基坑止水帷幕優化設計探討

李金星

摘 要：止水帷幕是利用水泥土（噴漿）攪拌樁相互咬合而成的封閉交圈的帷幕，它的主要作用是阻擋帷幕以外的地下水。本文結合工程實例對基坑止水帷幕的優化設計進行簡單探討。

關鍵詞：基坑止水；止水帷幕；設計優化

中圖分類號： TV551.4 文獻標識碼： A

一．前言

隨著我國的人口的不斷增加、人均收入的不斷增長以及城市化的進程進一步加快，客觀上推動了我國的建筑業的迅猛的發展。房建工程深基坑施工過程中，必須采取有效措施處理好地下水問題，這是因為地下水處理的好壞直接關系到整個基坑開挖工程能否順利進行。為了確保深基坑在開挖過程中能夠一直保持“干”狀態，將地下水土流失給附近環境帶來的影響降到最低，就需要保證整個基坑工程的施工質量，而最好的處理方式是在整個基坑的外圍區域以及基底位置根據實際情況設置豎直或者水平的止水帷幕，進而滿足止水需要。

二.工程概況

本工程總用地面積約14060m2，總建筑面積約70300m2；地下兩層，地上三十四層住宅樓3棟、十四層公寓樓1棟、十七層辦公樓1棟；+0.000m相當于絕對標高40.5m，地下室底板的底標高-10.3m相當于絕對標高30.2m；基坑支護總長度約490m。建筑場地巖土層從上至下為：人工填土、淤泥質粉質粘土、粉質粘土、圓礫、第四系殘積粉質粘土、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖。勘察期間，場內各鉆孔均遇見地下水。地下水分為兩種類型：上部填土層中的上層滯水和下部圓礫層中的孔隙承壓水。上層滯水主要接受大氣降水和地表生活排水的補給，其水量較小，無穩定水位，基坑土方開挖時采用明溝排水；下部圓礫層的孔隙水與白沙井水系有水力聯系，測得圓礫層中穩定水位28.9～35.3m，滲透系數10.5～12.3 m/d，平均值為11.4m/d，為強透水性地層?；酉虏客练介_挖和主樓樁基施工需要考慮排水、止水措施。勘察單位提供的抗浮設防水位為37.0m，基礎設計須考慮抗浮設計。

三.止水帷幕的方案設計

1.止水帷幕的設計原則。

設置止水帷幕是為了阻止地下水從基坑側面或者底部滲入坑內，從而影響基坑的正常施工。在基本上滿足基坑干作業的前提下，止水帷幕可以允許少量滲流進入基坑，用明排疏干滲入地下水，這樣設置止水帷幕符合經濟節約的原則，在加強監控，信息法施工控制下，能達到既經濟又安全的目的。對于樁錨支護，在支護樁間布置帷幕樁，填補支護樁間的空間，共同組成既擋土又擋水的連續豎向構筑物。

2.止水帷幕的設計。

基坑支護使用上部土釘墻+下部樁錨的方式，止水帷幕使用高壓旋噴樁。

（1）止水帷幕的厚度。

一般情況下，如果止水帷幕比圍護樁的插入深度淺，則其只需要不開叉、不滲漏，起到止水作用就可以了，由圍護樁來承受側壓力。工程在兩棵護坡樁之間安置一個高壓旋噴，其深度由護坡樁及高壓旋噴樁直徑小者來確定。

（2）止水帷幕的深度。

止水帷幕深度由土層分布、圍護結構、基坑降水方案以及環境條件共同決定。工程槽底以下均為隔水層，止水帷幕按照落底式止水帷幕進行計算。

3. 止水帷幕的必要性。

本工程填土中的上層滯水的水量雖不大，對基坑土方開挖影響也較?。粓A礫層具有強透水性，且與白沙井水系有水力聯系，地下室基坑土方開挖和樁基施工都要進入或穿過圓礫，若不進行止水及降排水設計，將出現涌水涌砂對基坑支護本身、甚至對周邊的建筑物、道路產生開裂或塌陷的危害，危及其安全。因此基坑需要設置止水帷幕。

