復(fù)雜環(huán)境下反硝池圍護(hù)施工方法研究

李軍

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，工程越來(lái)越多，日益復(fù)雜，基坑的圍護(hù)方式也日新月異，形式多樣化。加上人類保護(hù)環(huán)境的意識(shí)不斷增強(qiáng)，污水處理廠等建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多，且要求越來(lái)越高。比如由傳統(tǒng)的地上建筑逐漸轉(zhuǎn)為地下。當(dāng)工程環(huán)境復(fù)雜，地質(zhì)不良，施工面局限性很大時(shí)，要使工程達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的效果，基坑圍護(hù)的合理設(shè)計(jì)已成為重中之重。

1.工程實(shí)例

1.1 工程概況

某現(xiàn)狀污水處理廠需擴(kuò)建，其中對(duì)現(xiàn)狀一二期污水處理設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造，增加6 萬(wàn)m3/d 處理能力。深度處理設(shè)施（除反硝化深床濾池外）現(xiàn)狀已經(jīng)按照20 萬(wàn)m3/d 土建規(guī)模建設(shè)，設(shè)備安裝規(guī)模15 萬(wàn)m3/d，本工程則進(jìn)行設(shè)備擴(kuò)容，設(shè)備安裝5 萬(wàn)m3/d 至總規(guī)模20 萬(wàn)m3/d。

1.2 周邊環(huán)境

擬建反硝化深床濾池位于污水處理廠最南面，東側(cè)為養(yǎng)護(hù)基地大堤，南側(cè)為現(xiàn)狀河道，岸邊有兩根高壓線影響圍護(hù)工程施工，西側(cè)為排海管項(xiàng)目工區(qū)，北側(cè)為污水處理廠道路。

1.3 不良地質(zhì)條件及地下障礙物

該工程場(chǎng)地淺部普遍分布有第一層吹填土，其土性主要為粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土，局部以粉質(zhì)粘質(zhì)為主，該層靜力觸探Ps 平均值為1.01MPa（該層在鼓風(fēng)機(jī)房、提升泵房及高效沉淀池、變電所、高效纖維濾池以及反硝化濾池及提升泵房區(qū)域夾多量淤泥質(zhì)土，靜探Ps 值最小約0.50MPa），層頂標(biāo)高4.03m～1.74m，層厚約0.4m～3.9m。根據(jù)原位測(cè)試成果按相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式估算，呈欠固結(jié)狀態(tài)，未經(jīng)處理一般不宜作為天然地基持力層。

2.基坑圍護(hù)工程設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，反硝化深床濾池尺寸：42.3m×50.8m；基坑開(kāi)挖深度：4.6m～5.6m；圍護(hù)樁形式采用：φ850@600 三軸攪拌樁重力式擋墻；圍護(hù)深度：10m，最內(nèi)側(cè)一排16m；坑底加固：φ800@600 旋噴樁加固，深度4m。

3.圍護(hù)施工

3.1 三軸攪拌樁施工

鉆機(jī)就位應(yīng)滿足圖紙要求，垂直度偏差不大于1.0%（垂球法檢測(cè)），為確保垂直度控制良好，在鉆機(jī)四個(gè)支座處加設(shè)較大面積的鋼墊箱，使鉆機(jī)在鉆進(jìn)中保持平穩(wěn)。

水泥漿的制備須有充分的時(shí)間，要求大于3min，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌合機(jī)倒入儲(chǔ)漿罐時(shí)，必須通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)，把水泥硬塊剔出。

鉆頭到樁底部分的攪拌噴漿時(shí)間應(yīng)為1min～2min，且間歇性進(jìn)行提鉆，這樣可確保底部有足夠的空間漏灰。

攪拌樁施工時(shí)，第一次噴漿量在60%為最佳，第二次噴漿量控制在40%為最優(yōu)。同時(shí)，嚴(yán)格按照每桶水泥用量與液面高度相對(duì)應(yīng)的要求施工；此外，用水量方面也需要嚴(yán)格控制，以避免樁頂部分出現(xiàn)漏噴的情況[1]。

3.2 更改南側(cè)圍護(hù)方案

三軸攪拌樁施工過(guò)程中，在測(cè)量放樣時(shí)發(fā)現(xiàn)施工圍護(hù)邊線距離南側(cè)高壓線較近，安全距離僅有5m，由于三軸攪拌樁的施工機(jī)械太大，高度較高，三軸施工無(wú)法保證距離高壓線5m 以上，安全風(fēng)險(xiǎn)很大。

