建筑基坑止水帷幕方案設計與施工技術

劉兆慧

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西太原 030024)

1 工程概況

山西通信信息技術研發綜合樓工程位于太原市高新技術通信信息園區通信五號地塊，該場地位于通信信息園區中心廣場西側，場地為不規則的扇形平面，東西寬86 m，南北長56 m～115 m，用地面積11333.22 m2，場地東為體育西一巷，西為體育西二巷，南臨南中環街。本工程建筑面積37000 m2，建筑結構為框架—核心筒結構，總高71.2 m。建設單位為山西省通信公司，設計單位為山西省建筑設計研究院，監理單位為北京煜金橋通信監理咨詢有限責任公司。該工程基坑深度為10.6 m，基坑東、西、南側50 m范圍內無永久性建筑，基坑北側4 m原為在建4層建筑物。建設單位要求施工單位按止水帷幕方案設計與施工。

2 工程地質和水文地質條件

該場地地基土主要為第四系全新統沖洪積層(Q4)及上更新統(Q3)沖洪積相沉積物。地下水類型屬孔隙潛水，地下水位埋深介于地表以下4.2 m～4.8 m，地下水主要靠汾河河水及大氣降水進行補給。

3 基坑止水設計依據及特點分析

山西通信信息技術研發綜合樓北側距在建的科泰生產樓最窄處僅有4 m，據現場實際情況基坑東、西、南側較為寬闊，北側是止水設計考慮的重點。為保證基坑北邊穩定性和建筑物安全，防止不均勻沉降和過大沉降，而且地下水位較高，基坑開挖嚴防帷幕漏水、管涌現象;同時還要保證周圍建筑物不產生有害沉降，工期緊且造價要低。設置止水帷幕，確保基礎施工降水期間臨近建筑物不產生附加沉降，且止水帷幕施工安全可靠，技術可行。

4 止水帷幕的方案設計

由于場地北邊緊靠在建工程，且施工作業面較小，分析常規止水結構類型并結合場地的實情，止水帷幕采用擺噴樁結合支護樁間高壓旋噴樁，旋噴樁采用單管法，擺噴樁采用三重管法，該工程采用高壓噴射注漿法從施工可行性及技術可行性分析，都比較合適。

5 高壓噴射注漿法施工程序和施工要點

1)鉆機就位:施工前先進行場地平整，挖好排漿溝，繪制出樁位圖，確定樁位的位置。將鉆機的鉆桿頭對準樁位，為了保證旋噴樁的垂直度，要做鉆機水平校正，其傾斜度不大于1.5%。

2)成孔:采用地質鉆機鉆孔至設計深度，鉆成直徑100 mm～200 mm的孔，鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于50 mm。

3)插管:旋噴樁采用單管法施工，同時完成鉆孔和插孔作業;鉆孔后，拔出巖芯管插入噴射注漿管，在插管過程中，為了預防泥砂堵塞噴嘴，應該邊射水邊插管，同時控制水壓力不大于1 MPa，壓力過高容易發生孔壁坍塌事故。

4)旋噴注漿:噴漿前，先開動高壓水、氣，觀察孔口冒水冒氣是否順暢，以保證水頭和保證被水、氣切削下來的部分土粒能順利排出。當噴射注漿管插入預定深度后，由下而上進行噴射注漿，如發現漿液噴射不足，影響樁體的設計直徑時，進行復噴，有關參數見表1。施工人員要對漿液初凝時間、注漿流量、風量、壓力、旋轉提升角度等做好記錄。

表1 高壓噴射注漿技術參數

5)沖洗:注漿完畢后，泥漿泵和高壓泵應用清水沖洗，各管路內不得有殘余漿液和其他雜物。三重管拆下后要用清水沖洗，泥漿泵停止運轉后，拆洗缸室和三通閥。損壞的部件要及時修理和更換，運轉部分要涂抹黃油以利潤滑和防銹。

