深基坑工程中三重管高壓旋噴樁和樁間墻二次施工應(yīng)用分析

沈朝旭

摘? 要：高壓旋噴樁作為一種地基止水處理的技術(shù)措施多用于防止地基突涌冒水以及深基坑止水帷幕等方面地基加固。以實(shí)際深基坑工程中的三重管高壓旋噴樁和樁間墻二次施工為例，針對(duì)高壓旋噴樁三重管及樁間墻二次施工技術(shù)中成樁效果、抗壓強(qiáng)度及施工效率等方面進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了今后類似工程項(xiàng)目地基處理的推薦方案為今后類似的工程提供參考經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：深基坑? 三重管? 高壓旋噴樁? 樁間墻? 二次施工? 成樁效果? 強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TU753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）10（c）-0013-04

Abstract： High-pressure jet grouting piles， as a kind of foundation water-stop treatment technical measures， are mostly used for foundation reinforcement in such aspects as prevention of water inrush and deep foundation pit water-stop curtain. Taking the secondary construction of triple-tube high-pressure jet grouting piles and the wall between piles in the actual deep foundation pit project as an example， the pile formation effect， compressive strength and construction efficiency in the secondary construction technology of high-pressure jet grouting piles with triple-tube and pile walls as targeted， a comparative analysis was carried out in other aspects， and the recommended plan for foundation treatment of similar projects in the future was proposed to provide reference experience for similar projects in the future.

Key Words： Deep foundation pit; Triple pipe; High-pressure jet grouting pile; Wall between piles; Secondary construction; Pile formation effect; Strength

1? 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

本工程馬鑾灣醫(yī)院基坑支護(hù)項(xiàng)目位于海滄區(qū)東孚水頭村，本項(xiàng)目總用地面積101 700.895m2，總建筑面積約320 300m2，其中地上136 000m2。下設(shè)2層地下室。除了病房樓、學(xué)生宿舍及專家樓和后勤用房采用框剪結(jié)構(gòu)，其他均為框架結(jié)構(gòu)。建筑高度為22.6～49.8m，基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)。

1.2 基坑概況

1.2.1 地形地貌

擬建工程場(chǎng)地位于廈門海滄區(qū)東孚水頭村。場(chǎng)地原始地貌跨兩個(gè)地貌單元——?dú)埰路e臺(tái)地和沖洪積堆積地貌單元，地形起伏較大，并總體由西向東緩傾斜。

坡殘積臺(tái)地地貌：分布于場(chǎng)地西半側(cè)，主要由第四系坡積土及花崗巖長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕的殘積土組成，呈臺(tái)階狀或緩坡長(zhǎng)條狀，地形起伏變化較大，現(xiàn)階段在開挖整平當(dāng)中。

沖洪積堆積地貌：分布于場(chǎng)地東半側(cè)，主要由全新統(tǒng)粉質(zhì)黏土、砂土組成。地表水系較發(fā)育，主要為池塘，塘底分布有厚度較大的淤泥層。

1.2.2 工程環(huán)境條件

場(chǎng)地西北側(cè)地下室外墻線距紅線最近約4m，紅線外為擬建道路，紅線外約8m有房子未征拆;東北側(cè)地下室外墻線距紅線最近約5.9m，紅線外為擬建道路;西南側(cè)地下室外墻線距紅線最近約6m，紅線外為擬建道路，現(xiàn)紅線外存在最大高度約18.5m的陡坎;東南側(cè)地下室外墻線距紅線最近約5m，紅線外為擬建道路，現(xiàn)紅線外存在最大高度約7.5m的陡坎。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，場(chǎng)地內(nèi)有局部電線桿需要及時(shí)外移，靠近基坑邊的電線桿基礎(chǔ)待設(shè)計(jì)出具加固方案后方可開挖，北側(cè)及南側(cè)各有一座高壓鐵塔，臨近高壓鐵塔處需要布設(shè)較為密集的檢測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

1.2.3 地質(zhì)條件

據(jù)鉆探揭露，本基坑支護(hù)土層主要由近代人工填土層、第四系全新統(tǒng)沖淤積層、第四系全新統(tǒng)坡積層及第四系殘積層組成。

1.2.4 水文條件

本場(chǎng)地在東側(cè)分布有人工開挖形成的灌溉、養(yǎng)殖用魚塘、水塘。地表水主要接受大氣降水的匯流補(bǔ)給。流量及水量受季節(jié)性影響。變化較大。

1.2.5 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式采用懸臂樁結(jié)合內(nèi)撐、樁錨結(jié)合放坡、掛網(wǎng)噴錨的形式進(jìn)行支護(hù)，本基坑依據(jù)設(shè)計(jì)采用三重管高壓旋噴樁河，旋挖鉆灌注樁，樁間墻二次支護(hù)施工做帷幕。本文重點(diǎn)介紹三重高壓旋噴樁施工和樁間墻二次施工工藝的應(yīng)用。

