關(guān)于樁基后壓漿對(duì)深基坑降水滲流場的影響分析

趙洪博

[摘要]目前樁基工程中，后壓漿施工技術(shù)的應(yīng)用比較常見，施工后會(huì)對(duì)基坑內(nèi)的土層造成影響，含水層滲透系數(shù)明顯降低，改變了基坑降水滲流場。本文結(jié)合實(shí)際工程案例，首先介紹了樁基后壓漿施工技術(shù)的應(yīng)用，然后分析了對(duì)深基坑降水滲流場的影響，以供參考。

[關(guān)鍵詞]樁基后壓漿；施工工藝；深基坑降水；滲流場

文章編號(hào)：2095 - 4085（ 2018） 01 - 0083 - 02

隨著建筑工程的快速發(fā)展，地下空間得以開發(fā)，基坑的開挖深度更深、面積更大，因承壓水造成的安全事故風(fēng)險(xiǎn)也在提高[1]。隨著滲透系數(shù)的變化，地下水會(huì)向降水井的方向流動(dòng)，此時(shí)滲流場比較復(fù)雜。本文結(jié)合襄陽市樊城柿鋪片區(qū)棚戶區(qū)改造（城中村）項(xiàng)目，研究了樁基后壓漿施工對(duì)基坑降水滲流場的影響。

1 工程概況

襄陽市樊城柿鋪片區(qū)棚戶區(qū)改造（城中村）項(xiàng)目，東側(cè)是喬營工業(yè)園，西側(cè)是航空航天工業(yè)園規(guī)劃路，南側(cè)是襄陽市樊城區(qū)松鶴西路，北側(cè)是春園西路。主要包括23棟27～ 32F住宅樓（1#～23#）、1棟15F公寓式酒店（24#）、3棟3F商業(yè)（25#一27#）、幼兒園（28#）、純地下室。本工程基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)工藝，項(xiàng)目占地面積約13.9萬m2，建筑面積約45.3萬m2。現(xiàn)場地質(zhì)勘查結(jié)果如下：第一，地形地貌。屬于漢江一級(jí)階地，場地地形平緩、開闊，場區(qū)內(nèi)主要出露地層巖性：最上層是為耕植土層，中間層是粉土層和細(xì)砂層，最下層是圓礫層和卵石層。第二，氣候條件。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫約15℃，平均降水量約90cm。第三，巖土特征。施工區(qū)域內(nèi)基本由第四系沖洪積層組成，依據(jù)現(xiàn)場勘查結(jié)果，結(jié)合土工試驗(yàn)情況，地面以下的土層分為5個(gè)層次，詳見下文：①-1層雜填土、①-2層耕植土；②層粉土；③層細(xì)砂；④層圓礫；⑤-1層卵石、⑤一2層卵石；⑤-3層卵石。第四，水文特征。勘察期間未發(fā)現(xiàn)上層滯水，鉆孔中測得孔隙潛水水位埋深在自然地面以下2.5～7. Om（相當(dāng)于高程62. 32～62.47m）；場地卵石層滲透系數(shù)為18. 74m/d，影響半徑為229. 6m。第五，抗震設(shè)防烈度。整個(gè)建筑按照6度設(shè)防進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，屬于第一抗震設(shè)計(jì)分組。在擬建的建筑物中，幼兒園的功能作用特殊，因此抗震設(shè)防類別為乙類，其余建筑物則為丙類。

2 樁基后壓漿施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 施工范圍

鉆孔灌注樁施工區(qū)域面積約8.3萬m2，包括地下車庫抗拔樁、塔樓端承摩擦樁。樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁體直徑為80cm，其中地下車庫有1218根抗拔樁，同時(shí)設(shè)置了26根配樁，每個(gè)樁基的豎向抗拔力、抗拔極限力，分別設(shè)計(jì)為550kN，llOOkN。塔樓設(shè)計(jì)2048根摩擦樁，每個(gè)樁基的豎向承載力、極限承載力，分別設(shè)計(jì)為4600kN，9200kN。

2.2 工藝流程

鉆孔灌注樁施工工藝流程如下[2]：第一步，施工準(zhǔn)備工作；第二步，測量放樣，機(jī)械就位；第三步，泥漿制備；第四步，鉆進(jìn)成孔，泥漿循環(huán)；第五步，首次清理孔底；第六步，鋼筋籠的制作和下放；第七步，導(dǎo)管下放，再次清孔；第八步，澆筑混凝土；第九步，后壓漿施工；第十步，樁孔回填。

2.3 技術(shù)要點(diǎn)

