單排高壓旋噴樁止水帷幕在流砂層地質中的應用

段榮豐

(中國市政工程西南設計研究總院有限公司，廣東深圳 518000)

高壓旋噴注漿法始創于日本，是在化學注漿法的基礎上，采用高壓水射流切割技術發展而來的地基加固技術。它是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層預定的深度后，以20～40MPa的壓力把漿液從噴嘴中噴射出來，同時鉆桿一邊旋轉，一邊上升，形成噴射流沖擊破壞土層，使土顆粒與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規律地重新排列，凝固后在土層中形式固結體(即旋噴樁)，有一定強度、相鄰樁體相互咬合成一體的固結體能起到止水與土體加固的作用。高壓旋噴樁作為止水帷幕和加固地基的常用方法，已經在我國大量地下工程建設中被廣泛使用。

1 工程概況

某海濱城市市政道路采用三孔大箱涵形式與南約河相交，南約河河道寬13m、深5.5m；跨南約河箱涵為鋼筋混凝土結構，箱涵三孔凈寬為4.5m+5m+4.5m、凈高為5m，箱涵長31m，箱涵基礎底位于現狀河床以下1.5m、現狀河堤頂以下6.5m位置。

2 工程地質和水文地質

2.1 工程地質

施工區位于南約河上游，龍崗盆地邊緣，地貌屬殘丘及臺地地貌，沿線地形經修整后，地形起伏變化不大。根據工程勘察報告，場地內地層自上而下分別為：第四系人工堆積層(Q4ml)、第四系沖洪積層(Q4al+pl)、第四系殘積層(Qel)及石炭系下統測水組(C1c2)地層，各巖層土特征如下。

(1)①第四系人工堆積層(Q4ml)：巖性較復雜，有素填土、雜填土、填石三種。①-1雜填土：由建筑垃圾和生活垃圾回填，稍濕，成份和密實性不均一，平均層厚3m，修正后重型動力觸探試驗平均2.79擊。①-2素填土：紫紅色、棕紅色為主，為砂巖風化土回填，稍濕，松散～稍密狀，平均層厚1.84m，實測標準貫入試驗平均8.3擊；修正后重型動力觸探試驗平均3.49擊。①-3填石：為南約河河道護岸和護底，花崗巖塊石，堅硬狀，河道護底塊石厚0.4～0.6m。

(2)②第四系沖洪積層(Q4al+pl)：主要有粉質黏土和粉細砂。②-1粉質黏土：灰黃色、灰色，可塑，含少量粉砂，含少量有機質，平均層厚2.81m。實測標準貫入試驗平均7.3擊。②-2粉細砂：淺灰色，飽和、松散，含少量淤泥質，平均層厚2.61m。實測標準貫入試驗平均6.6擊。

(3)③第四系殘積層(Qel)：殘積土，灰綠色、黃色，可塑～硬塑，位于粉細砂層之下，平均層厚1.62m。

(4)④基巖：有強風化砂巖、弱風化砂巖，隱裂隙發育，平均厚度分別為1.9m、5m。

2.2 水文地質

場地地下水為第四系地層中的孔隙水，含水量大，主要補給源為地表水和河流的側向滲透補給，地下水位高程40.89～41.13m，高于南約河水位。

3 旋噴樁設計及要求

3.1 方案選擇

根據上述工程地質和水文地質條件及現場情況，結合已往的工程經驗分析認為，施工場地砂層厚、含水豐富，箱函基坑底位于粉細砂層以下，為避免出現流砂現象影響基坑開挖、周邊河道堤岸、房屋及市政交通的安全，需要做好止水措施。

常用的止水帷幕措施有兩種：深層水泥攪拌樁加固止水和高壓旋噴樁帷幕止水。深層水泥攪拌樁適用處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、素填土及無流動地下水的飽和松散砂土等軟弱地基。高壓旋噴樁除適用上述軟弱地基外，還具有操作空間小、樁體強度高、抗水平推力大、止水效果良好、工期短等特點。根據以上分析并結合現場實際情況，選用雙管高壓旋噴樁止水帷幕施工工藝。