2? 三重管高壓旋噴樁施工

2.1 根據(jù)擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求

本工程采用樁間設(shè)直徑900mm三重管高壓旋噴樁止水帷幕。

圍護(hù)樁砼強(qiáng)度達(dá)到70%后開始高壓旋噴樁施工，旋噴樁應(yīng)根據(jù)相鄰已施工的圍護(hù)樁的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

本工程高壓旋噴樁主要起止水帷幕及地基處理加固作用，砂層位置旋噴樁進(jìn)行復(fù)噴，直徑不小于設(shè)計(jì)要求，樁長(zhǎng)以進(jìn)入坑底不小于1000為準(zhǔn)。

高壓旋噴樁所采用水泥為P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，水泥用量為550kg/m。

高壓旋噴樁采用三重管施工方法，高壓水泥漿液流壓力不小于25MPa，空壓機(jī)壓力應(yīng)大于0.7MPa，水泥漿液的水灰比1.0，鉆桿提升速度為10～15cm/min，旋轉(zhuǎn)速度約20r/min（為試驗(yàn)參數(shù)，如不能滿足設(shè)計(jì)要求可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整）。

為保證成樁質(zhì)量和樁徑，在大面積施工之前，進(jìn)行試成樁確定施工工藝及施工參數(shù)（見表1）。

施工工藝流程：場(chǎng)地平整→放線定位→修建排污和灰漿拌制系統(tǒng)→地質(zhì)鉆機(jī)導(dǎo)孔施工→旋噴樁機(jī)鉆進(jìn)下管→水泥漿制備→旋噴提升施工→移機(jī)至下一孔位→利用部分回漿回灌。

⑴場(chǎng)地平整。確保施工場(chǎng)地的“三通一平”：正式進(jìn)場(chǎng)施工前，進(jìn)行管線調(diào)查后，不能清除的做好保護(hù)措施，但必須清除施工場(chǎng)地地面以下2m以內(nèi)的障礙物，然后夯實(shí)并整平同時(shí)合理布置施工機(jī)械及電力線路和輸送管路的位置。⑵放線定位。施工前測(cè)定旋噴樁施工的控制點(diǎn)，用全站儀經(jīng)過復(fù)測(cè)驗(yàn)線合格后，埋石標(biāo)記并用鋼尺和測(cè)線實(shí)地布設(shè)樁位一樁一簽，并用φ8鋼筋釘緊保證樁孔中心移位偏差小于50mm。⑶修建排污和灰漿拌制系統(tǒng)。沉淀和排污統(tǒng)一納入全場(chǎng)污水處理系統(tǒng)：廢漿液引入沉淀池中旋噴樁施工過程中將會(huì)產(chǎn)生10%～20%的返漿量，沉淀的泥土則在開挖基坑時(shí)一并運(yùn)走，沉淀后的清水根據(jù)場(chǎng)地條件可進(jìn)行無公害排放。

2.2 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位后鉆孔前應(yīng)調(diào)試空壓機(jī)、泥漿泵，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常且偏差應(yīng)在10mm以內(nèi)，保證鉆桿應(yīng)與樁位一致對(duì)樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平、對(duì)中，調(diào)整樁機(jī)的垂直度，校驗(yàn)鉆桿長(zhǎng)度鉆孔垂直度誤差小于0.3%，并用紅油漆在鉆塔旁標(biāo)注深度線，保證孔底標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)深度。

2.3 引孔鉆進(jìn)

鉆機(jī)施工前開始引孔鉆進(jìn)應(yīng)首先在地面進(jìn)行試噴，在鉆孔機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后方可進(jìn)行施工操作，為了保證鉆孔深度的準(zhǔn)確，鉆孔過程中要詳細(xì)記錄好鉆桿節(jié)數(shù)。

2.4 旋噴提升

為提高樁底端質(zhì)量，在樁底部1.0m范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)增加鉆桿噴漿旋噴時(shí)間，鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷以防斷樁，鉆機(jī)發(fā)生故障應(yīng)停止提升鉆桿和旋轉(zhuǎn)，并立即檢修排除故障。當(dāng)噴射注漿管插入設(shè)計(jì)深度后，接通泥漿泵將泥漿清理排出，采用由下向上的旋噴方式進(jìn)行。噴射時(shí)為了防止扭斷旋噴管應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力，噴漿后再逐漸提升旋噴管。為保證樁底端的質(zhì)量在原位置旋轉(zhuǎn)10s左右，噴嘴下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)待孔口冒漿正常后再旋噴提升。在旋噴提升過程中可調(diào)整旋噴參數(shù)，根據(jù)不同的土層進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2.5 鉆機(jī)移位

