高壓旋噴樁止水帷幕在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

馮象英

（福建新華夏建工有限公司，福建 龍巖364000）

1 項(xiàng)目背景

城發(fā)·福郡項(xiàng)目位于龍巖市新羅區(qū)龍巖大道東側(cè)、110 指揮中心南側(cè)，項(xiàng)目基坑坑底面標(biāo)高為329.0～330.25 米，基坑開挖高度約為3.89～5.55m。

由于本工程地下水位較高，場地存在大量的雜填土，基坑?xùn)|南距離已建樓房雙有樓較近。為防止基坑在開挖期間因水位下降產(chǎn)生徑流造成圓礫層泥沙流失而引起周邊建筑及地面下沉，設(shè)計(jì)要求在基坑支護(hù)樁旋挖灌注樁間增加Φ600@500 高壓旋噴樁使旋挖灌注樁間土固結(jié)從而達(dá)到基坑防護(hù)和止水作用。在灌注樁之間用高壓噴射注漿法將土體形成高壓旋噴樁，能夠滿足場地最大化和施工安全的需要，具有可行性和可操作性。（城發(fā)·?？ろ?xiàng)目基坑支護(hù)工程高壓旋噴樁止水帷幕平面布置如下：）

1.1 地質(zhì)、水文條件

本項(xiàng)目地質(zhì)勘察報(bào)告揭示的地層為：雜填土①、粉質(zhì)黏土②-1、圓礫②-2、粉質(zhì)黏土②-2a、粉質(zhì)粘土②-3、粉質(zhì)粘土②-4、硅質(zhì)巖殘積黏性土③-1、硅質(zhì)巖殘積礫質(zhì)黏性土③-2、硅質(zhì)巖殘積含碎石礫質(zhì)黏性土③-3、破碎石灰?guī)r④-1、中風(fēng)化石灰?guī)r④-2、全風(fēng)化輝綠巖⑤-1、土狀強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖⑤-2 及碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖⑤-3。

本項(xiàng)目地下水主要為孔隙中潛水，賦存與運(yùn)移于②-2 圓礫層孔隙中，以及下伏黏性土及殘積土孔隙內(nèi)，主要接受大氣降水及側(cè)向地下徑流補(bǔ)給，通過蒸發(fā)排泄、下滲補(bǔ)給其下含水層并通過側(cè)向地下徑流排泄。

本項(xiàng)目勘察對(duì)所有鉆孔進(jìn)行了初見水位、穩(wěn)定水位觀測，測得初見水位埋深為0.4～7.40m。穩(wěn)定水位埋深0.10～7.10m（高程330.39～333.05m）。且場地紅線外西北側(cè)約260m 分布一條東西向河，兩側(cè)已經(jīng)設(shè)置漿砌塊石護(hù)岸，河床坡降約2%河面水位寬約40m。

1.2 施工方案確定

結(jié)合城發(fā)·福郡基坑支護(hù)工程基坑的特點(diǎn)及地質(zhì)水文現(xiàn)狀，為保護(hù)基坑施工安全，確定在基坑外圍支護(hù)灌注樁之間采用雙管高壓旋噴樁帷幕止水施工方案。要求旋噴樁與排樁咬合緊密、排樁之間固結(jié)體的整體性完好。

雙管高壓旋噴樁,樁徑Φ600mm,相鄰樁搭接寬度250mm，樁長度為8～12m,樁底深入穩(wěn)定狀態(tài)的圓礫②-2 中。

2 雙重管旋噴樁（試樁）技術(shù)方案

高壓旋噴樁處理地基是在注漿時(shí)在不改變地層組成的情況下，通過高壓設(shè)備以不小于20MPa 的高壓向四周加固土層噴射加固漿料使顆粒間的空隙充滿漿液，使?jié){料與被加固土體充分混合后同時(shí)提升鉆桿，從而在加固地層中形成較完整樁體的方法。

2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求

（1）旋噴樁引孔口徑不小于100mm，引孔深度應(yīng)超鉆500，防止孔內(nèi)落石堵孔，確保有效止水深度。

（2） 旋噴樁加固直徑為Φ600mm，Φ2.5mm 噴嘴，流量80-120L/min。

（3）水泥漿壓力不小于22MPa，旋轉(zhuǎn)速率約20～25rad/min。

（4）提升速率10～20cm/min，高壓空氣壓力0.7～1.0Mpa。

（5）漿液采用純水泥漿，水泥用量為200±5Kg/m，水灰比為1：0.90～1：1.2，采用P.C32.5R 復(fù)合硅酸鹽水泥。

（6）芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值應(yīng)大于1.3MPa。

（7）平面位置偏差≤50mm，垂直度誤差≤1.0%，樁長誤差≤100mm。

2.2 試樁要求

在旋噴樁正式施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和本工程實(shí)際情況選定典型地層，進(jìn)行試驗(yàn)樁施工。通過試樁，檢驗(yàn)施工設(shè)備并確定施工參數(shù)和施工工藝。試樁成樁后3 天，開挖出樁體檢查成樁的直徑，成樁的直徑應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，若不滿足應(yīng)改進(jìn)施工工藝。