三.基坑止水帷幕優化設計

1. 止水帷幕設計方案比選

擬采用的止水帷幕設計方案有：

①三重管高壓擺噴止水帷幕方案；

②鉆孔灌注樁加花管注漿止水帷幕方案；

③花管注漿止水帷幕方案。

方案①在圓礫層中鉆孔難度大，效率低；需要大型施工設備，材料尤其是水泥浪費多，水電消耗量大，工程造價較高；如遇到噴嘴附近有卵石遮擋，將使帷幕不連續，造成止水效果欠佳；施工產生的廢水廢漿多，費時費錢，占用的施工場地面積較大。

方案②較方案①造價較低，止水效果可靠，但由于在較厚的圓礫層中鉆孔，難度較大，工效較低。

方案③是當基坑開挖和支護至圓礫層之上2.0m左右時，沿基坑底邊線，采用小型鉆機鉆ψ45的小孔，并將鉆頭和鉆桿留在孔內作為注漿管，采用分段高壓注漿工藝，使漿液在壓力條件下，較均勻地擴散入土層，形成連續帷幕達到止水目的。這種注漿工法的特點是：鉆孔和埋設注漿管一次完成，不用泥漿護壁，不用擔心垮孔；鉆孔、制漿、注漿可實現流水作業，實現勞動力和設備的優化組合，達到“優質、高效”的效果；所使用的小型鉆機輕便、靈活，所需勞動力少，有利于工期控制，有利于根據現場地質條件的變化適時調整孔深孔距，便于信息化施工，確保施工質量。通過比較分析，本工程的基坑止水帷幕決定采用方案③，即花管注漿止水帷幕方案。

2. 施工技術要點

（1）鉆孔時一般會借助地質鉆機進行施工，一般會從地面的垂直地方開始鉆孔，并且要盡量的將成孔的速度提高，通常速度越高，它的可靠性也就越大，這樣也就能夠更好地來控制整個鉆孔的垂直度。

（2）由于注漿需要分段進行，這時候就需要根據地層的實際情況來選擇它注漿時的參數，進而確保整個注漿加高的均一性得到進一步的提高，從而使得注漿的施工效果取得有力保障。

（3）施工人員在注漿時一定要雙控指標進行定量和定壓，只有這樣才可以保證整個注漿的施工效果，并有效地避免地表呈現隆起現象。

3.止水帷幕施工應注意的問題：

（1）施工過程中由專人負責記錄，記錄要求詳細、真實、準確。

（2）施工前應平整場地，地上、地下障礙物清除干凈，做到樁機地基平整、堅實、穩固和適用。經復核后的攪拌樁軸線進行樣槽開挖，樣槽開挖深度：止水帷幕頂標高下0.5m左右，發現障礙物及時清除。溝槽挖好后，攪拌機根據定位準確就位，做到對號入座，同時利用攪拌機上設置的線錘和水平尺調整攪拌機的垂直度和水平度，確保攪拌機鉆桿保持垂直。垂直度誤差不應超出0.3%L（采用經緯儀跟蹤）。樁機必須平直穩固，走管上任意兩點的高差不可大于2cm。

（3）預攪下沉時，鉆頭轉速控制在60rpm以內，鉆速控制在0.5m/min，提升速度不大于50cm/min，預攪下沉電流控制在70A以內。

（4）在配制水泥漿液時，要求攪拌均勻，每桶水泥漿攪拌不小于2分鐘，水灰比按0.45～0.55配制，水泥摻入比不小于17%，采用42.5級普通硅酸鹽類水泥。

（5）在噴漿攪拌提升過程中，應做到送漿在前，提升在后。做到均勻提升，與注漿同步提升到頂，送漿不得中途停漿。

（6）提升過程中不得停止送漿，如果出現斷漿情況，必須重新下沉到停漿位置以下0.5m，然后送漿攪拌提升，以確保樁體完整性。

（7）嚴格按設計要求及有關規范進行施工，攪拌樁鉆進深度、水泥摻量等均應滿足設計要求，樁位偏差不大于30mm，成樁垂直偏差不大于0.5%樁長。

（8）工程施工過程中應隨時檢查鉆頭直徑，直徑磨損不大于10mm。

（9）采用一噴二攪的施工工藝，以確保樁體水泥土充分的攪拌。

（10）施工完畢，整理好有關原始資料。

四.結束語

在基坑工程中，止水帷幕施工是一個非常重要的施工環節。為了提高止水帷幕的施工質量，滿足基坑工程的要求，需要特別注意方案設計和施工技術的質量和水平。

參考文獻：

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