第一，混凝土澆筑施工完成后，在12h以后使用清水沖開噴口，并在24h以內(nèi)完成作業(yè)。在成樁后2～30d，開始進(jìn)行壓漿作業(yè)；以同一承臺(tái)下的樁為一組，按照先外后內(nèi)的順序進(jìn)行注漿。第二，注漿之前，首先試注漿觀察注漿情況，并調(diào)整各項(xiàng)注漿參數(shù)，以滿足施工設(shè)計(jì)要求。其中，注漿液的制備，使用42.5普通硅酸鹽水泥；水灰比控制在0.4～0.6之間；樁端的注漿壓力、終止壓力，分別控制在3MPa，SMPa以上。第三，后壓漿管的布置，鋼筋籠內(nèi)沿樁身圓周對(duì)稱設(shè)置2根低壓液體輸送用絲接鋼管，采用套管絲扣連接；壓漿管的頂端、底端，分別進(jìn)行套絲處理，有利于和壓漿管路、管閥等相互連接。導(dǎo)管下端、鋼筋籠底部之間的距離，一般控制在40cm左右，并且盡量靠近箍筋位置。使用注漿閥的時(shí)候，選用具有逆止功能的注漿閥，保證靜水壓力在lMPa以上。第四，安裝壓漿豎管時(shí)，首先以每節(jié)壓漿管為單位，開展注水檢驗(yàn)，保證管道密封性。實(shí)驗(yàn)過程中，如果管內(nèi)的水位明顯下降，就說明管道的密封性差，應(yīng)該進(jìn)行更換，不能用在施工中。鋼筋籠制作完成后，由監(jiān)理人員進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，確保滿足設(shè)計(jì)要求；并對(duì)不同的鋼筋籠進(jìn)行掛牌標(biāo)識(shí)，標(biāo)注節(jié)號(hào)、樁號(hào)、檢驗(yàn)狀態(tài)等要素。第五，針對(duì)水泥漿的處理，第一步是充分?jǐn)嚢瑁诙绞沁^濾處理。以上兩個(gè)步驟完成，才能進(jìn)入壓漿泵內(nèi)，此時(shí)要做好準(zhǔn)確記錄，主要包括壓漿量、初始?jí)毫Α⒔K止壓力等參數(shù)，作為重要的施工資料。第六，壓漿順序：首先采用低壓壓入水灰比為0. 55的水泥漿，然后逐步加壓，采用水灰比為0.4～0.5的水泥漿，壓漿流量在75 L/min以內(nèi)。第七，終止注漿的判斷條件如下[3]：一是注漿總量、注漿壓力滿足設(shè)計(jì)要求；二是注漿總量達(dá)到設(shè)計(jì)值75%，且此時(shí)的注漿壓力大于設(shè)計(jì)值。

3 樁基后壓漿對(duì)深基坑降水滲流場的影響

3.1 研究模型和參數(shù)

在地下水勘察期間，首先在基坑內(nèi)進(jìn)行抽水試驗(yàn)，選擇3口完整井，用來確定后壓漿施工前、后，基坑含水層滲透系數(shù)的變化情況，見表1。

3.2 滲流場模擬試驗(yàn)

第一，單井抽水。首先設(shè)置濾管，埋設(shè)在地下20 ～35m處，將抽水量控制在每日600m3，降深目標(biāo)值設(shè)置為1. 9m。此時(shí)可見抽水井南側(cè)后壓漿區(qū)域的降深等值線相比于北側(cè)更密集，原因在于南側(cè)地層滲透系數(shù)減小，水力坡度陡。第二，群井降水。首先圍繞基坑周圍，均勻設(shè)置20口井；然后設(shè)置濾管，埋設(shè)在地下20～ 35m處，其中1～4號(hào)井的干擾涌水量控制在每日420m3.5～20號(hào)井控制在每日310 m3，降深18m。然后利用觀察井，觀察水位變化情況，結(jié)果顯示分別降深18. 5m，19. 4m，18. 2m，實(shí)現(xiàn)了降水目標(biāo)。第三，分塊降水。首先將基坑分為三個(gè)區(qū)域，采用分塊降水法。西部區(qū)塊設(shè)置14口井，其中四角處井的干擾涌水量控制為每日600m3，其余為每日290n3，降深不變。結(jié)果顯示，注漿后的區(qū)域土層滲透系數(shù)降低，其水力坡度更陡，等勢(shì)線更密集。

3.3 滲流場比較模擬

3.3.1 按注漿后的滲透系數(shù)計(jì)算

基坑內(nèi)按照注漿后的滲透系數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算，首先設(shè)置20口井，其中四角處井的干擾涌水量為每日280m3，其余井為每日240m3，基坑內(nèi)總涌水量為每日4960m3，降深18m。分析降深剖面等值線圖，相比于群井降水的計(jì)算結(jié)果，如果全部按照注漿后的滲透系數(shù)計(jì)算，會(huì)降低地下水的補(bǔ)給強(qiáng)度。總結(jié)：降深條件不變時(shí)，會(huì)低估基坑總涌水量。

3.3.2 按天然土體滲透系數(shù)計(jì)算

按照天然土體滲透系數(shù)模擬計(jì)算，首先在基坑內(nèi)設(shè)置17口井，其中四角處井的干擾涌水量控制在每日530 m3，其余井為每日350m3，此時(shí)基坑內(nèi)總涌水量為每日6670 m3，降深18m。分析降深剖面等值線圖可知：第一，和群井降水相比，按照天然土體滲透系數(shù)計(jì)算，基坑內(nèi)的涌水總量基本不變，原因如下：降深需求一致時(shí)，基坑外部的地質(zhì)條件和實(shí)際地質(zhì)條件類似，繼而補(bǔ)給強(qiáng)度一致[4]。第二，后壓漿施工后，按照天然土體滲透系數(shù)計(jì)算，水力坡度較緩，擴(kuò)大了單井影響范圍，尤其是四角處井的涌水量增加明顯。

4 結(jié)語

綜上所述，樁基后壓漿施工是基礎(chǔ)施工中的常用工藝，優(yōu)勢(shì)在于擴(kuò)大樁端的受力面積，以此提高單樁承載力。文中結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，介紹了后壓漿施工流程和技術(shù)要點(diǎn)，并通過模擬實(shí)驗(yàn)，探討了后壓漿工藝對(duì)降水滲流場的影響，得出結(jié)論如下：第一，后壓漿施工后，基坑土層的滲透系數(shù)減小，此時(shí)應(yīng)該增加井口數(shù)量。第二，按照注漿后的滲透系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，基坑補(bǔ)給強(qiáng)度降低，會(huì)低估總涌水量。第三，降深條件相同時(shí)，樁基后壓漿施工后，基坑內(nèi)、外的滲透系數(shù)基本一致，補(bǔ)給量變化不明顯。

參考文獻(xiàn)：

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