提升鉆頭出孔口旋噴提升到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)，停止旋噴清洗注漿泵及輸送管道，然后將鉆機(jī)移位。

2.6 旋噴樁的施工技術(shù)要求

⑴施工前檢查。在施工前對(duì)原材料、機(jī)械設(shè)備及噴射工藝等進(jìn)行檢查，主要有以下幾方面。①拌和用水的鑒定結(jié)果，懸浮劑、摻合料、水泥及速凝劑等原材料的質(zhì)量合格證及復(fù)驗(yàn)報(bào)告;②是否適合工程實(shí)際土質(zhì)條件的漿液配合比;③在施工前對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，確定其是否正常工作并做試機(jī)運(yùn)行：對(duì)水泵、高壓旋噴設(shè)備、高壓泥漿泵、地質(zhì)鉆機(jī)等作測(cè)試，同時(shí)確保鉆頭及導(dǎo)流器和鉆桿暢通無阻;④試噴：樁孔數(shù)量不得少于2孔在原樁位位置試噴檢查噴射工藝是否適合地質(zhì)條件，試噴必要時(shí)調(diào)整噴射工藝參數(shù)。

⑵施工中檢查。施工中重點(diǎn)檢查內(nèi)容有：①鉆桿的鉆頭定位及鉆桿垂直度;②材料根據(jù)水泥漿液的配合比進(jìn)行稱量;③鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、提鉆速度和轉(zhuǎn)速以及沉鉆速度等技術(shù)參數(shù);④噴射注漿時(shí)注漿量、注漿速度、噴漿壓力、噴水壓。

⑶施工后檢查。施工后主要對(duì)加固土體進(jìn)行檢查，包括：①固結(jié)土體的整體性及均勻性;②固結(jié)土體的有效直徑;③固結(jié)土體的強(qiáng)度、平均直徑、樁身中心位置;④固結(jié)土體的抗?jié)B性。

成樁質(zhì)量檢查：①質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)間、內(nèi)容。應(yīng)在高壓噴射注漿結(jié)束后1周對(duì)噴射施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查內(nèi)容主要為加固區(qū)域內(nèi)取芯實(shí)驗(yàn)等。②質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)量、部位。對(duì)不足20孔的工程檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量至少應(yīng)檢驗(yàn)2個(gè)點(diǎn)，不合格者應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)噴，頻率為施工注漿孔數(shù)的2%～5%。檢驗(yàn)點(diǎn)布置在下列部位：荷載較大的部位、施工中出現(xiàn)異常情況的部位、樁中心線上。③檢驗(yàn)方法。旋噴樁的檢驗(yàn)可采用鉆孔取芯方法進(jìn)行。

鉆孔取芯：在已施工好的固結(jié)體中鉆取巖芯以檢查內(nèi)部樁體的抗?jié)B能力及其均勻程度，并將其做成標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗(yàn)。

3? 樁間墻二次支護(hù)施工

3.1 埋設(shè)混凝土噴射厚度標(biāo)志

按設(shè)計(jì)要求開挖工作面，在機(jī)械開挖后，應(yīng)輔以人工修整坡面，墻面平整度的允許偏差值為±20mm。用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀測(cè)放出混凝土噴射高程和坡腳線的平面位置及坡頂位置，中間用16鋼筋打入坡壁做加密厚度控制點(diǎn)并且要上下拉直線。

3.2 噴射第一層混凝土

（1）土方開挖的作業(yè)面修整后先預(yù)噴40mm混凝土，再鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。（2）混凝土強(qiáng)度為C20，采用42.5R普通硅酸鹽水泥，噴射混凝土配合比為水泥：水泥和砂石的重量比宜取1：4～1：4.5，砂率宜取45%～55%，水灰比宜取0.4～0.45。粗骨料用粒徑不大于20mm的級(jí)配礫石。砂采用干凈的中粗砂，含水量5%～7%，砂的含泥量按重量計(jì)不大于3%，砂中硫酸鹽、云母、硫化物和有機(jī)物等有害物質(zhì)的含量按重量計(jì)不得大于1%。（3）噴射作業(yè)前控制點(diǎn)：受噴面有水時(shí)應(yīng)做好導(dǎo)排工作，應(yīng)對(duì)電線、水管路、機(jī)械設(shè)備及風(fēng)等進(jìn)行全面檢查。（4）施工中使用速凝劑等外加劑時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定外加劑摻量，例如可根據(jù)具體情況添加速凝劑和早強(qiáng)劑。（5）噴射混凝土作業(yè)應(yīng)分段進(jìn)行，自下而上進(jìn)行噴射。噴頭運(yùn)動(dòng)一般按螺旋式軌跡一圈壓半圈均勻緩慢移動(dòng)，噴射混凝土搭接長(zhǎng)度300mm，回彈物不可重新噴射。鋼筋網(wǎng)與坡面的間隙大于30mm。

