深基坑邊坡支護中高壓噴射注漿法的應(yīng)用

張長清

（重慶市江津區(qū)第六建筑工程有限公司，重慶 400000）

0 引言

在設(shè)計與建設(shè)高層建筑時，開挖支護是非常重要的環(huán)節(jié)，對整個建設(shè)工程的質(zhì)量起著非常重要的作用。在基坑開挖過程中，邊坡是非常重要的一個部分。主要是利用一定的技術(shù)手段，當(dāng)基坑開挖后和地面形成一定傾角的坡面，便于方便施工。還有一些邊坡是需要依據(jù)工程需要設(shè)計的。無論建筑基坑邊坡的形成原因是什么，都必須在形成后進行必要的支護，以保證邊坡結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性。在過去邊坡支護技術(shù)中，通常是利用外力作用加固，形成一定的支護功能，在實際工程項目中，通過擋土墻等形式加強邊坡支護，無論是支護效果還是支護時間都難以令人滿意?；诖?，人們一直在積極探索如何滿足建筑項目施工要求的情況下所采取的科學(xué)的邊坡支護技術(shù)，這逐漸引起了建筑行業(yè)的重視，同時也出現(xiàn)了許多新的邊坡支護技術(shù)。在各種邊坡支護新技術(shù)中，新型的高壓噴射注漿法無論是支護效果，還是支護耐久性等方面均符合實際工程要求，因此高壓噴射注漿法逐漸被廣泛應(yīng)用于深基坑邊坡支護工程。

1 深基坑邊坡支護設(shè)計與施工簡介

深基坑支護主要指在施工項目地下作業(yè)時，采用排水、基坑開挖等方法在施工點周邊圍擋進行基坑圍護，以保證施工工作環(huán)境不受破壞，不僅如此，我們在施工當(dāng)中還要及時檢查施工點周邊的地下管線、建筑物等各種狀況，及時展開維護，利用這些方法來提升施工作業(yè)安全性、可靠性與穩(wěn)定性。該項目將維護系統(tǒng)通常分為了圍護和開挖兩個主要部分。圍護結(jié)構(gòu)屬于臨時作業(yè)搭建的，并非絕對安全，相對來說風(fēng)險系數(shù)還是很大的。因此，我們對維護結(jié)構(gòu)提出的基本要求是，穩(wěn)定深基坑外圍裸露的地面，確保地面不塌陷以致?lián)p壞地下管線和其他建筑物，并確保地下水不淹沒施工現(xiàn)場。深基坑邊坡支護技術(shù)中，邊坡必須保持穩(wěn)定，同時邊線也不能越界。邊坡支護效果如圖1所示。

圖1 深基坑邊坡支護

2 深基坑邊坡支護設(shè)計與安排

深基坑邊坡支護技術(shù)主要是在城市中高層建筑施工中應(yīng)用，當(dāng)前時期，我國城市建設(shè)有了迅猛發(fā)展，土地利用率也在不斷增加。因此，工程周邊的深基坑間的距離通常很近，因此施工的安全性就成為一個特別重要的問題。根據(jù)工程設(shè)計要求，最主要是確保工程質(zhì)量，再保證工程設(shè)計的造價與施工效率的優(yōu)化。因而施工過程可以分為以下4個步驟展開。

（1）檢查施工現(xiàn)場情況，特別是地下管線分布狀況，了解現(xiàn)場支護段的邊界，同時對開挖基坑展開詳細調(diào)查，采集施工現(xiàn)場土壤情況，結(jié)合勘察報告掌握施工場地地下水層具體情況。

（2）確定建設(shè)項目的詳細施工步驟，通常根據(jù)鋼管樁結(jié)構(gòu)及后期土方開挖、錨桿與混凝土結(jié)構(gòu)施工。

（3）噴錨施工階段可以同土方開挖有機結(jié)合。對于土方開挖深度做出基本層級劃分之后，要分析具體開挖情況進行錨桿排距安排，而噴錨混凝土施工必須在噴錨工作面成形之后最短時間內(nèi)進行施工，以避免天氣等外界因素對深基坑傾角造成嚴重影響。一般來說，在施工過程中，根據(jù)土方開挖層級展開全面施工管理，噴射混凝土的時間將盡可能與水泥漿的強度和成型狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。

（4）在項目施工后期，必須通過科學(xué)的監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測現(xiàn)場的位移與沉降情況，并在土方開挖層級加深過程中進行土層狀況調(diào)查，監(jiān)測過程當(dāng)中，要注意支撐樁頂部的水平位移，支撐樁的深層位移，沉降值等出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)變化情況下，必須及時找到影響因素，比如土層狀況、水土作用等，依據(jù)不同影響因素，采取科學(xué)措施確保施工效果和施工安全。

