高壓旋噴樁止水帷幕在深基坑支護中的應用

馮象英

（福建新華夏建工有限公司，福建 龍巖364000）

1 項目背景

城發·福郡項目位于龍巖市新羅區龍巖大道東側、110 指揮中心南側，項目基坑坑底面標高為329.0～330.25 米，基坑開挖高度約為3.89～5.55m。

由于本工程地下水位較高，場地存在大量的雜填土，基坑東南距離已建樓房雙有樓較近。為防止基坑在開挖期間因水位下降產生徑流造成圓礫層泥沙流失而引起周邊建筑及地面下沉，設計要求在基坑支護樁旋挖灌注樁間增加Φ600@500 高壓旋噴樁使旋挖灌注樁間土固結從而達到基坑防護和止水作用。在灌注樁之間用高壓噴射注漿法將土體形成高壓旋噴樁，能夠滿足場地最大化和施工安全的需要，具有可行性和可操作性。（城發·福郡項目基坑支護工程高壓旋噴樁止水帷幕平面布置如下：）

1.1 地質、水文條件

本項目地質勘察報告揭示的地層為：雜填土①、粉質黏土②-1、圓礫②-2、粉質黏土②-2a、粉質粘土②-3、粉質粘土②-4、硅質巖殘積黏性土③-1、硅質巖殘積礫質黏性土③-2、硅質巖殘積含碎石礫質黏性土③-3、破碎石灰巖④-1、中風化石灰巖④-2、全風化輝綠巖⑤-1、土狀強風化輝綠巖⑤-2 及碎塊狀強風化輝綠巖⑤-3。

本項目地下水主要為孔隙中潛水，賦存與運移于②-2 圓礫層孔隙中，以及下伏黏性土及殘積土孔隙內，主要接受大氣降水及側向地下徑流補給，通過蒸發排泄、下滲補給其下含水層并通過側向地下徑流排泄。

本項目勘察對所有鉆孔進行了初見水位、穩定水位觀測，測得初見水位埋深為0.4～7.40m。穩定水位埋深0.10～7.10m（高程330.39～333.05m）。且場地紅線外西北側約260m 分布一條東西向河，兩側已經設置漿砌塊石護岸，河床坡降約2%河面水位寬約40m。

1.2 施工方案確定

結合城發·福郡基坑支護工程基坑的特點及地質水文現狀，為保護基坑施工安全，確定在基坑外圍支護灌注樁之間采用雙管高壓旋噴樁帷幕止水施工方案。要求旋噴樁與排樁咬合緊密、排樁之間固結體的整體性完好。

雙管高壓旋噴樁,樁徑Φ600mm,相鄰樁搭接寬度250mm，樁長度為8～12m,樁底深入穩定狀態的圓礫②-2 中。

2 雙重管旋噴樁（試樁）技術方案

高壓旋噴樁處理地基是在注漿時在不改變地層組成的情況下，通過高壓設備以不小于20MPa 的高壓向四周加固土層噴射加固漿料使顆粒間的空隙充滿漿液，使漿料與被加固土體充分混合后同時提升鉆桿，從而在加固地層中形成較完整樁體的方法。

2.1 設計技術參數要求

（1）旋噴樁引孔口徑不小于100mm，引孔深度應超鉆500，防止孔內落石堵孔，確保有效止水深度。

（2） 旋噴樁加固直徑為Φ600mm，Φ2.5mm 噴嘴，流量80-120L/min。

（3）水泥漿壓力不小于22MPa，旋轉速率約20～25rad/min。

（4）提升速率10～20cm/min，高壓空氣壓力0.7～1.0Mpa。

（5）漿液采用純水泥漿，水泥用量為200±5Kg/m，水灰比為1：0.90～1：1.2，采用P.C32.5R 復合硅酸鹽水泥。

（6）芯樣無側限抗壓強度值應大于1.3MPa。

（7）平面位置偏差≤50mm，垂直度誤差≤1.0%，樁長誤差≤100mm。

2.2 試樁要求

在旋噴樁正式施工前，根據設計要求和本工程實際情況選定典型地層，進行試驗樁施工。通過試樁，檢驗施工設備并確定施工參數和施工工藝。試樁成樁后3 天，開挖出樁體檢查成樁的直徑，成樁的直徑應滿足設計要求，若不滿足應改進施工工藝。

2.3 試樁方法

（1）根據設計圖紙對試驗樁數量的要求，項目部在現場選取具有代表性的試驗樁，本次試樁根數3 根，其中11m 樁長的選取1 根（編號A-1）、10m 樁長的選取1 根（編號B-1）、9m 樁長的選取1 根（編號C-1）。主要通過改變噴漿壓力和提升速度控制注漿量，試驗樁間距按2.5 米，具體工藝參數如下：

第一根試樁（編號A-1）：水灰比1：0.95，噴射壓力20～25Mpa ，空氣壓力0.7～1.0Mpa，提升速度15cm/min，旋轉速度20～25rad/min，每延米水泥用量195Kg/m。

第二根試樁（編號B-1）：水灰比1：1.0，噴射壓力20～25Mpa，空氣壓力0.7～1.0 Mpa 提升速度16cm/min，旋轉速度20～25rad/min，每延米水泥用量200Kg/m。

第三根試樁（編號C-1）：水灰比1：1.2，噴射壓力20～25Mpa，空氣壓力0.7～1.0Mpa 提升速度14cm/min，旋轉速度20～25rad/min，每延米水泥用量205Kg/m。

