高壓旋噴樁在基坑止水中的應(yīng)用效果探討

解宏博

中鐵六局 山西 太原 030000

正文：

1.工程概況

陽安增建二線K339+652(6+8+8+6)m箱形橋地基從上往下為膨脹土、砂礫土、細(xì)圓礫土、粗圓礫土，基坑坑底設(shè)計(jì)高度在水位線以下約1.5m位于砂礫土之上，基坑底總面積540平米，基坑開挖深度為4m。本工程緊鄰既有線路基且施工場(chǎng)地受限，基坑不能按照規(guī)范要求放坡和降水，因此，為保證既有路基的穩(wěn)定性以及基坑內(nèi)人員作業(yè)的安全考慮，基坑止水效果及坑壁支護(hù)成為本工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.基坑止水及支護(hù)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，需要達(dá)到以下幾個(gè)方面的目的，①形成止水帷幕，隔斷地下水的滲流，起到止水作用，②防止基坑底部砂礫土管涌和坑壁坍塌，③對(duì)相鄰既有路基邊坡坡腳的防護(hù)，④場(chǎng)地限制坑壁坡率受限，坑壁四周的補(bǔ)強(qiáng)等?？紤]基坑挖深4m，基坑開挖面受場(chǎng)地制約，靠近既有線側(cè)邊坡外側(cè)坑壁可放坡至1：0.5。經(jīng)測(cè)算，利用高壓旋噴樁施工周期短、占地小，擾動(dòng)小，易施工的特性，并且還能起到止水及支護(hù)的雙重作用，計(jì)劃在基坑四周布設(shè)一排直徑0.6m間距0.35m的高壓旋噴樁止水帷幕。旋噴樁樁長(zhǎng)6m，深入坑底以下3m。旋噴樁間搭接厚度不小于20cm，垂直度偏差不大于1/200，樁位偏差不得大于5cm。旋噴樁施工完畢，待達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度后再開挖基坑，并在坑底立即采用30cm厚C30混凝土封底，與旋噴樁帷幕形成一套整體的防水隔離系統(tǒng)。

旋噴樁施工，采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況確定灰漿配比為1：1，提升速度20cm/min。

3.高壓旋噴樁單管法施工工藝

高壓旋噴樁分為單管，雙管和三重管，本工程采用單管法施工。

3.1 測(cè)量布設(shè)樁位

首先采用全站儀放出樁位軸線，在施工軸線上用鋼尺按照設(shè)計(jì)樁間距布設(shè)樁孔位置，用小木樁做好標(biāo)記并編寫樁號(hào)。水、邊插管，水壓力一般不超過14MPa。

旋噴管插入預(yù)定深度后，自下而上進(jìn)行噴射作業(yè)，施工過程中技術(shù)人員檢查漿液初凝時(shí)間（正常時(shí)水灰比1：1初凝時(shí)間為2小時(shí)左右）、注漿流量、壓力、旋挖提升速度等參數(shù)并做記錄。

3.2 鉆孔

移動(dòng)鉆機(jī)至指定樁位，鉆機(jī)鉆桿對(duì)準(zhǔn)孔位樁，利用水平尺及及靠尺測(cè)量鉆機(jī)水平及鉆桿垂直度，確保孔位斜率不大于1%?，F(xiàn)場(chǎng)每3m進(jìn)尺測(cè)量一次孔斜率?？孜黄畈淮笥?cm。鉆孔前，進(jìn)行低壓射水試驗(yàn)，檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。將噴管插入地層預(yù)定的深度。在鉆孔插管過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可邊射

3.3 漿液配制

鉆機(jī)移位時(shí)，即開始按要求配合比拌制水泥漿。高壓旋噴樁的漿液，采用采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿液控制為水灰比1∶1?；覞{攪拌控制在10-20分鐘，漿液在灰漿拌合機(jī)中要不斷攪拌，直至噴漿前。

3.4 噴射注漿

在插入旋噴管前檢查泥漿泵和管路連接情況，設(shè)備的壓力和排量滿足施工要求。

旋噴作業(yè)嚴(yán)格控制各項(xiàng)參數(shù)，并隨時(shí)做好旋噴時(shí)間、用漿量、冒漿情況、壓力變化等記錄。

噴漿管下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)不停。噴射時(shí)，注漿壓力增加到設(shè)計(jì)值20-40MPa，坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)。水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再邊噴漿邊提升注漿管，提升速度為250mm/min至樁頂1m時(shí)，放慢攪拌速度和提升速度，水泥用量每延米200kg-250kg。

4.高壓旋噴樁止水及支護(hù)效果

現(xiàn)場(chǎng)基坑開挖完畢，C30混凝土封底完成后，觀測(cè)止水效果及成樁情況，樁體在膨脹土層中成樁相對(duì)較好，但樁體直徑較設(shè)計(jì)偏小，有毛細(xì)滲水。在通過砂礫層使成樁效果較差，樁體固結(jié)強(qiáng)度低。止水效果方面樁間靠近砂礫層有滲水，基坑四周坑底有滲水。

基坑開挖按照1：0.5放坡，觀測(cè)坑壁無裂紋，既有路基邊坡觀測(cè)未出現(xiàn)位移及沉降，防護(hù)效果良好。

5.原因分析

5.1 高壓旋噴樁在通過膨脹土層

由于膨脹土遇水膨脹，失水時(shí)體積收縮的特性，旋噴樁施工時(shí)土體遇水膨脹導(dǎo)致樁體較設(shè)計(jì)樁徑偏小，基坑開挖后樁體懸空側(cè)空置導(dǎo)致土體水分流失，體積收縮，土體與樁之間不密貼形成導(dǎo)水縫隙。

