旋噴樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用研究

孔希紅

(山西一建集團(tuán)有限公司， 山西 太原 030012)

0 引言

在開(kāi)挖基坑過(guò)程中，最重要的施工內(nèi)容之一是對(duì)基坑地下水位進(jìn)行控制，從而可達(dá)到確保基坑能保持在穩(wěn)定的狀態(tài)。在對(duì)基坑地下水位進(jìn)行控制時(shí)，主要采取的措施有降水、止水和集水井排水等。我國(guó)地域遼闊，南北方地下水位差別較大，如北方地區(qū)地下水位較深，因此可采取降水的方法進(jìn)行控制；南方地區(qū)地下水位較淺，因此可采取止水的方法進(jìn)行控制。采取降水的方法可造成地下水資源浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)影響降水附近建筑物或構(gòu)筑物等發(fā)生不均勻沉降的現(xiàn)象。為避免上述問(wèn)題，我國(guó)北方地區(qū)也已經(jīng)逐步推廣止水的方法進(jìn)行地下水位控制。在止水施工中應(yīng)用范圍較為廣泛的是止水帷幕的施工。在止水帷幕中，高壓旋噴樁止水帷幕可應(yīng)用于各類地基土中，應(yīng)用范圍最廣，施工成本較低，施工效果較好，因此本文對(duì)高壓旋噴樁止水帷幕在基坑中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 高壓旋噴樁止水帷幕的應(yīng)用

1.1 施工工藝

高壓旋噴樁作止水帷幕作為目前應(yīng)用量較為廣泛的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，此種工藝是使用鉆機(jī)將注漿管鉆至土層的設(shè)計(jì)位置，之后進(jìn)行注漿施工。注漿施工時(shí)，注漿管端部安裝有特殊的噴嘴，噴嘴內(nèi)噴射出高速流動(dòng)的漿液。由于強(qiáng)大的動(dòng)能，地基土體被沖碎，土體與噴射出的高速水泥漿充分自由攪拌，邊攪拌邊提升注漿管，待水泥漿與土體凝結(jié)硬化后，則形成圓柱形水泥土旋噴樁。旋噴樁在土體內(nèi)可達(dá)到使土體自密實(shí)的狀態(tài)，在基坑中可起到支護(hù)坑壁、止水的效果。旋噴樁在地基土體內(nèi)與支護(hù)樁緊密的連接、咬合，在坑壁中起到良好的止水作用，確保基坑內(nèi)處于無(wú)水的狀態(tài)。旋噴樁可應(yīng)用于各類地基土體中，在淤泥質(zhì)土和可塑性黏土中也同樣適用，且止水效果良好。

1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

在進(jìn)行噴射注漿時(shí)，根據(jù)不同的地基土體可設(shè)置不同數(shù)量的噴射頭，同時(shí)噴射樁的有效直徑也不同。因此在不同的地基土體內(nèi)施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工。配制旋噴樁的漿液時(shí)，應(yīng)將水灰比控制于0.9-1.1間，水泥的摻量應(yīng)為細(xì)骨料的25%-40%，形成的水泥土固結(jié)物互相搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于150mm，以確保水泥土間達(dá)到良好的連接。

1.3 施工中常見(jiàn)的問(wèn)題及相應(yīng)的處理措施

由于在施工中漿液在土體內(nèi)受到的阻力不同，水泥土的形狀尺寸往往存在一些差別，通常會(huì)形成形狀不一的葫蘆狀。若形成上述形狀的旋噴樁，則會(huì)影響旋噴樁正常的止水效果。因此為避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，在施工前，應(yīng)根據(jù)配合比和預(yù)施工進(jìn)行試驗(yàn)確定，確定旋噴樁的有效直徑和水泥土的搭接效果，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到最佳的施工效果，確保旋噴樁的止水效果。

在施工過(guò)程中還存在以下問(wèn)題，如由于施工時(shí)施工順序錯(cuò)誤而導(dǎo)致噴漿時(shí)發(fā)生間斷，從而導(dǎo)致形成的旋噴樁為斷樁，或噴射而成的旋噴樁施工質(zhì)量較差，止水效果不能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。因此為確保旋噴樁的施工質(zhì)量，在進(jìn)行注漿施工時(shí)應(yīng)對(duì)施工順序進(jìn)行有效控制，如采用二重管法施工時(shí)應(yīng)先注入壓縮氣體再進(jìn)行注漿施工；采用三重管法施工時(shí)應(yīng)將壓縮空氣與高壓水同時(shí)注入地基土體內(nèi)，待注入某深度后靜置 60s后再進(jìn)行注漿施工。注漿完成后應(yīng)首先停止壓縮空氣與高壓水的注入，之后再停止注漿施工。

施工過(guò)程中難免會(huì)遇到粘性較大的土體或質(zhì)地堅(jiān)硬的土體，在對(duì)這些地基土體進(jìn)行注漿施工時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施確保水泥土塊間的有效搭接，確保搭接長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)要求。上述相應(yīng)的技術(shù)措施主要是指定噴、復(fù)噴、駐噴、增大注漿壓力等有效措施。若注漿時(shí)地下水壓力較大，可采用惰性的漿液進(jìn)行施工。