（2）成孔時對比設計資料，判斷處理區地層情況。

（3）水泥漿拌制：嚴格按照水灰比要求進行水泥漿液配置，通過計算攪拌桶的容積計算每桶水泥漿液的的摻灰量。并通過檢測漿液比重和水泥消耗量對配灰量進行核查配好的漿液，漿液配合比(水泥（kg）/ 水（kg）/ 粉煤灰（kg）/ 水灰(膠)比為A-1:132/106/33/1:0.95；B-1:165/165/32/1:1.0；C-1:179/215/33/1:1.1。

（4）根據項目部對施工現場地質條件進行分析，旋噴鉆機轉速22rad/min，提升速度15cm/min，噴嘴直徑2.5mm，噴嘴壓力25MPa，水灰比為1：0.95、1：1.0 和1：1.2，每延米水泥用量195Kg/m，200Kg/m，205Kg/m。待試樁結束后，對比不同水灰比的樁的檢測結果，確定施工用最佳水灰比。

2.4 試樁結果

抽芯檢測結果A-1、B-1、C-1 三根樁的試壓強度值均在5.87（MPa）～8.37（MPa）之間，外形完整、樁身完整。

結論：根據抽芯檢驗結果，所抽取的3 根試驗樁抽芯含灰量正常，噴灰均勻，樁身質量好。樁身無側限抗壓強度滿足設計要求。

3 高壓旋噴樁施工技術方案

3.1 施工原理

旋噴樁是利用鉆機將旋噴注漿管和噴頭鉆至樁底設計高程后通過高壓發生裝置使液流獲得巨大能量后將預先配制好的漿液從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能高度集中的液流直接破壞土體。并在噴射過程中，通過鉆桿的旋轉與提升使漿液與土體充分攪拌混合從而形成一定直徑的柱狀固結體，達到地基加固的目的。

為保證樁身漿液的含量、質量均勻，施工中工作流程采用先鉆后噴，再次下鉆噴射，最后提升攪拌方式。

3.2 旋噴施工工藝

施工場地平整→測量放樣鉆機就位→鉆孔、插旋噴管，至設計標高→噴射作業開始→邊旋噴邊提升→旋噴結束，成樁→沖洗注漿管等機具設備→鉆機等機具設備移到新孔位。

3.3 旋噴樁施工技術

（1）鉆機開鉆前必須用水準尺校平，保持機身四平八穩，就位后，鉆桿與鉆孔保持垂直，鉆孔偏斜小于1%，鉆進時應保持中速，遇硬層應減速慢鉆，以防卡鉆。

（2）為防止斷樁，鉆桿在旋轉和提升過程中應連續進行，若鉆機發生故障應立即停止并立即檢修排除故障。

（3）注漿插管前先檢查管路是否暢通，密封圈是否完好無損，絲口是否連接緊密，以保證漿液能按要求進入，高壓旋噴管應在井口試驗檢查，以防止噴嘴堵塞。

（4）高壓旋噴管下至距孔底0.5m 時，應先啟動泥漿泵送漿，同時旋轉下放至孔底后，在啟動高壓泵和空壓機，等到各項參數正常后方可提升。

（5）噴漿作業時，應檢查注漿流量、壓力，旋轉提升速度等，由上而下連續進行，注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm。經常檢查測定漿液的比重，做好記錄。

（6）正式注漿后力求連續作業，以保證成樁質量。并認真紀錄鉆孔及注漿情況，做到全面、準確、及時、如實地反映情況。

（7）為提高樁底端質量，在樁底部1.0m 范圍內應適當增加鉆桿噴漿旋噴時間。在旋噴提升過程中可根據不同的土層，調整旋噴參數。

（8）高噴灌漿應全孔連續作業。當拆卸噴桿后應進行復噴，其搭接長度不小于0.2m；施工中斷后恢復作業時，復噴長度不小于0.5m。噴漿過程中，出現壓力突降或驟增，回漿異常、凹穴、串孔等情況時，應查明原因，及時報告工程師并及時處理。壓力突降或驟增時檢查活塞、安全閥、噴嘴、注漿管是否出現堵或泄漏情況及時處理。當出現凹穴時采取超高噴射注漿方法，采取漿液凝固前多次回灌漿液至不再下沉。出現串孔時迅速用沙袋堵塞串孔冒漿出口。施工時分序隔孔施工。相鄰孔位噴射作業時間不小于水泥漿終凝時間。

4 高壓旋噴樁施工成果檢測

旋噴樁施工完成后28 天后進行質量檢驗。

首先，開挖淺部樁頭檢查成樁效果。用洋鎬試破樁頭，樁頭水泥土強度超過設計值。根據淺部樁頭開挖結果。

對本次高壓旋噴樁進行取芯及承載力試驗。試驗結果如下：

本工程采用觸探試驗、鉆取芯樣檢測抗壓強度，檢測結果表明：所抽檢高壓旋噴樁的含灰量正常，攪拌均勻，芯樣呈柱狀，芯樣試塊無側限抗壓強度值均大1.3MPa，最大1.6MPa，達到設計要求。

5 結論

城發·福郡項目基坑支護工程基坑加固采用高壓旋噴樁施工工藝，經基坑開挖結果表明，高壓旋噴樁加固體整體穩固，樁間搭接完好，無空洞現象，達到設計效果。通過城發·福郡項目基坑支護工程深基坑旋噴樁止水帷幕施工實踐，本人總結出以下施工經驗如下：

5.1 高壓旋噴樁止水帷幕質量的關鍵在于設計科學合理，施工嚴格把關，施工前通過試樁確定好施工技術參數，施工中加強管理，以確保工程質量。

5.2 旋噴樁施工占地少、振動小、噪聲較低，施工速度快、工期短。

5.3 高壓旋噴樁適于人工雜填土、粘性土、砂土等地層的加固和止水處理；能夠取得較好的成樁效果，高壓旋噴樁強度和剛度介于鉆孔灌注樁和深層攪拌樁之間，旋噴樁強度、穩定性均較好。