瀕臨大江大河砂層中雙高壓三重管旋噴樁施工

孟 娟

(1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京 210007； 2.江蘇華東地質建設集團有限公司，江蘇 南京 210007)

1 概述

中國人口多、土地資源有限的基本國情，決定了要充分開發利用地下空間。基于這樣的認識，當前全國各地的地下空間開發利用正如火如荼地進行著，導致與地下空間開發利用相關的基坑工程越來越多。為了保證后續基坑工程順利開挖，降低開挖風險，常規工程措施是開挖前對基坑側壁施工止水帷幕[1-4]。

施工止水帷幕的機械設備很多，如旋噴樁機、水泥土攪拌樁機。旋噴樁機因為設備售價比水泥土攪拌樁機售價低，施工工效高，施工成本低，加上設備易被操作，而成為巖土地下工程中止水帷幕的主要施工設備[5-8]。

瀕臨大江大河的地層中常發育中密～密實、富水性、連通性及透水性良好的砂層。在這種砂層中使用常規的單高壓三重管旋噴樁施工工藝，止水帷幕的止水效果得不到保證。為了發揮三重管旋噴樁機的性能，同時確保止水帷幕的性能，作者依托江蘇省某基坑支護工程，提出了中密～密實、富水性、連通性及透水性良好的砂層中雙高壓旋噴樁施工工藝，供同行借鑒參考。

2 工程概況及工程地質條件

2.1 工程概況

江蘇某綜合商業廣場占地面積50 068.87 m2，場地主要由三座“品”字形塔樓組成，3座塔樓的層數分別為58 層，60 層，73 層，采用框筒結構，三座塔樓在地面150 m高處有一連接體，層高10 層；場地下部設有4 層、局部5 層地下室，地下室平均開挖深度23.50 m，三幢塔樓下均設有坑中坑。項目建成后，是集辦公、酒店及商業為一體的綜合商業廣場。

坑中坑頂標高-25.35 m～-26.95 m、底標高-30.10 m～-33.70 m，坑中坑最大開挖深度8.35 m。坑中坑支護結構樣式為放坡+支護樁+一道支撐+三重管旋噴樁止水帷幕。從標高-6.95 m計起，三重管旋噴樁設計樁長33.15 m，其中虛樁部分長18.40 m，實樁部分長14.75 m(見圖1)，樁直徑1 000 mm，相鄰樁之間搭接寬度300 mm。

2.2 工程地質條件

場地位于長江河漫灘之上，瀕臨長江，地下水十分豐富，砂層富水性、連通性及透水性良好(見表1)。

表1 場地砂層滲透系數表

根據坑中坑三重管旋噴樁止水帷幕設計要求，結合場地地層分布情況，三重管旋噴樁正好鉆遇②3粉砂：灰色，中密，局部為細砂，含少量云母碎片，局部夾薄層粉土、粉質粘土，具水平層理，層頂埋深6.0 m～17.2 m，層厚0.9 m～13.8 m；②4粉細砂：灰色，中密，含少量云母碎片，局部夾薄層粉質粘土，層頂埋深13.0 m～24.2 m，層厚7.5 m～17.5 m；②5粉細砂：灰色，密實，底部夾少量中砂，局部夾薄層粉質粘土，含少量云母碎片，層頂埋深29.0 m～33.8 m，層厚24.0 m～31.2 m。即砂層中密～密實、砂層底埋深大于33.15 m，砂層厚度14.75 m。

3 雙高壓三重管旋噴樁止水帷幕施工

3.1 雙高壓三重管旋噴樁定義

傳統用三重管旋噴樁施工止水帷幕時，通常采用噴水(壓力不小于30 MPa)、噴氣(壓力不小于0.7 MPa)、噴水泥漿(壓力不小于0.8 MPa)的三重管旋噴鉆機，即水壓力不小于30 MPa的單高壓三重管旋噴樁施工工藝。而雙高壓三重管旋噴樁施工工藝，棄用噴水管改作噴水泥漿管，改用一根噴空氣(壓力0.6 MPa～0.8 MPa)、兩根噴水泥漿(壓力不小于30 MPa)，雙高壓三重管旋噴樁施工工藝是水泥漿壓力不小于30 MPa。

3.2 施工要點

1)砂層無造漿能力，高噴作業前引孔時護壁困難，采取的措施如下：a.引孔直徑110 mm，采用GXY-1地質鉆機、φ108合金鉆頭鉆進成孔；b.引孔前用陶土粉造漿護壁，慢速鉆進，鉆進時泥漿比重1.25 g/cm3～1.35 g/cm3，粘度18 s～22 s(見表2)。

表2 引孔時鉆進技術參數表

2)為了防止高噴作業時縮徑塌孔，采取的措施如下：利用鉆桿正循環清孔，清孔時將鉆頭提離孔底20 cm～40 cm，鉆機慢速空轉，保持泥漿正常循環，同時置換泥漿。清孔前泥漿粘度較大，含砂率較高，比重較大，在清孔過程中應漸進將泥漿調到比重1.20 g/cm3～1.25 g/cm3，粘度18 s，在沉淀池入漿口加清水，將泥漿粘度調小，盡量使砂沉淀至沉淀池中，使泥漿含砂率不大于5%。

3)為減少噴射壓力損耗，保證噴射壓力，使噴射直徑達到設計要求，采取的措施如下：a.檢查高壓泵內密封件間連接處密封圈，更換變形的、彈性較差的、磨損的密封圈；b.檢查泵體活塞與缸體磨損的程度，更換出現坑洞的缸體；c.接頭全部采用強度高的混凝土接頭；d.檢查三重管旋噴鉆機的絲扣間隙是否過大，連接旋轉進入三扣后手搖感覺間隙明顯，更換鉆桿間連接接頭；e.施工中高壓泵到高噴臺車間距離15 m，使高壓泵注入的水泥漿能迅速進入樁底部；f.調整噴嘴直徑，選用直徑2.2 mm噴嘴，在設計參數水灰比0.8、水泥用量880 kg/m3,以及孔口泛漿量小于6%的前提下，按每施工3.0 m測試平均注漿量(見表3)；g.施工過程中氣壓0.7 MPa、氣量8 m3/min。

4)減少降水對成樁的影響，采取的措施如下：施工時，坑中降水井停止抽水，坑中坑外圍的降水井選擇性地停抽，避免產生地下水位面不平，使注入的水泥漿不隨地下水的流動而流失。根據管井抽水試驗報告、日抽水量、日抽水時間、日觀測水位數據分析，確定坑中坑內降水井停止抽水，坑中坑外圍20 m范圍內的降水井停止抽水。

表3 水泥漿施工參數表

4 結語

1)為了確保中密～密實、富水性、連通性及透水性良好的砂層中止水帷幕的止水性能，采用雙高壓三重管旋噴樁施工工藝。2)雙高壓三重管旋噴樁施工工藝是棄用能承受水壓力不小于30 MPa的噴水管，把噴水管改作噴水泥漿管，變成一根噴空氣(壓力0.6 MPa～0.8 MPa)、兩根噴水泥漿(壓力不小于30 MPa)。3)兩根噴水泥漿管，不僅能橫向切割粉碎中密～密實砂層，兩根噴水泥漿管噴出的水泥漿量大，使留在砂層中的水泥漿量增加，保證了止水帷幕的止水效果；不用高壓水切割砂層，使砂層富水性沒有提高。4)為了減少噴射壓力損耗，保證噴射壓力，使噴射直徑達到設計要求，在清洗管子的基礎上，檢查機具、鉆具的可靠性以及機械連接的密封性。