞直接關(guān)系到整個基坑開挖工程能否順利進行。為了確保深基坑在開挖過程中能夠一直保持“干”狀態(tài)，將地下水土流失給附近環(huán)境帶來的影響降到最低，就需要保證整個基坑工程的施工質(zhì)量，而最好的處理方式是在整個基坑的外圍區(qū)域以及基底位置根據(jù)實際情況設(shè)置豎直或者水平的止水帷幕，進而滿足止水需要。

二.工程概況

本工程總用地面積約14060m2，總建筑面積約70300m2；地下兩層，地上三十四層住宅樓3棟、十四層公寓樓1棟、十七層辦公樓1棟；+0.000m相當于絕對標高40.5m，地下室底板的底標高-10.3m相當于絕對標高30.2m；基坑支護總長度約490m。建筑場地巖土層從上至下為：人工填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、圓礫、第四系殘積粉質(zhì)粘土、強風化泥質(zhì)粉砂巖、中風化泥質(zhì)粉砂巖。勘察期間，場內(nèi)各鉆孔均遇見地下水。地下水分為兩種類型：上部填土層中的上層滯水和下部圓礫層中的孔隙承壓水。上層滯水主要接受大氣降水和地表生活排水的補給，其水量較小，無穩(wěn)定水位，基坑土方開挖時采用明溝排水；下部圓礫層的孔隙水與白沙井水系有水力聯(lián)系，測得圓礫層中穩(wěn)定水位28.9～35.3m，滲透系數(shù)10.5～12.3 m/d，平均值為11.4m/d，為強透水性地層。基坑下部土方開挖和主樓樁基施工需要考慮排水、止水措施?？辈靻挝惶峁┑目垢≡O(shè)防水位為37.0m，基礎(chǔ)設(shè)計須考慮抗浮設(shè)計。

三.止水帷幕的方案設(shè)計

1.止水帷幕的設(shè)計原則。

設(shè)置止水帷幕是為了阻止地下水從基坑側(cè)面或者底部滲入坑內(nèi)，從而影響基坑的正常施工。在基本上滿足基坑干作業(yè)的前提下，止水帷幕可以允許少量滲流進入基坑，用明排疏干滲入地下水，這樣設(shè)置止水帷幕符合經(jīng)濟節(jié)約的原則，在加強監(jiān)控，信息法施工控制下，能達到既經(jīng)濟又安全的目的。對于樁錨支護，在支護樁間布置帷幕樁，填補支護樁間的空間，共同組成既擋土又擋水的連續(xù)豎向構(gòu)筑物。

2.止水帷幕的設(shè)計。

基坑支護使用上部土釘墻+下部樁錨的方式，止水帷幕使用高壓旋噴樁。

（1）止水帷幕的厚度。

一般情況下，如果止水帷幕比圍護樁的插入深度淺，則其只需要不開叉、不滲漏，起到止水作用就可以了，由圍護樁來承受側(cè)壓力。工程在兩棵護坡樁之間安置一個高壓旋噴，其深度由護坡樁及高壓旋噴樁直徑小者來確定。

（2）止水帷幕的深度。

止水帷幕深度由土層分布、圍護結(jié)構(gòu)、基坑降水方案以及環(huán)境條件共同決定。工程槽底以下均為隔水層，止水帷幕按照落底式止水帷幕進行計算。

3. 止水帷幕的必要性。

本工程填土中的上層滯水的水量雖不大，對基坑土方開挖影響也較??；圓礫層具有強透水性，且與白沙井水系有水力聯(lián)系，地下室基坑土方開挖和樁基施工都要進入或穿過圓礫，若不進行止水及降排水設(shè)計，將出現(xiàn)涌水涌砂對基坑支護本身、甚至對周邊的建筑物、道路產(chǎn)生開裂或塌陷的危害，危及其安全。因此基坑需要設(shè)置止水帷幕。

三.基坑止水帷幕優(yōu)化設(shè)計

1. 止水帷幕設(shè)計方案比選

擬采用的止水帷幕設(shè)計方案有：

①三重管高壓擺噴止水帷幕方案；

②鉆孔灌注樁加花管注漿止水帷幕方案；

③花管注漿止水帷幕方案。

方案①在圓礫層中鉆孔難度大，效率低；需要大型施工設(shè)備，材料尤其是水泥浪費多，水電消耗量大，工程造價較高；如遇到噴嘴附近有卵石遮擋，將使帷幕不連續(xù)，造成止水效果欠佳；施工產(chǎn)生的廢水廢漿多，費時費錢，占用的施工場地面積較大。