2 工程實(shí)例分析

為具體分析旋噴樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用，本文引用某工程實(shí)例分析其相應(yīng)的施工質(zhì)量控制措施，從而為以后類似的相關(guān)施工提供一定的借鑒和參考。

2.1 工程概況

某地?cái)M建商業(yè)酒店，酒店為地下1層，地上8層建筑，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，地下水位為2.5-6m，該樓基礎(chǔ)埋深為7.7m。開(kāi)挖基坑時(shí)，開(kāi)挖面積為62600m2，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告得知該場(chǎng)地地基土體第一層為人工雜填土，第二～六層為粉質(zhì)粘土，粉砂、粗砂、礫砂和卵礫石。該場(chǎng)地西北側(cè)100m左右存在一條天然河流，且場(chǎng)地周圍50m范圍內(nèi)存在既有建筑和相應(yīng)的市政管道。

2.2 施工方案比選

根據(jù)該場(chǎng)地周圍的情況和地下水位情況，為避免開(kāi)挖基坑對(duì)周圍建筑物和其他相應(yīng)的市政管道造成影響，需在開(kāi)挖基坑前設(shè)置止水帷幕。施工前，擬選擇的施工方法主要有鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁兩種方法，但根據(jù)兩種方法的特點(diǎn)和造價(jià)及優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇高壓旋噴樁作為最終施工方法。選用高壓旋噴樁作為止水帷幕，具有施工噪音小、施工造價(jià)低、施工振動(dòng)小、對(duì)周圍建筑影響小、施工效果好等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 設(shè)計(jì)方案

高壓旋噴樁止水帷幕分為全圍式止水帷幕和半圍式止水帷幕，全圍式止水帷幕具有止水效果好，造價(jià)高，工程量大等特點(diǎn)；半圍式止水帷幕具有造價(jià)低，工程量小等特點(diǎn)。本工程考慮到施工工期的要求，擬采用半圍式止水帷幕。采用半圍式止水帷幕時(shí)，在該場(chǎng)地南北兩側(cè)設(shè)置高壓旋噴樁止水帷幕，通過(guò)止水帷幕，將南北側(cè)地下水阻擋流至東西兩側(cè)的深井點(diǎn)，通過(guò)對(duì)井點(diǎn)的排水，達(dá)到降低水位和地下水流速，最終降低基坑開(kāi)挖對(duì)周圍建筑物的影響。

2.4 注漿施工方案

在進(jìn)行注漿施工時(shí)主要分為鉆機(jī)就位施工、鉆孔施工、插管施工、噴射施工、沖洗施工、移動(dòng)機(jī)具施工等操作。

（1）鉆機(jī)就位施工。鉆機(jī)就位施工主要是將鉆機(jī)安裝于指定位置上，保持鉆頭傾斜角度為15°。

（2）鉆孔施工。鉆孔施工時(shí)應(yīng)將成孔位置與設(shè)計(jì)位置保持50mm的偏差范圍內(nèi)。

（3）插管施工。插管施工時(shí)應(yīng)將注漿管插入土體內(nèi)指定深度。插管施工時(shí)為避免注漿管被地基內(nèi)泥漿堵塞，應(yīng)邊注水邊插管，注水的壓力應(yīng)小于1MPa。

（4）噴射施工。待注漿管插入土體的設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行由下而上的注漿施工，施工時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)范要求和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，現(xiàn)場(chǎng)施工人員做好施工記錄。

（5）沖洗施工。注漿完成后應(yīng)立即對(duì)注漿管進(jìn)行沖洗，避免殘留水泥漿將注漿管堵塞。

（6）移動(dòng)機(jī)具施工。沖洗完成后應(yīng)將機(jī)具移動(dòng)至下一個(gè)位置進(jìn)行上述重復(fù)施工。

2.5 施工質(zhì)量控制

（1）對(duì)于樁位的定位軸線，在施工前應(yīng)經(jīng)過(guò)監(jiān)理檢查之后，做好標(biāo)記再施工。

（2）進(jìn)行噴射作業(yè)之前，仔細(xì)檢查高壓設(shè)備的壓力和管路的排放量是否滿足設(shè)計(jì)要求，管道內(nèi)不得有雜物堵塞管孔。

（3）需要拆除注漿管時(shí)，必須先停止旋轉(zhuǎn)和送漿，之后停下機(jī)器。拆除完成之后，想要繼續(xù)注漿，必須保證和前段搭接長(zhǎng)度在0.5m 以上，防止脫節(jié)。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)高壓旋噴樁止水帷幕的特點(diǎn)和相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析，借鑒某施工項(xiàng)目實(shí)例對(duì)施工方案比選、設(shè)計(jì)方案及相應(yīng)的施工操作和施工質(zhì)量控制，確保高壓旋噴樁止水帷幕正常、穩(wěn)定的應(yīng)用于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中。

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