針對(duì)上述情況，提出三種解決方法（1）在南側(cè)約70m 圍護(hù)改為高壓旋噴樁，水泥摻量增加至30%。圍護(hù)寬度及深度保持不變；（2）南側(cè)基坑圍護(hù)改為沿底板邊線打設(shè)拉伸鋼板樁并加設(shè)支撐，后期鋼板樁不拔出；（3）基坑圍護(hù)改為工法樁，但此時(shí)三軸樁機(jī)活動(dòng)范圍線距離高壓線最短距離為3.5m，不足5m。

綜合考慮后，決定采用第一種方法，更改南側(cè)圍護(hù)方案，以高壓線5m 范圍為界限，分界線以北仍保留三軸攪拌樁，分界線以南改為機(jī)械較小的高壓旋噴樁，兩者呈階梯狀搭接。東南角圍護(hù)考慮到三軸樁機(jī)轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的影響，也改為高壓旋噴樁。水泥摻量增加至30%。圍護(hù)寬度及深度保持不變。由于高壓旋噴樁機(jī)高度較低，最高3m，高壓線高度約7.5m，故施打前將土下挖50cm 可保證5m 安全距離。高壓旋噴樁機(jī)活動(dòng)范圍可滿足5m的安全距離要求。

3.3 高壓旋噴樁施工工藝

（1）噴樁設(shè)備精準(zhǔn)定位。將旋噴樁基先放置在指定位置上，并運(yùn)用鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心進(jìn)行鉆孔，同時(shí)采用鉆機(jī)進(jìn)行平穩(wěn)性鉆動(dòng)，當(dāng)鉆桿與地面的垂直偏差≤1.5%時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)到達(dá)了低壓試驗(yàn)的區(qū)域。待設(shè)備及相關(guān)因素都規(guī)整完成后，再通過(guò)低壓射水試驗(yàn)法，對(duì)壓力噴嘴是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)[2]。

（2）制作噴樁水泥漿。樁機(jī)位移工作結(jié)束后，開(kāi)始按照設(shè)計(jì)要求配合攪拌水泥漿。

（3）鉆孔施工。地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔期間，鉆頭應(yīng)在預(yù)定位置上先進(jìn)行鉆孔高度標(biāo)注，一般鉆孔高度在15cm 為最佳。鉆孔工作結(jié)束后，再將鉆桿從其中取出，最終將噴射管插入即可。

（4）將噴漿管提升起來(lái)，并開(kāi)始進(jìn)行噴漿攪拌。噴管達(dá)到預(yù)計(jì)施工深度時(shí)，施工人員需要將高壓水管、空壓力管銜接起來(lái)，并將高壓清水泵、泥漿泵等相關(guān)設(shè)備都接入其內(nèi)。同時(shí)，運(yùn)用儀表對(duì)噴漿設(shè)備的壓力、流量以及風(fēng)量等方面進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)壓力達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以停止加壓，并對(duì)其壓力進(jìn)行固定。

（5）樁頭部分對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)。當(dāng)旋噴管提升到近樁頂部時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)在樁下1m 的位置上，逐步實(shí)行旋噴，且旋噴的速度以及旋噴的秒數(shù)等方面都要不斷地向上提升，直到樁頂停漿界面出現(xiàn)停漿面即可[3]。

（6）將適量的清水注入漿液罐內(nèi)，并同時(shí)開(kāi)啟高壓泵，把管道中所殘存的泥漿徹底地清理干凈。

（7）將樁機(jī)從一根移動(dòng)到另一根上。

（8）噴射注漿活動(dòng)具體實(shí)施后，技術(shù)人員應(yīng)在液壓的作用下，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行不同程度的壓縮和調(diào)節(jié)，此時(shí)技術(shù)人員需要采用水泥灰適當(dāng)對(duì)問(wèn)題區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充和完善，如圖1 所示。

圖1 高壓旋噴樁施工流程示意圖

3.4 技術(shù)控制措施分析

根據(jù)設(shè)計(jì)工作量并結(jié)合工期等因素，擬定進(jìn)機(jī)臺(tái)數(shù)，具體視現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整。噴射注漿工作前期準(zhǔn)備活動(dòng)中，一方面是對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行檢查，一方面是對(duì)噴壓管道進(jìn)行檢查。比如，施工設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)，必須滿足高壓環(huán)境運(yùn)用的安全監(jiān)管要求，否則不允許使用。