3 高壓噴注漿具有的特點

3.1 固結(jié)體的可靠性

通過高壓噴射流噴射作用，土壤被嚴重破壞，然后在該區(qū)域形成固結(jié)體。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，固結(jié)體的直徑直接受外界土層的影響，一般呈凹凸形狀。當(dāng)外固結(jié)體保持良好的情況下，強度會逐漸增加，然后由工作人員對該區(qū)域進行詳細測試后，最終的數(shù)據(jù)是加固程度能夠達到原來的1.5倍，但需要的時間比較長。只要在不結(jié)冰的情況下，固結(jié)體就可以當(dāng)作永久地基來使用。

3.2 構(gòu)筑物的可靠

復(fù)合地基由多個不相連的旋噴樁組成。在噴射當(dāng)中，需要有一定直徑或形狀的旋轉(zhuǎn)裝置來支撐，同時在旋轉(zhuǎn)樁外也需要一些支體作支撐。這些支撐物主要是在土壤裂縫中所形成，其具體參數(shù)與噴射技術(shù)相關(guān)。在力學(xué)性能方面，它們可以對樁間土力學(xué)性能的改變，來增加承載力，從一定程度上能夠抵消復(fù)合地基帶來的沉降量。確保該區(qū)域的土層可以保持相當(dāng)高的密實度并承受更多的荷載，同時因密實度的提升，可以確保該區(qū)域的防水性。

3.3 注漿材料的可靠性分析

注漿材料與注漿配方是應(yīng)用高壓射流注漿工藝的重要環(huán)節(jié)。注漿材料通常由主劑、助劑所組成。對于特殊用途材料來講，主劑可以由多種材料組成，不同的成分設(shè)計用于承接不同的功能。我們由材料學(xué)分類上來講，可將其分成水泥類與化工類，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，我國建筑業(yè)通常使用的是水泥類當(dāng)作注漿材料。

4 高壓噴射注漿法的操作中的關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 防滲機理

深基坑開挖區(qū)土層巖性較差、滲透性強，水流作用下支護體系對深基坑安全性能造成了很大的破壞。針對深基坑滲流問題，為尋求合理有效的解決方案，經(jīng)過不斷實踐研究發(fā)現(xiàn)，工程施工中采用高壓噴射注漿法產(chǎn)生良好的效果。這種方法工作效率高，成本低，可充分運用原地巖體，節(jié)約了原材料。與傳統(tǒng)混凝土墻相比，具有占地少、施工方便多種優(yōu)勢[1]。

4.2 加固機制

高壓射噴注漿的最大特點就是加固機理，它可以在高壓高速條件下，利用高濃度噴射流與巖土石混合，凝聚成結(jié)構(gòu)新穎、強度高、防水性能強、化學(xué)穩(wěn)定性好的固結(jié)體。此類固結(jié)體由于具有強度高的特性，所以可作為永久性地基。研究發(fā)現(xiàn)，固結(jié)體的強度會伴隨時間的推移而逐漸增加強，強度最好達到1.5倍。

4.3 漿液材料

灌漿材料及配方是高壓噴射灌漿法的重要組成部分，主要材料為純水水泥，一般是p.0325級及以上硅酸鹽水泥。水泥漿必須具有足夠的可噴性和良好的穩(wěn)定性。灌漿材料通常情況下會有多種配方，利用加入添加劑然后經(jīng)化學(xué)或物理變化之后固化成固體。灌漿過程中，必須控制漿液，防止離析與斷漿，不允許產(chǎn)生夾層。

4.4 灌漿壓力

控制注射壓力是高壓噴射注漿的關(guān)鍵。在灌漿過程中壓力應(yīng)保持勻速穩(wěn)定。假如其他各項參數(shù)都不變，當(dāng)壓力降低，就會導(dǎo)致泄漏；假如壓力突然增大，超出了最大極限，則出現(xiàn)斷漿或連續(xù)冒漿情況，這時灌漿不均勻，也會使管道發(fā)生堵塞，針對這種情況，施工人員應(yīng)盡快停止灌漿，及時檢修機器，再進行二次灌漿。噴射流與灌漿壓力密切相關(guān)。在高壓、高速條件下，射流具有較大的功率，即單位時間內(nèi)從噴嘴出來的射流有很大的能量。

5 高壓噴射注漿法土體加固的控制要點

5.1 施工環(huán)境的調(diào)查

雖然高壓噴射注漿方法的適用范圍很廣，但在復(fù)雜的土層成分（例如具有更多塊狀或有機物質(zhì)的土層）中，處理效果可能會有很大差異。所以，在土體加固施工前，一方面拆除或清理地下線路、廢棄地基等地下障礙物外，另一方面要采取試樁驗證的形式證明其適用性，否則，應(yīng)與設(shè)計人員協(xié)商，使用其他處理形式[2]。

