復雜地層高壓旋噴止水帷幕樁施工技術

[摘要]本文以客運專線北京調度所工程高壓旋噴止水帷幕樁施工為例，介紹了高壓旋噴止水帷幕樁施工的工藝及其在施工中的質量控制要點。

[關鍵詞]止水帷幕；高壓旋噴樁；質量控制

1 引言

高壓旋噴止水帷幕，就是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層預定的深度后，以20～40Mpa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層。當能量大、速度和脈動狀的射流，其動壓大于土層結構強度時，土顆粒便從土層中剝落下來。一部分細顆粒隨漿液或水冒出地面，其余土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等力的作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質量大小，有規律地重新排列。漿液凝固后，便在土層中形成一個固結體。由多個高壓旋噴樁形成帷幕，可以用來作為將地下水體隔離在一側的一種止水施工方法。這種施工方法可以將水隔離在基坑以外，從而保證了原有建筑物基礎下土體的穩定性，亦保證了基礎的穩定。

高壓旋噴樁在地基處理施工中廣泛應用，但高壓旋噴樁作為止水帷幕樁施工在北京地區應用尚不廣泛，且北京地區地質情況相對復雜，施工難度大。本文以客運專線北京調度所工程高壓旋噴止水帷幕樁施工為例，簡要地介紹高壓旋噴止水帷幕樁施工的工藝及其在施工中的質量控制要點。

2 工程概況

客運專線北京調度所工程位于北京市海淀區復興路6號北京鐵路局院內，總建筑面積為81700㎡，框架剪力墻結構，地下二層，基礎埋深17.50m，止水帷幕樁內排φ700mm@1500mm，與護坡樁同心，外排止水樁φ700mm@400mm。止水樁樁長13.0m，樁總數為1292根。地下卵石層厚度在2～7m不等，分布在地坪下5m至12m之間。

3 施工方案的確定

由于現場地質情況復雜，卵石層厚，正常的高壓旋噴機無法穿越卵石層，且樁體垂直度難以控制，卵石層縫隙較大，質量也難以保證。針對現實情況，最后確定采用了先引孔后旋噴的施工方法，鉆機采用DPP100-3B地質鉆探機，旋噴采用MGJ-50錨桿旋噴機及XJB-700高壓泵，并在施工前在現場進行了試樁，開挖檢查樁體的技術指標，滿足設計要求，從而得出實際的技術參數。

4 高壓旋噴止水帷幕樁施工工藝

4.1 工藝流程

場地平整—→測量放線—→鉆探機就位—→鉆孔至設計標高—→鉆探機移機—→旋噴機就位—→鉆至設計標高—→旋噴開始—→邊旋噴邊提升—→旋噴結束拔管及沖洗。

1）施工前先進行場地平整。

2）按照設計圖紙進行樁位放線

①止水樁樁位放線依據設計圖紙及測繪院放定樁位坐標，經復核及監理工程師檢驗合格后，方可進行鉆孔。

②做好樁位控制線圖，記錄控制線與樁位之間的距離，以便及時恢復樁位，進行檢驗。施工時，注意對控制線的保護。

3）鉆孔：使用地質鉆機成孔。鉆孔過程中應詳細測量并記錄實際孔位、孔深及地層變化情況。采用人工攪槳護壁，泥漿池可根據現場實際條件設置，在施工第一根樁時，要慢速運轉，掌握地層對鉆機的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進參數，在鉆進過程中，不可進入太快，由于采取泥漿護壁，因此，要給一定的護壁時間。

4）待鉆機鉆至設計標高深度，護壁完好后，進行提鉆移機。

5）旋噴鉆機就位：將鉆機平穩地安裝在測放孔位上，鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心線，要求鉆機安放保持水平，鉆桿保持垂直，其傾斜度不大于1.5%。

6）漿液配置：水灰比取1.0，根據現場試驗樁實際水泥用量及現場攪漿設備的容量，確定水泥和水的放入量，并派專人監督，檢查，取保水灰比。攪拌漿液必須在各種機具設備試運轉正常后進行，并防止漿液沉淀。

