某工程超深旋噴樁止水帷幕的質量檢測

施利斌，施振東，李淳學，竹 相

（1.浙江工業大學 建筑工程學院，杭州 310014；2.中鐵十六局北京軌道交通工程建設有限公司，北京 100018）

某工程超深旋噴樁止水帷幕的質量檢測

施利斌1，施振東2，李淳學1，竹 相1

（1.浙江工業大學 建筑工程學院，杭州 310014；2.中鐵十六局北京軌道交通工程建設有限公司，北京 100018）

旋噴樁止水帷幕質量的好壞，直接關系到深基坑工程能否順利地施工開挖，然而旋噴樁止水帷幕的質量檢測卻是深基坑工程中的一個重要難題。今以某工程為例，通過對實際工程地質情況及支護情況的說明，提出超深旋噴樁止水帷幕的鉆孔取芯及深井抽水試驗相結合的檢驗方法，探討如何方便有效地進行超深旋噴樁止水帷幕的質量檢測，以便對以后類似的超深基坑工程提供施工質量檢查方法及經驗。

旋噴樁；止水帷幕；質量檢測

在深基坑工程中存在的承壓水對基坑的危害巨大，由于承壓水的存在，深基坑開挖過程中會產生突涌，導致基坑圍護結構的破壞、基坑的坍塌、基坑周圍土體下沉、危害周圍建筑物等諸多嚴重后果。因此，作為隔斷承壓水的旋噴樁止水帷幕的質量檢測尤為重要，而如何方便有效地進行旋噴樁止水帷幕檢測卻是深基坑工程的一個重要技術難題[1-2]。

對旋噴樁止水帷幕的施工質量進行檢測有很多方法，如瑞利波法、高密度電法、地質雷達法、淺層地震法、工程CT法、垂直反射法、聲波透射法、跨孔法等，這些方法都是物理波探測法，對于淺層介質均能夠比較好地根據波形的變化判斷出介質的完整性。但隨著深度的增加，波的能量衰減非常迅速，導致在深層地基中很難分辨出波參數的變化。因此，最直接和直觀的方法還是鉆孔取芯方法，再結合降水試驗進行判斷。

1 工程地質及水文地質條件

1.1 工程地質條件

以福建某工程為例，擬建場地屬濱岸相沉積地貌，原被海水覆蓋，現經修筑海堤及大面積填方后為陸地。場地現地形標高在4.81～6.01 m，平均為5.31 m（以勘探孔孔口標高計）。

地質巖性構成與特征：根據巖土工程勘察結果，擬建場地內分布的主要地層有人工填積層、第四系全新統長樂組海積層、第四系全新統東山組海積層、第四系上更新統龍海組沖洪積層，燕山期侵入花崗巖層。各地層具體情況如表1所示。

表1 工程地質情況Table 1 Engineering geological conditions

1.2 水文地質條件

擬建場地內地下水主要分為上部滯水和承壓水2種類型。

1.2.1 上部滯水

主要賦存于填土層之中，大氣降水滲入為其主要補給來源，勘察期間測得其穩定水位埋深為0.20～1.40 m，相當于1985國家高程基準高程4.42～4.84 m。

1.2.2 承壓水

主要賦存于東山組地層中，含水層巖性為含黏性土卵石（地層編號為⑦）。根據抽水試驗孔實測的承壓水水頭標高為5.2 m，即高出現地表約0.2 m。

2 基坑支護方案

本基坑開挖深度為-25 m，在基坑開挖深度范圍內遇到的土層有①層人工填土，②層淤泥，③層黏土。其中①層結構松散、自穩能力差，易坍塌；②層厚度大，工程性能極差，屬高壓縮性、低強度、高靈敏度的土層，具有觸變和蠕動等不良特性，易產生涌土現象而導致基坑坑壁失穩；③層工程性能較好。因此，基坑開挖時坑壁是不穩定的，應進行支護。

經過論證和綜合比較，根據場地地層結構、開挖深度、周邊環境，擬采用鉆孔灌注樁排樁+內支撐圓形支護結構，高壓旋噴樁作防水帷幕，深度為63 m，至少進入強風化基巖2 m，支護的平面圖及剖面圖如圖1和圖2所示。

圖1 基坑設計平面圖Fig.1 Pit design plans

圖2 基坑設計剖面圖Fig.2 Sectional view of pit design

3 鉆孔取芯法

隨著深度的增加，鉆孔取芯中鉆孔和取樣的難度也同樣會增加，鉆孔時容易產生偏移、垂直度不好控制等現象，取樣時在深部位置土樣不易成形，通過試驗最后確認采用zy100型地質鉆孔機，可有效解決鉆孔和取樣問題。在約40 m以下深度，鉆機鉆進的難度開始增大，樣芯采集難度增加，后改用錘擊套管方式，可取出完整樣芯[3]，如圖3和圖4所示。

圖3 鉆孔取芯芯樣圖Fig.3 Core samples of drilling

圖4 卵石層鉆孔取芯芯樣圖Fig.4 Core sample from drilling in pebble bed

合格的高壓旋噴樁的抗壓強度應該為4 MPa以上，通過現場鉆孔取芯式樣，進行軸向抗壓試驗，得到如表2所示的芯樣抗壓強度。

表2 芯樣軸向抗壓強度Table 2 Axial compressive strength of core samples

4 深井抽水試驗

由于旋噴樁止水帷幕在砂礫卵石層中的施工質量尚無法得到百分之百的保證，不能完全隔斷基坑內外水力聯系。因此，降水措施是基坑開挖過程中必須考慮的項目。降水井既作為基坑開挖時降低地下水位的有效措施，也作為檢驗旋噴樁止水效果的試驗工具。在基坑開挖正式降水運行前，利用部分降水井進行群井或單井抽水試驗，通過與勘查階段進行的水文地質試驗得到的地層滲透系數比較，可以檢驗止水帷幕質量及降水方案的合理性。