5.2 作業(yè)時間的安排

高壓噴射注漿法需要合理的地基處理時間，以滿足結(jié)構(gòu)強度要求。因此，在開挖基坑前，應(yīng)在考慮樁基養(yǎng)護周期的基礎(chǔ)上，提前約定其作業(yè)時間。另外，深基坑加固運用高壓噴射注漿法時，往往需要根據(jù)工期的需要與其他工藝并行進行。值得人們注意的是，在工程實踐中，當(dāng)高壓噴射注漿施工與排水井施工同時或在排水井之后施工，我們要考慮到高壓噴射注漿易于引發(fā)堵塞降水井慮管，所以施工時間應(yīng)早于排水井施工。

5.3 水泥材料的控制

高壓噴射注漿工藝的選用的主要材料是水泥。因為生產(chǎn)、運輸以及儲存等方面的原因，水泥質(zhì)量往往差異很大，從而對成樁質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。因此，要做好每批次到達施工現(xiàn)場水泥的取樣和檢測工作，并在試驗合格后方可進行使用。（應(yīng)采集兩份水泥樣品，一份用于檢查，一份用于儲存）。同時，水泥材料應(yīng)妥善儲存和保管，避免管理不當(dāng)發(fā)生引發(fā)水泥質(zhì)量變化。

5.4 成樁孔位與垂直度控制

計劃樁孔位置與實際施工孔位的偏差以及每根樁的垂直度是保證成樁質(zhì)量的重要內(nèi)容，所以要保證成樁施工參數(shù)在規(guī)范允許差異范圍內(nèi)，假如孔位放樣差異或成樁垂直度差異過大，那么就直接影響到單個樁之間的有效重疊長度，從而導(dǎo)致加固土體中出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，從而削弱加固效果。因此，在成樁之前，有必要做好樁位放樣工作，并做好相應(yīng)的標記以避免偏位。成樁過程中必須要確保鉆桿的垂直度，并經(jīng)常進行檢查。

5.5 成樁施工參數(shù)控制

高壓噴射注漿工藝的加固效果，不僅與土壤結(jié)構(gòu)和土質(zhì)類型緊密相關(guān)，同時還與施工過程中的施工參數(shù)有關(guān)，只有在施工過程中依據(jù)工程實際對工藝和參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)整，才能達到理想的處理效果。

5.5.1 水灰比的控制

水泥漿由水泥與水組成。從理論上分析，水灰比越小，樁身強度越高。但是，如果水灰比太小，也很難噴射漿液。因而，我們首先應(yīng)依據(jù)工程實踐經(jīng)驗或試驗樁情況，審慎選擇水灰比，必要時可根據(jù)工程需要添加適量的外加劑（比如早強劑），提高水泥漿的性能。其次是要采取必要的措施，確保水泥用量和水灰比的配比準確，并在施工過程中重視檢查與記錄，控制好水灰比，使其處于合理范圍內(nèi)[3]。

5.5.2 噴射壓力的控制

高壓噴射注漿中噴射壓力是重要的設(shè)計參數(shù)。一方面，噴射水泥漿使原有土體體積膨脹，容易造成地面隆起問題。另一方面，在水泥漿沒有硬化之前，在一定的噴灑范圍內(nèi)，原有土體受擾動，造成強度降低，容易導(dǎo)致土體沉降。由此可以說明，對高壓噴射壓力加強合理控制，對于保證周圍環(huán)境安全非常重要，我們在施工過程中，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，慎重選擇、加強控制與科學(xué)監(jiān)測。

5.5.3 成樁質(zhì)量的檢驗

根據(jù)設(shè)計規(guī)定要求，對高壓噴射注漿加固的要求，通常是加固之后28d給出抗壓強度數(shù)值或滲透系數(shù)指標。工程實踐當(dāng)中，在開挖基坑之前，常采用鉆孔取芯形式來檢查加固體的質(zhì)量，取芯位置要布置到有標志性的樁位（如異常的樁位、復(fù)雜地質(zhì)條件路段等）?；娱_挖之后，我們要對周邊區(qū)域進行監(jiān)測觀察，充分驗證加固體能否達到設(shè)計要求[4]。

6 結(jié)語

邊坡屬于深基坑工程建設(shè)中非常關(guān)鍵的部分，在對巖層開鑿后，基坑會同地面構(gòu)成一個坡面，高壓噴射注漿主要是依據(jù)此坡面構(gòu)成的角度來形成一個固結(jié)體。由于高壓噴射注漿法具有良好的防滲機理、加固機制，并且灌漿壓力作用下，會對深基坑支護產(chǎn)生良好的穩(wěn)定作用。在深基坑邊坡支護的工程中，使用了高壓噴射注漿法，無論從作用時間還是效果來分析，都體現(xiàn)出較強的優(yōu)越性。高壓噴射注漿法特別是在地基處理與基坑底部加固、邊坡防護施工中效果較為明顯，可以促進地下防水工程以及深基坑支護功能的實現(xiàn)，因而高壓噴射注漿法應(yīng)用范圍較廣[5]。