3.2 旋噴樁止水帷幕設計

(1)順河岸方向由于河岸較高，采用微型樁+旋噴樁組合止水帷幕如圖1所示，垂直河岸方向僅支撐河床底以下土層，采用旋噴樁止水帷幕，如圖2所示。

圖1 微型樁+旋噴樁組合止水帷幕示意

圖2 旋噴樁組合止水帷示意

(2)旋噴樁沿混凝土結構外0.5m布置1排，樁徑0.6m，樁間距0.4m，相鄰樁咬合寬度0.2m，順河岸方向旋噴樁長約7.5m，垂直河岸方向旋噴樁長約5m，樁底進入強風化砂巖層3.5m。

(3)旋噴樁漿液水灰比1∶1，采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，加入0.05 %的三乙醇胺。

(4)旋噴樁采用雙管法施工，氣壓0.7MPa，漿壓20～28MPa，水泥漿流量60L/min，提升速度為5～12cm/min，旋轉速度為15r/min，每1m水泥用量大于等于200kg。

4 施工工藝

4.1 施工程序

(1)施工準備：整平場地，清除場地地上、地下一切障礙物，按設計要求，進行測量放線，準備機械設備等。

(2)鉆機定位：檢驗、調整鉆機，使鉆機鉆頭符合設計樁位，并做好相關技術參數、漿量記錄準備。

(3)鉆孔插管：鉆孔、插管同時進行，準確將鉆具、插管按設計孔位鉆入，待鉆具平穩進入地層0.5m方可正常鉆進至設計深度。鉆孔過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水、邊鉆孔插管。

(4)旋噴成樁：當噴管下沉到設計深度后，開啟灰漿泵，使水泥漿自動連續噴入地基，邊攪拌邊提升至樁頂設計高程。

(5)沖洗：噴射施工完畢后，將輸漿管等設備沖洗干凈，管內、設備內不得殘存水泥漿。

(6)移位：采用間隔跳樁成孔，將鉆機等機具移至下一樁孔進行施工。

4.2 施工注意事項

(1)為了達到帷幕止水的效果，在施工過程中應嚴格按設計樁位進行施工，不得漏樁，并且保證樁體的垂直度、樁與樁之間的搭接寬度。

(2)保證水泥質量，水泥使用前應有出廠合格證，并進行抽樣檢驗，合格后方可使用。

(3)每1m樁長的水泥摻量、水灰比配制嚴格按試樁配比進行；嚴格按照段漿量控制注漿泵的供漿流量，并控制檢測漿液的段漿量及總漿量，保證整個制樁過程中邊噴水泥漿、邊旋轉提升連續作業。

(4)制樁過程中嚴格作好施工深度、段漿量、總漿量、施工時間等施工記錄。

(5)旋噴樁齡期達30d方可進行基坑開挖施工，基坑施工過程中加強對周邊道路、建筑物沉降的觀測，若沉降速率過大，應停止基坑施工，采取處理措施。

5 質量檢測

(1)用鉆孔取芯的方法檢查樁的完整性、樁土攪拌均勻性、樁長，將芯樣送實驗室做28d齡期的無側限抗壓強度試驗，以測定樁身強度。

(2)抽水檢驗旋噴樁帷幕止水效果，通過在帷幕區域內外設置抽水孔和觀測孔觀察地下水位的變化，以檢驗帷幕止水效果。

6 結束語

本工程采用單排高壓旋噴樁帷幕止水效果顯著，在基坑開挖時，帷幕區域內基坑無明顯滲流，無涌砂現象；周邊道路、建筑物未出現沉降、開裂現象，跨南約河大箱涵工程在雨季到來之前保質保量地順利完成。