4.1 試驗井施工及井身結構

試驗可選擇一個勘察孔作為抽水試驗孔，再選擇一個勘察孔作為觀測孔，試驗管井均采用XY-300型液壓鉆機回轉鉆進，以φ250、φ311、φ430、φ550牙輪鉆頭分4級擴孔成井。普通泥漿作沖洗介質，技術參數為黏度25 s以上，相對密度1∶1左右、失水量10～13 t/h。成井后測井斜頂角0.5°。探井換漿后下入井管，然后清水沖孔、動水投礫，上部12 m井管周圍采用直徑20～30 mm優質風干黏土球進行封閉。

抽水井管為φ400的卷焊管，下置深度為35.00 m，其中上部1.00～12.00 m為井壁管，下部12.00～35.00 m為過濾管，過濾管結構為纏絲過濾器，即圓孔狀墊筋―纏絲―包網式，表層孔隙率35%左右。觀測井管為φ146的鋼管，下置深度為25.00 m。其中上部1.00～12.00 m為井壁管，下部12.00～25.00 m為過濾管，抽水井管和觀測井管均為承壓非完整井結構（圖5）。

4.2 抽水試驗

在下置井管、圍填濾料、管外封閉后即用活塞和深井泵聯合進行洗井。洗井結束后，采用深井泵80 m3/h定流量進行抽水試驗，抽水試驗采用一次最大降深穩定流法，抽水時觀測時間間隔為5、5、10、10、30、30…min，恢復水位觀測時間間隔為1、2、2、5、10、10、30…min，試驗時水位觀察選用電測水位計。

4.3 水文地質參數計算

根據井管結構類型和單孔抽水單孔觀測的試驗條件，確定水文地質參數計算模型為：無限含水層邊界、承壓非完整井結構。

根據水文地質參數計算模型選擇水文地質參數計算公式為：

式中：K―滲透系數，m/d；Q―穩定抽水流量，m3/d；γ1―抽水孔與觀測孔間距，m；γw―抽水孔半徑，m；ξ0―抽水孔非完整井補充水流阻力值系數；ξ1―觀測孔非完整井補充水流阻力值系數；m―含水層厚度，m；Sw―抽水孔水位降深，m；S1―觀測孔水位降深，m。

巖土工程勘察中一般可根據要求進行抽水試驗，得出地層的滲透系數。在旋噴樁止水帷幕施工完成之后，再利用降水井進行抽水試驗，比較帷幕施工前后的滲透系數，可以對旋噴樁止水帷幕的止水效果進行判斷。

通過勘察階段抽水試驗得出⑤層和⑦層承壓含水層混合滲透系數K=18.2 m/d，通過帷幕施工后抽水試驗結果顯示，⑤層和⑦層承壓含水層混合滲透系數為K=2.65 m/d，通過旋噴樁止水帷幕施工前后⑤層和⑦層土層的滲透系數對比，可以得出旋噴樁止水帷幕已經大大降低了承壓水層的透水性，說明該工程旋噴樁止水帷幕的施工質量是合格的。

圖5 抽水井結構圖Fig.5 Structure of pumping well

5 結 語

本研究通過福建某超深基坑旋噴樁止水帷幕的質量檢測實例，探討了如何方便有效地進行旋噴樁止水帷幕的質量檢測。該工程通過鉆孔取芯卵石層的芯樣強度試驗，結合承壓水在卵石層滲透系數，對旋噴樁止水帷幕質量進行檢測。該檢測方法具有直觀有效且準確的優點[4-5]。

[1] 劉戌辰，馬玉成.三管高壓旋噴樁在卵石地層中止水帷幕的應用[C]∥黃潤秋，許強.第三屆全國巖土與工程學術大會論文集，成都：四川科學技術出版社，2009：184-188.

[2] 楊唐黎.高壓旋噴樁在止水帷幕中的應用[J].內蒙古公路與運輸，2012（5）：41-43.

[3] 張兵.淺議高壓旋噴樁止水帷幕的施工質量控制[J].四川建材，2007，38（5）：80-81.

[4] 喻俊祥.三重管高壓旋噴樁施工技術在基坑止水帷幕施工中的應用[J].福建建設科技，2011（2）：20-22.

[5] 張海全.旋噴樁止水帷幕在深基坑中的應用[J].中國高新技術企業，2010（36）：154-155.

Quality testing of ultra-deep churning pile cofferdam

SHI Libin1，SHI Zhendong2，LI Chunxue1，ZHU Xiang1
（1.College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China；2.China Railway 16th Bureau Beijing Railway Engineering Construction Co.，Ltd.，Beijing 100018，China）

Churning pile cofferdam's quality is directly related to the success of deep excavation's excavation.However churning pile cofferdam's quality testing is indeed an important and difficult problem in deep excavation.Based on the actual engineering geology and supporting conditions of an engineering project，we put forward deep jet grouting pile drilling core and stop water heavy curtain combined inspection method of deep well pumping test，discuss how to carry on conveniently and effectively quality testing to provide checking method and valuable experience for future similar deep foundation pit engineering.

churning pile；waterproof curtain；quality testing

TU472.36；TU753

A

1671-8798（2014）03-0219-05

10.3969/j.issn.1671-8798.2014.03.012

2014-03-02

施利斌（1990― ），男，浙江省蕭山人，碩士研究生，主要從事地基處理、基坑工程研究。