旋喷桩止水帷幕在高层建筑深基坑中的应用

旋喷桩止水帷幕在高层建筑深基坑中的应用

摘要：高压旋喷施工技术是在静压灌浆的基础上，引进水力采煤技术而发展起来的。目前，高压旋喷注浆法在高速公路软弱地基加固、水利工程防渗、矿山井巷加固与防渗等方面得到广泛的应用。本文将结合具体工程实例详细阐述三重管高压旋喷桩施工工艺和质量控制，开挖后检验了其施工效果。 关键词：高压旋喷桩;止水帷幕;三重管

abstract: the construction technology of high pressure rotary jet is based on static pressure grouting, the introduction and development of hydraulic coal mining technology. at present, the high pressure jet grouting method has been widely applied in expressway soft foundation reinforcement, water conservancy anti-seepage, and reinforcement and seepage control of mine. in this paper, combined with the specific project example in detail three pipe of high pressure jet grouting pile construction technology and quality control, after excavation construction effect test.

key words: high pressure jet grouting pile water-stop curtain; three pipe;

中图分类号：[tu208.3]文献标识码：a文章编码：

正文

高压旋喷施工技术是在静压灌浆的基础上，引进水力采煤技术而发展起来的。目前，高压旋喷注浆法在高速公路软弱地基加固、水利工程防渗、矿山井巷加固与防渗等方面得到广泛的应用。在一些大城市，随着地铁建设和高层建筑的崛起，不少深基坑工程亦都采用了高压喷射注浆技术来进行深基坑的止水防渗，而三重管旋喷桩是其施工工艺的最先进形式。

在建筑物和市政设施密集地区施工，由于受场地限制，不允许按安全坡度放坡开挖基坑，或深基坑放坡开挖所增加的土方量过大，不经济，而采取竖直开挖时，必须设置基坑支护结构以防止坑壁坍塌，目前常用的挡土壁形式有灌注桩、钢板桩和地下连续墙。在地下水位较高的情况下，挡土结构必须同时解决好挡土和挡水两方面的问题。挡采用灌注桩成排桩挡土时，则难以解决挡水问题。 止水帷幕是在深基坑开挖和地下构筑物施工时防止地下水渗流的作业措施，以保证基坑基本干燥，使基坑开挖和地下构筑物施工得以顺利进行和基坑周边不因土体中地下水渗流而产生过大的位移变形。 1 工程概况

本工程为商贸公寓，位于佛山市顺德区乐从镇。该工程为20层高层公寓楼1栋, 设一层地下室。地基基础设计等级乙级，基础形式为管桩基础。基坑周长约320m，基坑开挖深度约为8.05m。本次

基坑设计侧壁安全等级为二级；基坑侧壁安全重要性系数为r=1.0。 根据岩土层的成因类型、性质、工程特征及风化特征等，结合地质勘查结果，基坑支护范围的土质以中粗砂局部含有少量的砾卵石为主，其它为粘性土及淤泥土质。

水文地质条件：根据钻孔揭露情况表明，场地内主要含水层为较厚的第四系松散砂粉土层,含孔隙水，总体上水量一般。从上所述岩土性分析, 该场地内地下水补给来源主要为大气降水。本场地初见水位为1.0～2.5米,勘察期间正值冬旱季,测得孔内稳定水位1.1～2.8米。

综合考虑各个因素，本工程基坑支护局部采用三重管高压旋喷桩止水帷幕。

2 三重管旋喷桩的选用及工程施工难点 2.1选择三重管旋喷桩的原因 2.1.1三重管旋喷桩工艺原理

由钻机操作特殊的三重喷射管，喷射管端部有三个喷嘴分别喷射高压水，压缩空气和水泥浆。高压水和压缩空气形成的喷射流切削土体，与另一喷嘴喷出的水泥浆混合，形成水泥、土混合体，达到加固土的目的。由钻机操作的喷射管边喷射，边旋转，边提升，从而形成具有较高强度的柱状水泥土加固体，称之为旋喷桩。主要施工机具有高压泵、泥浆泵、空压机、钻机等，高压泵的压力要求在30．0mpa以上。三重管旋喷桩机注浆施工示意如图1所示。

2.1.2三重管旋喷桩选用

本工程大部分区段的地质条件为中砂夹淤泥或中砂层，标贯高(n值2o一40)。目前国内最大功率的三轴水泥搅拌桩机也难以钻入设计深度，且先行打入的管桩已在围护结构桩位上形成众多的地下障碍物，这使三轴水泥搅拌桩机难以施工。而三重管旋喷桩具有喷射压力高、成桩直径大、适用于标贯较高的土层。基于上述原因，本工程最终选定三重管旋喷桩作为止水桩。 2.2施工难点分析

2.2.1根据地质勘查报告，砂层中的标贯最高达到40，桩长和桩径很难达到设计要求。且先前打入的管桩已在围护结构桩位上形成众多的地下障碍物，可能使旋喷桩体无法充分咬合、止水帷幕存在缝隙。

2.2.2本工程施工场地是在原有地面开挖至一8.050m(相对标高)的基坑内，常年的地下水位高于基坑标高。因此，须设计降水井进行24小时不问断抽水以保持基坑内的地下水位低于施工地面。抽水过程中，地下水的渗透速度将加大。