7）旋噴注漿作業

①施工前檢查注漿設備和管路系統，并進行調試，壓力和排量必須滿足設計要求，管路系統的密封圈必須良好，各通道和噴嘴內不得有雜物；吸漿軟管必須采用鎧裝橡膠管，高壓泵與鉆桿間由耐高壓軟管連接。接頭使用高壓卡口接頭，并有密封圈壓緊。

②將注漿管插入預定深度，先用清水試壓，待情況正常后，開始注漿。

③噴射注漿時設備開動順序：先空載啟動高壓泵，并同時向孔內送水，使泵壓逐漸升高至規定值。待暢通后，開始注漿。待水泥漿的前峰已流出噴頭并在孔口返漿后，再開始提升注漿管，自下而上噴射注漿。

④旋噴開始時，旋轉提升旋噴管，自下而上連續進行噴漿。注漿過程中必須時刻注意檢查注漿壓力、旋轉和提升速度等參數是否符合要求，并且做好記錄。

⑤噴射注漿中需拆卸注漿管時，應先停止提升、回轉和送漿，然后逐漸減少水量，最后停機。拆卸完畢繼續噴射注漿時，開機順序也要遵守前面的規定，同時，旋噴管分段提升的搭接長度不小于0.2m，以防旋噴體脫節。

⑥噴射注漿結束后，對旋噴體頂部漿液析水收縮出現的凹穴，應及時用水泥漿補灌。

8）拔管

噴射注漿達到設計深度后，繼續用注漿泵注漿，待漿液達到設計要求的超灌量后，即可停止注漿，然后將注漿泵的吸水管移至清水箱，抽吸一定量的清水將注漿泵和注漿管路中的漿液頂出，然后停泵，拔管要迅速，不可久留孔中。

卸下注漿管后，應立即用清水將各通道沖洗干凈，并擰上堵頭。注漿泵、送漿管路和漿液攪拌機等都要用清水清洗干凈。

4.2 技術參數

施工技術參數：泵壓30MPa，水泥量250kg/m、提升速度150～200mm/min，樁噴漿量每米250kg水泥，旋噴過程中冒漿量應控制在10%～25%。

5 質量控制措施

①將現場所有機械設備進行編號，并將該設備的作業范圍、技術參數進行掛牌，讓每名操作工人都要明確止水樁的技術要求。

②每段每名管理人員對自己所分擔的區域按照技術交底的參數進行巡檢，并做好止水帷幕樁鉆孔及灌漿巡檢記錄表。

③技術人員將地質勘查報告中每段地質區域的樁位數進行明確，發至每名管理人及現場機械操作人員手中，讓大家詳細了解在地下各種土層位置，土層的厚度，并依據土層情況調整壓力、提升速度，在卵石層部位由于卵石間縫隙較土體較大，要求提升速度不大于150mm/min，以保證施工質量。

④試驗員、物資部人員檢查水泥進場的數量、外觀包裝、質量及標號，試驗員收集出廠的各項質量證明文件，按批次進行復試，

⑤各分段施工管理人員每天都要對鉆探機、旋噴機設備的性能、壓力表的精度和靈敏度進行檢查。

⑥項目部派專人對高壓旋噴作業后臺的水泥配合比、水泥用量、泵壓進行檢查管理，從源頭上控制樁的質量。

6 出現滲漏的解決辦法

在以后開挖過程中，如果滲水量不大。在護坡樁之間的原土上拉結鋼絲網片，然后噴筑混凝土護壁，再抹一層速凝水泥。如果滲水量較大，將剔除護坡樁之間部分原土，在有滲漏處插入導管，然后在樁之間砌筑磚墻(用速凝水泥做漿)，并在磚墻外皮做速凝水泥保護層。水泥硬化后拉結鋼絲網片（導管周圍壓筋加密），再噴筑混凝土護壁（導管周圍的混凝土加厚）。將導管倒出水流引入集水坑中進行集中排水，集水坑要隨著土層的開挖隨挖隨做，確保集水坑內的積水及時排出。

7 結語

基坑土方開挖時，觀察到帷幕內基坑無較大滲漏，開挖順利，充分表明止水帷幕無缺口，施工質量良好。隨著北京市建委、水務局文件的下發，在北京地區高壓旋噴止水帷幕在基坑止水施工中的應用將會越來越多，施工工藝必將越來越成熟。