5.2 樁體通過砂礫層

5.2.1 由于砂礫層孔隙較發(fā)育，灰漿噴射進(jìn)入砂礫層中易擴(kuò)散造成有效樁徑范圍灰漿不足，與周圍砂礫固結(jié)效果差；

5.2.2 通過土層和砂礫層地質(zhì)變化時(shí)噴漿量和提升速度調(diào)節(jié)不及時(shí)不準(zhǔn)確，造成灰漿在不同地質(zhì)環(huán)境下的成樁效果不同。

5.2.3 在旋噴通過砂礫層時(shí)，漿液擴(kuò)散較快，未能及時(shí)調(diào)整漿液比例，或加入一定量的外加劑加速灰漿的凝結(jié)時(shí)間，減小灰漿在砂礫層中的擴(kuò)散范圍。

5.2.4 現(xiàn)場(chǎng)采用單管旋噴施工，樁徑的選擇偏小，水泥延米用量偏小，在砂礫層中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，宜選用80-100cm樁徑，采用二重管旋噴施工。

5.2.5 現(xiàn)場(chǎng)選用旋噴樁排數(shù)較少，宜為兩排，且與另一排樁搭接交錯(cuò)布置。

5.2.6 施工過程樁位布置卡控不到位，垂直度卡控不嚴(yán)。

5.2.7 樁長(zhǎng)較短，沒有穿過地下水發(fā)育的砂礫滲水層，形成有效的樁體防水墻。

6.滲漏處理及施工注意事項(xiàng)

6.1 滲漏處理

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)基坑滲水大小，滲水部位的不同，采取坑壁四周掛網(wǎng)噴漿。在坑底四周膨脹土與砂礫土地質(zhì)變化處，先在坑壁及坑底拐角滲水較大處，鋪設(shè)一層防水土工膜固定將滲水隔離，再進(jìn)行掛網(wǎng)噴漿。

6.2 旋噴止水樁施工注意事項(xiàng)

6.2.1 設(shè)計(jì)樁徑為成樁樁徑要求，在施工過程中，為達(dá)到成樁后設(shè)計(jì)樁徑尺寸，根據(jù)施工過程具體注漿情況，可通過調(diào)整注漿壓力或減慢提升速度的方式有意加大噴漿半徑，保證施工后成樁樁徑達(dá)到設(shè)計(jì)樁徑要求。

6.2.2 根據(jù)地質(zhì)分布情況選擇合理的樁徑、樁長(zhǎng)、樁間搭接厚度以及樁位布置尤為重要，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)施工影響樁帷幕止水效果的各類因素，提前在選擇樁的樁徑、樁長(zhǎng)、樁間搭接厚度以及樁位布置環(huán)節(jié)盡量減少后期施工不良因素的影響。

6.2.3 鉆孔施工：現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)和樁位在開鉆前必須重新復(fù)核，鉆進(jìn)過程隨時(shí)測(cè)量調(diào)整鉆機(jī)垂直度，保證鉆入孔底后樁位的準(zhǔn)確。作為止水帷幕樁，孔斜率和樁位偏差直接影響樁體的搭接厚度以及后期的止水效果。鉆進(jìn)過程詳細(xì)記錄地層分布情況，為后續(xù)噴漿作業(yè)提供有效地質(zhì)數(shù)據(jù)。鉆孔施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)要求施工單位立即停鉆，分析原因在進(jìn)行施工。

6.2.4 制漿：制漿時(shí)嚴(yán)格把控漿液施工配合比，觀測(cè)噴漿時(shí)各類數(shù)據(jù)變化情況。根據(jù)地質(zhì)變化不同隨時(shí)調(diào)整配比及噴漿壓力，提升速度等數(shù)據(jù)，保證漿液通過各類土層后的成樁效果?？紫栋l(fā)育的砂礫層，砂卵層可能造成漿液的流失，施工時(shí)可加入早強(qiáng)劑縮短水泥凝結(jié)時(shí)間或摻入泥漿封堵縫隙或間隔噴漿時(shí)間等措施來減小漿液的流失。作為

6.2.5 注漿過程中，暫停作業(yè)時(shí)，再次噴漿時(shí)，樁體連接處1m范圍重新噴漿，避免發(fā)生樁體有斷層。注漿完畢，樁頂漿液如有下沉及時(shí)補(bǔ)漿。

7.結(jié)束語

通過本案例高水位深基坑開挖高壓旋噴樁止水帷幕及支護(hù)的施工情況得出結(jié)論：

高壓旋噴樁施工方便，快捷，對(duì)周圍構(gòu)筑物穩(wěn)定影響小。占地小，樁位布置靈活多變，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況可調(diào)整空間較大。

適合各類土質(zhì)地基，砂礫地基坑壁無法按照設(shè)計(jì)放坡的有地下水深基坑止水帷幕及坑壁支護(hù)，樁位布置調(diào)節(jié)靈活。通過調(diào)節(jié)水泥漿配比以及加入外加劑的方式提高成樁效果。

針對(duì)不同地層地質(zhì)情況及地質(zhì)特性選擇不同的樁徑。樁體下穿不同地層時(shí)，樁徑宜選擇所需較大樁徑地層的樁徑，提高成樁及止水效果。

可與其他施工措施配合提高隔水效果，如混凝土封底、坑壁噴漿以及土釘墻等。