2.3 試樁方法

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)試驗(yàn)樁數(shù)量的要求，項(xiàng)目部在現(xiàn)場選取具有代表性的試驗(yàn)樁，本次試樁根數(shù)3 根，其中11m 樁長的選取1 根（編號(hào)A-1）、10m 樁長的選取1 根（編號(hào)B-1）、9m 樁長的選取1 根（編號(hào)C-1）。主要通過改變噴漿壓力和提升速度控制注漿量，試驗(yàn)樁間距按2.5 米，具體工藝參數(shù)如下：

第一根試樁（編號(hào)A-1）：水灰比1：0.95，噴射壓力20～25Mpa ，空氣壓力0.7～1.0Mpa，提升速度15cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20～25rad/min，每延米水泥用量195Kg/m。

第二根試樁（編號(hào)B-1）：水灰比1：1.0，噴射壓力20～25Mpa，空氣壓力0.7～1.0 Mpa 提升速度16cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20～25rad/min，每延米水泥用量200Kg/m。

第三根試樁（編號(hào)C-1）：水灰比1：1.2，噴射壓力20～25Mpa，空氣壓力0.7～1.0Mpa 提升速度14cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20～25rad/min，每延米水泥用量205Kg/m。

（2）成孔時(shí)對(duì)比設(shè)計(jì)資料，判斷處理區(qū)地層情況。

（3）水泥漿拌制：嚴(yán)格按照水灰比要求進(jìn)行水泥漿液配置，通過計(jì)算攪拌桶的容積計(jì)算每桶水泥漿液的的摻灰量。并通過檢測漿液比重和水泥消耗量對(duì)配灰量進(jìn)行核查配好的漿液，漿液配合比(水泥（kg）/ 水（kg）/ 粉煤灰（kg）/ 水灰(膠)比為A-1:132/106/33/1:0.95；B-1:165/165/32/1:1.0；C-1:179/215/33/1:1.1。

（4）根據(jù)項(xiàng)目部對(duì)施工現(xiàn)場地質(zhì)條件進(jìn)行分析，旋噴鉆機(jī)轉(zhuǎn)速22rad/min，提升速度15cm/min，噴嘴直徑2.5mm，噴嘴壓力25MPa，水灰比為1：0.95、1：1.0 和1：1.2，每延米水泥用量195Kg/m，200Kg/m，205Kg/m。待試樁結(jié)束后，對(duì)比不同水灰比的樁的檢測結(jié)果，確定施工用最佳水灰比。

2.4 試樁結(jié)果

抽芯檢測結(jié)果A-1、B-1、C-1 三根樁的試壓強(qiáng)度值均在5.87（MPa）～8.37（MPa）之間，外形完整、樁身完整。

結(jié)論：根據(jù)抽芯檢驗(yàn)結(jié)果，所抽取的3 根試驗(yàn)樁抽芯含灰量正常，噴灰均勻，樁身質(zhì)量好。樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

3 高壓旋噴樁施工技術(shù)方案

3.1 施工原理

旋噴樁是利用鉆機(jī)將旋噴注漿管和噴頭鉆至樁底設(shè)計(jì)高程后通過高壓發(fā)生裝置使液流獲得巨大能量后將預(yù)先配制好的漿液從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能高度集中的液流直接破壞土體。并在噴射過程中，通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)與提升使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌蠌亩纬梢欢ㄖ睆降闹鶢罟探Y(jié)體，達(dá)到地基加固的目的。

為保證樁身漿液的含量、質(zhì)量均勻，施工中工作流程采用先鉆后噴，再次下鉆噴射，最后提升攪拌方式。

3.2 旋噴施工工藝

施工場地平整→測量放樣鉆機(jī)就位→鉆孔、插旋噴管，至設(shè)計(jì)標(biāo)高→噴射作業(yè)開始→邊旋噴邊提升→旋噴結(jié)束，成樁→沖洗注漿管等機(jī)具設(shè)備→鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位。

3.3 旋噴樁施工技術(shù)