3.3 鋼筋網(wǎng)布設(shè)

（1）鋼筋網(wǎng)應(yīng)在噴射一層混凝土后鋪設(shè)，掛網(wǎng)鋼筋采用植筋方式錨固在樁體內(nèi)。按設(shè)計(jì)要求綁扎鋼筋網(wǎng)，邊壁上的鋼筋網(wǎng)應(yīng)延伸至地表面，長(zhǎng)度為0.5m。鋼筋網(wǎng)間距的允許偏差應(yīng)為±30mm。（2）噴面鋼筋網(wǎng)鋼筋使用前應(yīng)清除污銹，須調(diào)直鋼筋，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)間搭接采用點(diǎn)焊，每邊搭接長(zhǎng)度不小于300mm。（3）縱向受力鋼筋焊接接頭應(yīng)相互錯(cuò)開，同一連接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋接頭面積百分率不大于50%，接頭應(yīng)錯(cuò)開35d且不小于500mm。（4）縱向受力鋼筋的保護(hù)層不小于35mm，當(dāng)置于地面無墊層時(shí)不小于70mm。（5）鋼筋網(wǎng)用鉛絲綁扎而成，網(wǎng)格允許偏差為±10mm，鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)，與坡面應(yīng)設(shè)置保護(hù)層墊塊。（6）鋼筋網(wǎng)應(yīng)固定在坡面上，噴射混凝土?xí)r不得晃動(dòng)。

3.4 復(fù)噴射混凝土

上層砼終凝超過2h后，再進(jìn)行下層砼噴射，下層砼噴射時(shí)應(yīng)先對(duì)上層噴射砼表面噴水濕潤(rùn)。復(fù)噴一次噴到設(shè)計(jì)厚度，噴射方法同初噴。噴射混凝土面層時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋網(wǎng)位置和鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度，不得有露筋現(xiàn)象（見圖1）。

3.5 養(yǎng)護(hù)

終凝2h后應(yīng)及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不小于7h。

3.6 噴面施工注意事項(xiàng)及安全措施

（1）噴射砼機(jī)應(yīng)符合下列要求：①生產(chǎn)能力（混合料）為3～5m3/h，允許輸送的骨料最大粒徑為25mm;②密封性能良好，輸料連續(xù)均勻;③輸送距離（混合料）水平不小于100m，垂直不小于30m。（2）選用的空壓機(jī)耗風(fēng)量需達(dá)到9m3/min。（3）混凝土的攪拌應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。（4）輸料管應(yīng)能承受0.8MPa以上的壓力，并應(yīng)有良好的耐磨性能。（5）供水設(shè)施需滿足噴頭水壓不小于0.2MPa的要求。噴射混凝土的回彈率不大于15%。（6）進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)時(shí)，必須佩帶防護(hù)用品。噴射機(jī)、水箱、風(fēng)包、注漿罐等進(jìn)行密封性能和耐壓試驗(yàn)，合格后方能使用。（7）噴射作業(yè)時(shí)操作人員不得擅自離開崗位或?qū)C(jī)械設(shè)備交給其他無證人員操作，嚴(yán)禁疲勞和酒后作業(yè)。嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)，噴射連續(xù)作業(yè)時(shí)，應(yīng)遵守交接班制度。噴射混凝土后應(yīng)經(jīng)常注意觀察，發(fā)現(xiàn)有變形和裂縫，及時(shí)支護(hù)和加固，必要時(shí)將作業(yè)人員撤離到安全地帶。噴射施工時(shí)應(yīng)在四周設(shè)置圍擋及警示標(biāo)志。夜間作業(yè)必須懸掛警示紅燈，現(xiàn)場(chǎng)必須有足夠的照明，照明裝置應(yīng)完好無損。作業(yè)結(jié)束后應(yīng)將設(shè)備停到安全地帶，操作人員非作業(yè)時(shí)間不得停留在機(jī)械設(shè)備內(nèi)。

4? 結(jié)語

深基坑三重管高壓旋噴樁和樁間墻二次支護(hù)施工，作為配合鉆孔灌注樁為主的基坑支護(hù)體系，解決了復(fù)雜地質(zhì)中流沙地層和淤泥質(zhì)的流塑地質(zhì)及水系較為豐富的易坍塌地質(zhì)條件下的施工難題，為今后在類似地質(zhì)條件下施工提供了準(zhǔn)確的參數(shù)，為基礎(chǔ)施工工藝的研發(fā)提供了實(shí)踐的依據(jù)。

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