基坑工程中防滲帷幕的應用

王 蛟

0 引言

隨著我國工業與民用建筑的蓬勃發展，大量的基坑工程出現在房屋建筑、市政工程或地下建筑物的施工過程中。基坑工程是指基坑施工的安全、主體地下結構的穩定和周圍環境不受損害而采用的支護結構、防滲帷幕、降水和土方開挖與回填，并包括勘察、設計、施工和監測等一系列工程的總稱。為保證基坑工程的安全、穩定和對變形的控制，支護結構體系中的防滲帷幕作為其中的重要一環是非常重要的，防滲帷幕的設計與施工不當，或因施工方對預防措施不重視，極易產生流砂、管涌、坑底隆起、邊坡失穩和坑壁坍塌等事故。基坑工程中常用的防滲帷幕為深層水泥攪拌樁和高壓噴射注漿法兩種。

1 深層水泥攪拌樁

深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌樁機將軟土和固化劑(漿液或粉體)強制拌和，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理—化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的樁體或墻體，以達到加固地基或止水防滲的目的。使用干水泥作為固化劑的水泥土攪拌法，簡稱干法。使用水泥漿作為固化劑的水泥土攪拌法，簡稱濕法。在防滲帷幕的施工中通常使用濕法施工。

1.1 設計參數

水泥宜選用強度等級為 32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥，摻入量宜為 12%～20%，在不污染環境的前提下外摻劑可根據工程需要和土質條件選用具有早強、緩凝、減水以及節省水泥等作用的材料。水灰比宜為0.45～0.55，樁徑不小于500mm，樁長=樁頂標高 -樁底標高，其中樁頂標高宜取本場地勘探期間實測地下穩定水位埋深標高再加 1.0m，樁底標高宜≤基坑實測深度標高-1.2×建筑基坑側壁重要性系數 ×(實測地下穩定水位埋深標高-基坑實測深度標高)。

1.2 帷幕形式

防滲帷幕宜采用兩排水泥攪拌樁套打，兩排樁的相互搭接宜不小于 150mm，工藝為兩噴四攪。常使用的形式有以下幾種:

1)灌注排樁支護體加兩排套打水泥攪拌樁防滲帷幕，適用于基坑較深且基坑側壁安全等級要求較高時使用，帷幕應置于排樁之后，為保證二者之間土體的穩定性，二者凈距以不大于300mm為宜。

2)土釘或預應力錨桿支護體加兩排套打水泥攪拌樁防滲帷幕，適用于基坑較淺時使用。土釘穿透攪拌樁樁體成孔并安放、注漿，然后掛網噴射混凝土面層。

3)水泥攪拌樁兩排套打并在樁體中插鋼筋、鋼管或槽鋼等整體作為支護體系，并在攪拌樁頂部設置厚度為 0.2m，寬度與墻身一致的鋼筋混凝土壓板來增加支護體的整體穩定性。

4)水泥攪拌樁相互套打形成格柵式擋土壩支護體，適用于場地較開闊處的基坑支護，兩排防滲帷幕設置于擋土壩緊臨基坑的內側。攪拌樁由一種具有一定剛性的脆性材料構成，其抗壓強度遠大于抗拉強度，格柵式擋土壩形成一個“重力壩”就是利用結構本身自重和抗壓不抗拉的一種形式。

1.3 施工流程

測量放樣→鉆機就位→穩定、調平鉆機→鉆機預拌下沉慢速鉆進→復查鉆機垂直度→繼續鉆進→到設計樁底標高止→制備水泥漿→鉆機噴漿提鉆至樁頂→下鉆復攪→提鉆噴漿至樁頂→提鉆至地面→鉆機移位至新樁位。

1.4 施工要求

1)水泥攪拌樁施工現場事先應整平，不得有地下障礙物，若有池塘、洼地等應抽水和清淤并回填粘性土料后壓實。攪拌頭翼片的枚數、寬度與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉數、提升速度應相匹配，以確保加固深度范圍內土體的任何一點均能經過20次以上的攪拌。

2)施工前應確定水泥漿泵輸漿量、水泥漿經輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間和鉆桿提升速度等施工參數，并根據設計要求來確定施工工藝。所使用的水泥都應過篩，漿液制備應隨配隨用不得離析，必須連續泵送。拌制水泥漿液的罐數、水泥和外摻劑用量以及泵送漿液的時間等應有專人記錄，噴漿量及攪拌深度必須采用經國家計量部門認證的監測儀器進行自動記錄。

3)攪拌機噴漿提升的速度和次數必須符合施工工藝的要求，并配專人記錄。

4)當水泥漿液到達出漿口后，應噴漿攪拌 30 s，在水泥漿與樁端土充分攪拌后，再開始提升鉆頭。停漿面應高于樁頂設計標高 300mm～500mm。施工中應始終保持攪拌樁機底盤的水平和導向架的垂直。