（1）鉆機(jī)開鉆前必須用水準(zhǔn)尺校平，保持機(jī)身四平八穩(wěn)，就位后，鉆桿與鉆孔保持垂直，鉆孔偏斜小于1%，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)保持中速，遇硬層應(yīng)減速慢鉆，以防卡鉆。

（2）為防止斷樁，鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升過程中應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，若鉆機(jī)發(fā)生故障應(yīng)立即停止并立即檢修排除故障。

（3）注漿插管前先檢查管路是否暢通，密封圈是否完好無損，絲口是否連接緊密，以保證漿液能按要求進(jìn)入，高壓旋噴管應(yīng)在井口試驗(yàn)檢查，以防止噴嘴堵塞。

（4）高壓旋噴管下至距孔底0.5m 時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)泥漿泵送漿，同時(shí)旋轉(zhuǎn)下放至孔底后，在啟動(dòng)高壓泵和空壓機(jī)，等到各項(xiàng)參數(shù)正常后方可提升。

（5）噴漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)檢查注漿流量、壓力，旋轉(zhuǎn)提升速度等，由上而下連續(xù)進(jìn)行，注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm。經(jīng)常檢查測定漿液的比重，做好記錄。

（6）正式注漿后力求連續(xù)作業(yè)，以保證成樁質(zhì)量。并認(rèn)真紀(jì)錄鉆孔及注漿情況，做到全面、準(zhǔn)確、及時(shí)、如實(shí)地反映情況。

（7）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。在旋噴提升過程中可根據(jù)不同的土層，調(diào)整旋噴參數(shù)。

（8）高噴灌漿應(yīng)全孔連續(xù)作業(yè)。當(dāng)拆卸噴桿后應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，其搭接長度不小于0.2m；施工中斷后恢復(fù)作業(yè)時(shí)，復(fù)噴長度不小于0.5m。噴漿過程中，出現(xiàn)壓力突降或驟增，回漿異常、凹穴、串孔等情況時(shí)，應(yīng)查明原因，及時(shí)報(bào)告工程師并及時(shí)處理。壓力突降或驟增時(shí)檢查活塞、安全閥、噴嘴、注漿管是否出現(xiàn)堵或泄漏情況及時(shí)處理。當(dāng)出現(xiàn)凹穴時(shí)采取超高噴射注漿方法，采取漿液凝固前多次回灌漿液至不再下沉。出現(xiàn)串孔時(shí)迅速用沙袋堵塞串孔冒漿出口。施工時(shí)分序隔孔施工。相鄰孔位噴射作業(yè)時(shí)間不小于水泥漿終凝時(shí)間。

4 高壓旋噴樁施工成果檢測

旋噴樁施工完成后28 天后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。

首先，開挖淺部樁頭檢查成樁效果。用洋鎬試破樁頭，樁頭水泥土強(qiáng)度超過設(shè)計(jì)值。根據(jù)淺部樁頭開挖結(jié)果。

對(duì)本次高壓旋噴樁進(jìn)行取芯及承載力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下：

本工程采用觸探試驗(yàn)、鉆取芯樣檢測抗壓強(qiáng)度，檢測結(jié)果表明：所抽檢高壓旋噴樁的含灰量正常，攪拌均勻，芯樣呈柱狀，芯樣試塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值均大1.3MPa，最大1.6MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

城發(fā)·?？ろ?xiàng)目基坑支護(hù)工程基坑加固采用高壓旋噴樁施工工藝，經(jīng)基坑開挖結(jié)果表明，高壓旋噴樁加固體整體穩(wěn)固，樁間搭接完好，無空洞現(xiàn)象，達(dá)到設(shè)計(jì)效果。通過城發(fā)·?？ろ?xiàng)目基坑支護(hù)工程深基坑旋噴樁止水帷幕施工實(shí)踐，本人總結(jié)出以下施工經(jīng)驗(yàn)如下：

5.1 高壓旋噴樁止水帷幕質(zhì)量的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)科學(xué)合理，施工嚴(yán)格把關(guān)，施工前通過試樁確定好施工技術(shù)參數(shù)，施工中加強(qiáng)管理，以確保工程質(zhì)量。

5.2 旋噴樁施工占地少、振動(dòng)小、噪聲較低，施工速度快、工期短。

5.3 高壓旋噴樁適于人工雜填土、粘性土、砂土等地層的加固和止水處理；能夠取得較好的成樁效果，高壓旋噴樁強(qiáng)度和剛度介于鉆孔灌注樁和深層攪拌樁之間，旋噴樁強(qiáng)度、穩(wěn)定性均較好。