為減少噴射注漿過(guò)程中的施工隱患，進(jìn)行垂直方向噴漿時(shí)，應(yīng)先在鉆機(jī)上放置一個(gè)吊錘，并運(yùn)用吊錘和鉆桿注漿的距離控制其受力強(qiáng)度，此時(shí)的受力調(diào)節(jié)誤差應(yīng)≤1.5%。

為確保項(xiàng)目實(shí)施建設(shè)過(guò)程中，樁體本身水泥漿的摻合量達(dá)標(biāo)，施工人員應(yīng)在機(jī)械設(shè)備高度、深入性匹配的狀態(tài)下，充分發(fā)揮監(jiān)理工程師、質(zhì)檢人員的作用，做好項(xiàng)目施工中水泥漿方面的抽查和檢驗(yàn)。

施工工藝進(jìn)行鉆孔注漿調(diào)節(jié)過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)在下鉆孔調(diào)節(jié)過(guò)程中，統(tǒng)一采用低檔進(jìn)行操作。按照工程建設(shè)規(guī)定要求，設(shè)備旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)控制應(yīng)≤25r/min，噴漿壓力應(yīng)≤25Mpa。

噴樁頂端以及樁身部分需要進(jìn)行質(zhì)量問(wèn)題的集中性檢查。同時(shí)，鉆孔噴漿時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行樁底噴漿處理，再將剩余噴漿集中放置在樁體之上，以實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)行樁頭噴漿處理，再實(shí)行局部?jī)?yōu)化。

3.5 問(wèn)題及解決方法

3.5.1 固結(jié)體強(qiáng)度不均勻、縮頸處理措施

地區(qū)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)建設(shè)環(huán)境基本情況，選擇與實(shí)際需求相互匹配的噴漿方法與設(shè)備；先對(duì)噴槍壓力進(jìn)行試驗(yàn)，確定其壓力強(qiáng)度正常后，方可準(zhǔn)備進(jìn)行持續(xù)性、正常性噴灑；為了確保緊縮位置上得到最優(yōu)化處理，要求技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合固結(jié)體的形狀特點(diǎn)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行噴漿速度、角度以及噴射壓力、噴射量方面的調(diào)節(jié)。

3.5.2 壓力不足處理措施

若設(shè)備檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在壓力不足等狀況，技術(shù)人員應(yīng)先以清水進(jìn)行壓力槍試驗(yàn)，最終將其調(diào)節(jié)到壓力狀態(tài)穩(wěn)定即可。

3.5.3 壓力驟升處理措施

設(shè)備停止?fàn)顟B(tài)檢查過(guò)程中，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)用壓力降解處理。比如，噴嘴部分運(yùn)用鉆桿先進(jìn)行提升，再運(yùn)用銅管進(jìn)行疏通；同時(shí)，如果其他區(qū)域出現(xiàn)了接頭局部松動(dòng)的狀況，技術(shù)人員應(yīng)先進(jìn)行堵塞位置的疏通，再進(jìn)行噴射檢查。

3.5.4 固結(jié)體頂部下凹處理措施

旋轉(zhuǎn)噴槍長(zhǎng)度一般需要將其設(shè)計(jì)為整體長(zhǎng)度的0.3m～1.0m。或者是在噴槍噴射完畢后，通過(guò)局部凹槽的固定，從混凝區(qū)域填土固定，再進(jìn)行液漿注入，或者是在旋噴注入工作完成后，在固定區(qū)域頂部鉆取0.5m～1.0m 的小孔，并在原有提桿位置上再次進(jìn)行加強(qiáng)。

4.結(jié)束語(yǔ)

該工程順利施工完成，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，圍護(hù)墻頂豎向及水平位移均在合理范圍之內(nèi)，直至大底板澆筑完成之后，豎向位移累計(jì)變化為3mm，水平位移為0。并且，止水效果良好，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)圍護(hù)墻體漏水。它既避開(kāi)了周邊復(fù)雜環(huán)境的不利影響，又達(dá)到了工程施工要求，同時(shí)也有效控制了工程總投資，實(shí)際效果非常理想。