方案②較方案①造價較低，止水效果可靠，但由于在較厚的圓礫層中鉆孔，難度較大，工效較低。

方案③是當基坑開挖和支護至圓礫層之上2.0m左右時，沿基坑底邊線，采用小型鉆機鉆ψ45的小孔，并將鉆頭和鉆桿留在孔內(nèi)作為注漿管，采用分段高壓注漿工藝，使?jié){液在壓力條件下，較均勻地擴散入土層，形成連續(xù)帷幕達到止水目的。這種注漿工法的特點是：鉆孔和埋設(shè)注漿管一次完成，不用泥漿護壁，不用擔心垮孔；鉆孔、制漿、注漿可實現(xiàn)流水作業(yè)，實現(xiàn)勞動力和設(shè)備的優(yōu)化組合，達到“優(yōu)質(zhì)、高效”的效果；所使用的小型鉆機輕便、靈活，所需勞動力少，有利于工期控制，有利于根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件的變化適時調(diào)整孔深孔距，便于信息化施工，確保施工質(zhì)量。通過比較分析，本工程的基坑止水帷幕決定采用方案③，即花管注漿止水帷幕方案。

2. 施工技術(shù)要點

（1）鉆孔時一般會借助地質(zhì)鉆機進行施工，一般會從地面的垂直地方開始鉆孔，并且要盡量的將成孔的速度提高，通常速度越高，它的可靠性也就越大，這樣也就能夠更好地來控制整個鉆孔的垂直度。

（2）由于注漿需要分段進行，這時候就需要根據(jù)地層的實際情況來選擇它注漿時的參數(shù)，進而確保整個注漿加高的均一性得到進一步的提高，從而使得注漿的施工效果取得有力保障。

（3）施工人員在注漿時一定要雙控指標進行定量和定壓，只有這樣才可以保證整個注漿的施工效果，并有效地避免地表呈現(xiàn)隆起現(xiàn)象。

3.止水帷幕施工應(yīng)注意的問題：

（1）施工過程中由專人負責記錄，記錄要求詳細、真實、準確。

（2）施工前應(yīng)平整場地，地上、地下障礙物清除干凈，做到樁機地基平整、堅實、穩(wěn)固和適用。經(jīng)復核后的攪拌樁軸線進行樣槽開挖，樣槽開挖深度：止水帷幕頂標高下0.5m左右，發(fā)現(xiàn)障礙物及時清除。溝槽挖好后，攪拌機根據(jù)定位準確就位，做到對號入座，同時利用攪拌機上設(shè)置的線錘和水平尺調(diào)整攪拌機的垂直度和水平度，確保攪拌機鉆桿保持垂直。垂直度誤差不應(yīng)超出0.3%L（采用經(jīng)緯儀跟蹤）。樁機必須平直穩(wěn)固，走管上任意兩點的高差不可大于2cm。

（3）預攪下沉時，鉆頭轉(zhuǎn)速控制在60rpm以內(nèi)，鉆速控制在0.5m/min，提升速度不大于50cm/min，預攪下沉電流控制在70A以內(nèi)。

（4）在配制水泥漿液時，要求攪拌均勻，每桶水泥漿攪拌不小于2分鐘，水灰比按0.45～0.55配制，水泥摻入比不小于17%，采用42.5級普通硅酸鹽類水泥。

（5）在噴漿攪拌提升過程中，應(yīng)做到送漿在前，提升在后。做到均勻提升，與注漿同步提升到頂，送漿不得中途停漿。

（6）提升過程中不得停止送漿，如果出現(xiàn)斷漿情況，必須重新下沉到停漿位置以下0.5m，然后送漿攪拌提升，以確保樁體完整性。

（7）嚴格按設(shè)計要求及有關(guān)規(guī)范進行施工，攪拌樁鉆進深度、水泥摻量等均應(yīng)滿足設(shè)計要求，樁位偏差不大于30mm，成樁垂直偏差不大于0.5%樁長。

（8）工程施工過程中應(yīng)隨時檢查鉆頭直徑，直徑磨損不大于10mm。

（9）采用一噴二攪的施工工藝，以確保樁體水泥土充分的攪拌。

（10）施工完畢，整理好有關(guān)原始資料。

四.結(jié)束語

在基坑工程中，止水帷幕施工是一個非常重要的施工環(huán)節(jié)。為了提高止水帷幕的施工質(zhì)量，滿足基坑工程的要求，需要特別注意方案設(shè)計和施工技術(shù)的質(zhì)量和水平。

參考文獻：

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