淺談旋噴固結(jié)工藝在基坑支護(hù)軟弱砂層處理中的應(yīng)用

摘要：三門核電3、4號機(jī)組循環(huán)水泵房是三門核電二期工程最大的單體BOP子項，設(shè)計采用支護(hù)樁加錨索型支護(hù)體系及大開挖方案施工，在負(fù)挖及錨索施工期間遇含黏性土中砂地層，最終通過旋噴固結(jié)技術(shù)對夾砂地層進(jìn)行封堵，有效解決了流沙問題，從而保證基坑安全。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)‘含黏性土中砂地層’旋噴固結(jié)封堵‘質(zhì)量控制

1、工程概況及問題簡述

三門核電3、4號循環(huán)水泵房是三門二期工程最大的單體BOP子項，子項所處區(qū)域為前期填海造陸區(qū)域，設(shè)計采用支護(hù)樁加錨索型支護(hù)體系及大開挖施工方案，基坑支護(hù)范圍南北長約130m，東西寬約123m，深約32m。

基坑支護(hù)體系自+12m至-9m采用自然放坡加土體固結(jié)重力式擋墻的支護(hù)體系，自-9m至-21m采用支護(hù)樁及錨索的支護(hù)體系，支護(hù)樁樁徑1000mm，樁間距1800mm，在-9m、-12m、-15m及-18m分別設(shè)計有四層錨索進(jìn)行錨固拉結(jié)。

當(dāng)基坑支護(hù)在南側(cè)開挖至-12m錨索施工工作面時揭露了m含黏性土中砂層，導(dǎo)致已施工完成支護(hù)樁間出現(xiàn)較大量涌水和流沙，在樁間形成較大孔洞，對正常錨索及開挖施工造成了較大困難，同時也對支護(hù)體系整體安全產(chǎn)生了一定的隱患。

2、地層情況

2.1地勘報告信息

根據(jù)該區(qū)域詳細(xì)地質(zhì)勘查報告，顯示該處存在m含粘性土中砂層，砂層在支護(hù)體系南側(cè)、東側(cè)及西側(cè)均有分布，厚度2～3m不等，砂層整體由南向北延伸，逐漸變薄，直至尖滅，該層下部為含礫粉質(zhì)粘土。

根據(jù)地勘報告及土工試驗，m含黏性土砂層，主要為粉砂和中砂，亞圓形，約含30%黏性土，呈稍密或中密狀態(tài)，屬欠固結(jié)土層。

2.2周邊支護(hù)體系施工信息

根據(jù)此前在支護(hù)體系周邊深攪樁施工終孔記錄，深攪樁由于較難穿越含砂礫地層，故樁底標(biāo)高均終孔在m含粘性土中砂層，南側(cè)砂層標(biāo)高集中分布在-10～-14m之間，西側(cè)-13～-18m之間，東側(cè)-13～-18m之間，在南側(cè)、西側(cè)及東側(cè)均可見含砂地層，標(biāo)高分布自南向北逐漸加深。

2.3現(xiàn)場探挖情況

為進(jìn)一步確定現(xiàn)場含砂層的分布、影響范圍及地層形狀，工程現(xiàn)場選取了兩處較為典型的區(qū)域進(jìn)行了實地探挖，其中在西側(cè)開挖探坑，從-12m標(biāo)高開挖2m多后見到砂層，主要是細(xì)砂，含水量較少；東側(cè)探坑受開挖面限制，從-12m標(biāo)高開挖不足1m即見到砂層，主要是中、粗粒的砂，兩處負(fù)挖所揭露出的含砂地層均含有一定量的黏性土，含砂地層飽含地下水，流動性較強(qiáng)。

3、旋噴固結(jié)工藝施工

3.1工藝參數(shù)

通過對地層信息的認(rèn)真分析，同時結(jié)合支護(hù)體系以往旋噴工藝施工參數(shù)，最終確定對支護(hù)樁間砂層采用單重管旋噴工藝進(jìn)行固結(jié)封堵，采用樁徑800mm旋噴樁，以20～30o斜角豎向向下排樁布置，水平方向雙排，豎向根據(jù)含砂地層厚度從-12.5m高程直至砂層底部，樁長2m以完全穿透m含粘性土中砂層，樁間距按600mm控制，搭接200mm。水泥摻入量200kg/m，水灰比1：1，噴漿壓力為15～20Mpa。根據(jù)現(xiàn)場試驗確定鉆桿提升速度為12-15cm/min、轉(zhuǎn)速為15～20r/min。

3.2 工藝流程

旋噴處理各工序簡述如下：

（1）定位放線：在基坑支護(hù)樁上測量出標(biāo)高，并用紅色油漆標(biāo)識，實際施打樁位用鋼卷尺進(jìn)行定位。

（2）鉆機(jī)就位：將高壓旋噴鉆機(jī)對準(zhǔn)已放好的孔位，調(diào)整好角度。

（3）成孔及旋噴注漿：采用合金高壓旋噴鉆頭，鉆頭側(cè)翼設(shè)置兩個噴嘴進(jìn)行高壓旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)及提升時均進(jìn)行噴漿豎向處理深度應(yīng)以最下部一排樁進(jìn)入含礫粉質(zhì)黏土層一定深度。

（4）移位施工及養(yǎng)護(hù)：完成一個旋噴樁后，接著施工水平方向的另一個樁體，然后將機(jī)械遠(yuǎn)離支護(hù)樁方向移動計算距離后，施工下一排旋噴樁，要求施工完成一個樁間后，才能移至下一個樁間施工。

（5）施工完成后對旋噴體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，2天后進(jìn)行開挖。

4、主要質(zhì)量控制要點

為確保旋噴固結(jié)砂層的效果，施工過程中需重點關(guān)注及控制的質(zhì)量要點：

（1） 機(jī)械就位前應(yīng)先檢查錨位標(biāo)高，就位后必須調(diào)正鉆桿，根據(jù)機(jī)械自帶角度儀的傾角使之符合設(shè)計，經(jīng)檢查無誤后方可鉆進(jìn)。

（2） 漿液攪拌必須嚴(yán)格按配比進(jìn)行，確保水泥摻量及水灰比達(dá)到工藝參數(shù)要求。

（3） 施工時應(yīng)注意區(qū)分砂層中的礫石和含礫粉質(zhì)黏土中的礫石，以保證旋噴體必須進(jìn)入含礫粉質(zhì)黏土層，達(dá)到固結(jié)封堵效果。

（4） 在水平方向第一層旋噴體施工時，用現(xiàn)場淤泥對已形成的孔洞封堵，以避免旋噴時的跑漿，而影響成樁質(zhì)量。

5、結(jié)語

三門核電3、4號機(jī)組循環(huán)水泵房支護(hù)體系采用旋噴固結(jié)對軟弱夾砂層進(jìn)行固結(jié)封堵施工，有效地保證了軟弱夾砂層旋噴固結(jié)工藝的施工質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期效果，有效解決了支護(hù)體系因流沙問題所產(chǎn)生的安全隱患。該工藝的成功實施，為后續(xù)類似地層處理施工提供了良好借鑒。

致謝

本文參考了河北中核巖土公司的相關(guān)施工方案及地勘資料以及北京中水工程公司的相關(guān)設(shè)計文件，在此一并表示感謝。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑施工手冊》（第五版），北京，中國建筑工業(yè)出版社，2013；

[2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）；

[3]《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ59-2011）