2.2.3施工过程中高压水射流将加速砂层中水的渗流。施工过程中，高压水和压缩空气会使桩周一定范围的沙砾处于液化悬浮状态。由于中砂层渗透系数较大，高压射流压力消散较快，在高压水平喷射压力与正常渗透压力的耦合作用下，砂层中的地下渗透速度

将加快。受此影响，施工过程中的水泥颗粒和已施工的相邻桩尚在固化期的水泥颗粒将被渗流带走。 3 施工质量控制要点

3.1针对高压射流过程加速砂层中水的渗流这一特点，为控制施工质量，施工外排旋喷桩采取的施工顺序是：以八米为一个施工区段，“跳二打一”进行施工，如此反复，施工完一个施工段的外排旋喷桩后，接着施工灌注桩桩间的旋喷桩。

3.2 针对中砂层地下水流速较大、并在井点降水过程中又进一步加大这一特点，在施工过程中应密切注意冒浆情况。一旦出现冒浆较少或不冒浆的情况，应在浆液中掺入适量水玻璃以缩短凝固时间，加大孔隙地段的注浆量并降低旋喷速度，孔隙灌满后再继续旋喷。当距离降水井15m范围内时，应先停止附近井点降水，然后再进行旋喷桩施工。

3.3 针对围护桩的平面位置上有一些前期已施工的管桩，为保证止水帷幕的连续性，采用如下方法：将前期已施工的桩基平面图与该设计图进行比较，判断管桩的初步位置，确定旋喷桩的绕行路线。

3.4 旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%属于正常现象，若超过2o%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。

3.5 钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋

喷时要保持钻杆有10～20cm 的搭接长度，避免出现断桩。

3.6 在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。

3.7 制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受 潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1／2为宜。

3.8 在旋喷过程中，若遇到孤石或大漂石，桩可适当移动位置(根据受力情况，必要时可加桩)，避免畸形桩或断桩。 3.9 当遇到部分地层标贯较高无法顺利成孔时，可上下窜动注浆管，使其下插至设计标高。若还不能达到设计标高，则采取钻机引孔的方法，旋喷桩施工时喷射压力调整到35mpa，提升速度控制在75mm／min，以保证旋喷桩的施工桩径。 4 基坑开挖过程中的漏水原因分析及防治措施

4.1 在旋喷桩施工前应对已施工好的灌注桩桩头进行清理，找到旋喷桩最佳的施工位置，当灌注桩桩缝过大时，应考虑增加旋喷桩施工根数，使桩与桩之间有着良好的搭接。

4.2 施工过程中应参考工程地质勘探，针对不同的施工段的土层进行对照，根据不同土层的实际情况适当调整提升速度及压力。 4.3 施工过程中发现不冒浆或冒浆量少时可加大浆液浓度，大

致为1.1-1.3之间；在送浆管长度不超过100m时也可适量增加早强剂，一般为每搅拌桶2．5公斤，施工完毕后应立即向送浆管内输送清水，直至喷头内清水喷出为止，否则易堵管。

4.4 施工时若遇地下障碍物无法钻进时应根据受力情况，考虑增加桩数进行绕打施工。

4.5 在进行压顶梁施工时，应对灌注桩桩缝进行检查，发现桩缝较大时，应在压顶梁适当位置放置管径为110mm～150mm的pvc管，以便进行补强措施。

4.6 基坑开挖前应准备好堵漏工具及材料，在开挖时应有专人进行现场跟踪，做到有漏立堵。开挖后若发现有漏水、漏沙现象，根据水量及流沙大小，应做不同处理：

4.6.1 当水量及流沙较小时，应将漏点周边清理干净后并凿出凿痕，以便增加s型速凝水泥附着力，后将棉线(布)塞入漏洞中，待水流速减少后用s型速凝水泥立即封堵并留引流管。 4.6.2 当水量、流沙或漏点较大时，应先用大块砖块或石块填入漏洞中，后用棉线(布)塞入，其后再在外围增加硬物(钢筋或木头等)作为骨架，待水流速减少后用s型速凝水泥立即封堵并留引流管。若此时仍无法将漏洞堵住，应立即在漏洞周边用砂袋或土进行回填，直至水流停止，再在该漏洞基坑边施打旋喷桩，必要时可增加桩数，直至强度达到，开挖后无漏水、流沙现象为止。 5 施工常见问题及处理办法

6 结束语

本工程采取了上述的综合施工技术，通过对高压旋喷桩三重管施工过程的现场操作，解决了高压旋喷桩施工过程中的质量、进度等问题，成桩后进行桩实体检测及基坑开挖后围护结构的止水效果，采用本工艺止水效果好，施工速度较快，保证了施工的顺利进行，在经济效益方面也取得了很好的效果，对今后各地区类似工程有一定的借鉴意义。 参考文献

[1]钱午等. 深基坑工程止水帷幕设计概要[j]. 土工基础，1998，1.

[2]龚晓南. 地基处理手册(第三版), 中国建筑工业出版社, 2008，6.

[3]金志强 旋喷止水帷幕在北京恒润中心工程中的应用[j]. 探矿工程, 2004（4）:17-19

[4]冶金工业部建筑研究总院. 地基处理技术第二册喷射注浆法与深层搅拌法[m], 冶金工业出版社, 1991,1-831