5)攪拌機預拌下鉆時不宜用水，當遇到較硬土層而下鉆太慢時方可適量泵水，但應考慮泵水對樁身強度的影響。

6)施工時如因故障停漿，應將鉆頭下沉至停漿點以下 500mm處，待恢復供漿時再噴漿攪拌提升。若停機超過 3 h，宜先拆卸輸漿管并妥加清洗。

7)防滲帷幕套打施工時，相鄰樁的施工時間不宜超過 24 h。如間隔時間太長，與相鄰樁無法搭接咬合時，應采取局部補樁或注漿等補強措施。

2 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的鉆桿鉆進到土層的預定位置后，以高壓設備使漿液或水、空氣成為20MPa～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個有一定強度的圓柱狀固結體或相鄰樁體相互咬合成一體的墻體固結體，該工藝起到止水與土體加固的作用，以達到加固地基或止水防滲的目的。高壓噴射注漿法分旋噴、定噴、擺噴，根據噴射方法的不同可分為單管法、二重管法和三重管法。

2.1 設計參數

水泥宜選用強度等級為 32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥，摻入量應根據現場土層情況通過試驗確定，經驗值常為 200 kg/m～300 kg/m。根據施工的需要可加入適量的外加劑及摻合料。水灰比宜為0.8～1.5，常用1.0，樁徑不小于600mm，設計樁長等同于水泥攪拌樁防滲帷幕樁長的算法。

2.2 帷幕形式

防滲帷幕套打時以相互搭接不小于 300mm，設計成孔深度不大于 20m為宜。常使用的形式有以下幾種:

1)灌注排樁支護體加樁間插打高壓旋噴樁止水。適用于基坑較深、基坑側壁安全等級要求較高且施工現場因場地或空中障礙物影響而不具備打深層攪拌漿噴樁帷幕時使用，注漿方法宜使用旋噴，當排樁間凈距小于旋噴樁樁徑時，單管法插打應不少于兩根，雙管法或三管法應不少于一根，最好為兩根。當排樁間凈距大于旋噴樁樁徑時，根據現場實際情況合理布置樁數。

2)可在土釘或預應力錨桿支護體加雙排高壓旋噴樁防滲帷幕中運用。也可在高壓旋噴樁兩排套打并在樁體中插鋼筋、鋼管或槽鋼等整體作為支護體系中應用。

2.3 施工流程

測量放樣→鉆機就位→穩定、校正鉆機→制備水泥漿→貫入噴射管用高壓泥漿旋噴強制切土鉆進→到設計樁底標高止→鉆機旋噴提鉆至樁頂→鉆機移位至新樁位。

2.4 施工要求

噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關，其中包括噴射壓力、提升速度、被加固土的抗剪強度、噴咀直徑和漿液稠度。加固范圍與噴射壓力、噴咀直徑成正比，與提升速度、土的抗剪強度和漿液稠度成反比。加固體強度與單位加固體中的水泥摻入量和土質有關。

1)噴射孔與高壓注漿泵距離應不大于 50m，裝、卸噴射管時，采取密封措施、加快裝卸速度以防止噴嘴堵塞。

2)在高噴灌漿過程中，出現壓力突降或驟增、孔口回漿濃度和回漿量異常，甚至不返漿等情況時，查明原因后立即處理。

3)高噴灌漿保持全孔連續一次作業，作業中因拆卸噴射管而停頓后，重復高噴灌漿長度不小于0.3m。

4)供漿正常情況下，孔口回漿密度變小、不能滿足設計要求時，擬采取加大進漿密度或進漿量的措施予以處理。當孔內出現嚴重漏漿，應采取相應措施馬上處理。

5)高噴灌漿結束后，應迅速拔出噴射管。為防止漿液凝固收縮影響樁頂標高，應充分利用孔口回漿或水泥漿液對已完成孔進行及時回灌，直至漿液面不下降為止。

6)施工中如實記錄高壓旋噴灌漿的各項參數、漿液材料用量、異常情況及處理等。做好廢棄泥漿的處理，及時運走或現場堆放后期運出。

防滲帷幕樁入土深度較長時，偶爾會出現樁與樁之間咬合不住，造成樁縫漏水或流砂現象，產生這種現象時要迅速在縫隙漏水處打入花管，并向內注水玻璃或摻入有三乙醇氨的稠水泥漿進行堵漏，如縫隙較大時也可以采用土辦法，如用干海帶塞入縫隙中，海帶遇水膨脹就會將縫隙堵死，或者是在滲水或漏水處將0.8mm～1mm厚的鐵皮用膨脹螺絲固定在樁體上，然后用快凝水泥迅速封堵。

[1] GB 50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].

[2] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范[S].

[3] 樊宇強.雙排樁基坑支護在臨近既有線基坑開挖的應用[J].山西建筑，2009，36(16):95-96.