6)機具移動:移動鉆機到新孔位。

6 質量控制

1)根據所需的噴漿量和設計的水灰比，確定出水泥使用數量。2)保證漿液水灰比1∶1，漿液攪拌后4 h內用完，選用水泥應經試驗及過篩，細度在4900孔/cm2的標準篩上篩余量不大于15%以保證漿液的可噴性、穩定性。如漿液中帶有氣泡應選擇合適外加劑，確保固結體的抗滲性能。3)鉆桿的提升和旋轉應連續不中斷，拆卸鉆桿時，要控制鉆桿的搭接長度在0.1 m以上，避免樁體脫節。當機械中途發生故障時，要馬上停止提升鉆桿和旋噴工作，檢查排除機械故障，防止樁體中斷。4)要檢查水泥的出場證明、合格證、試驗報告，水泥品種及標號為32.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿、水灰比以及外摻劑要符合設計要求。5)成樁深度、直徑、擺噴角度、整體性、樁體強度以及物理力學性能符合設計要求。通過選取噴射后期的冒漿做成試塊，檢查樁體均勻性;通過鉆孔注水試驗，檢查其滲透性。6)施工中易出現冒漿，屬常規現象，若冒漿量大于注漿量的20%或完全不冒漿則為反常，盡快查明原因，及時采取相應措施。a.冒漿量大，是由于有效噴射范圍與注漿量不一致，采取的措施是提高噴射壓力、噴嘴直徑縮小、提升和旋轉速度加大，減少冒漿量。b.地層中當空隙較大時，產生的現象是不冒漿，這時應加入適量速凝劑，縮短水泥漿凝固時間，確保水泥漿液在一定范圍內快速凝固。7)高壓噴射注漿法所有機械在平面上的布置應配合緊湊，其中有一環節發生故障就會影響全部工作。故機械設備的組織管理、機械檢修和備件儲備十分重要。

7 安全控制

1)高壓噴射注漿是在高壓下進行，存在一定危險性，應注意高壓液體和壓縮空氣管路耐久性，高壓膠管不能超過壓力范圍使用，屈彎時應小于規定的彎曲半徑，以防高壓膠管破裂，導致漿液飛濺;管道的連接件要安全可靠，防止接頭斷開，軟管甩出傷人等安全事故發生。2)高壓泥漿泵要定期全面檢查和清洗，防止泵體殘渣和鐵屑存在，各封閉圈要完整無泄露，安全閥中的安全銷要進行試壓檢查，確保能在額定最高壓力時斷銷卸壓，壓力表也要定期檢查，保證正常使用。

8 效果分析

1)止水帷幕質量檢測:基坑開挖后，止水帷幕墻面垂直整齊、墻面無滲漏，局部只有濕痕，沒有明顯的貫通裂縫，基坑底部沒有滲漏，沒有發生隆起現象，止水帷幕質量較好。

2)降水質量檢驗:施工時在基坑內側、外側均布置了4眼觀察井，基坑北側布設了4眼回灌井。深井降水時，通過觀察井觀察水位變化，開挖前每天每4 h觀察一次;回灌井觀察水位在開挖前后變化超過1 m時必須回灌。由觀察數據知，水位均無太大變化，達到了高壓噴射注漿法在本工程中應用的目的。

9 結語

根據工程地質和水文條件分析，進行了止水帷幕的方案設計，用高壓噴射注漿法施工程序和施工要點，進行嚴格控制施工。確保基坑圍護體系中安全和止水帷幕的施工質量，是決定圍護結構安全的重要因素。該工程基坑北側采用高壓噴射注漿法進行止水，實踐證明，這種方法對于在基坑周邊作業面小、基坑深度大、地下水位高的情況下，是極其適用的一種止水帷幕方法。在本工程中，高壓噴射注漿止水帷幕方案設計與施工技術安全可靠，沒有發生周邊建筑物沉降，受到山西省通信公司和北京煜金橋通信監理咨詢有限責任公司的高度評價。