復(fù)雜環(huán)境下反硝池圍護施工方法研究

李軍

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，工程越來越多，日益復(fù)雜，基坑的圍護方式也日新月異，形式多樣化。加上人類保護環(huán)境的意識不斷增強，污水處理廠等建設(shè)項目越來越多，且要求越來越高。比如由傳統(tǒng)的地上建筑逐漸轉(zhuǎn)為地下。當工程環(huán)境復(fù)雜，地質(zhì)不良，施工面局限性很大時，要使工程達到既安全又經(jīng)濟的效果，基坑圍護的合理設(shè)計已成為重中之重。

1.工程實例

1.1 工程概況

某現(xiàn)狀污水處理廠需擴建，其中對現(xiàn)狀一二期污水處理設(shè)施進行提標改造，增加6 萬m3/d 處理能力。深度處理設(shè)施（除反硝化深床濾池外）現(xiàn)狀已經(jīng)按照20 萬m3/d 土建規(guī)模建設(shè)，設(shè)備安裝規(guī)模15 萬m3/d，本工程則進行設(shè)備擴容，設(shè)備安裝5 萬m3/d 至總規(guī)模20 萬m3/d。

1.2 周邊環(huán)境

擬建反硝化深床濾池位于污水處理廠最南面，東側(cè)為養(yǎng)護基地大堤，南側(cè)為現(xiàn)狀河道，岸邊有兩根高壓線影響圍護工程施工，西側(cè)為排海管項目工區(qū)，北側(cè)為污水處理廠道路。

1.3 不良地質(zhì)條件及地下障礙物

該工程場地淺部普遍分布有第一層吹填土，其土性主要為粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土，局部以粉質(zhì)粘質(zhì)為主，該層靜力觸探Ps 平均值為1.01MPa（該層在鼓風機房、提升泵房及高效沉淀池、變電所、高效纖維濾池以及反硝化濾池及提升泵房區(qū)域夾多量淤泥質(zhì)土，靜探Ps 值最小約0.50MPa），層頂標高4.03m～1.74m，層厚約0.4m～3.9m。根據(jù)原位測試成果按相關(guān)的經(jīng)驗公式估算，呈欠固結(jié)狀態(tài)，未經(jīng)處理一般不宜作為天然地基持力層。

2.基坑圍護工程設(shè)計

根據(jù)設(shè)計圖紙，反硝化深床濾池尺寸：42.3m×50.8m；基坑開挖深度：4.6m～5.6m；圍護樁形式采用：φ850@600 三軸攪拌樁重力式擋墻；圍護深度：10m，最內(nèi)側(cè)一排16m；坑底加固：φ800@600 旋噴樁加固，深度4m。

3.圍護施工

3.1 三軸攪拌樁施工

鉆機就位應(yīng)滿足圖紙要求，垂直度偏差不大于1.0%（垂球法檢測），為確保垂直度控制良好，在鉆機四個支座處加設(shè)較大面積的鋼墊箱，使鉆機在鉆進中保持平穩(wěn)。

水泥漿的制備須有充分的時間，要求大于3min，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌合機倒入儲漿罐時，必須通過過濾網(wǎng)，把水泥硬塊剔出。

鉆頭到樁底部分的攪拌噴漿時間應(yīng)為1min～2min，且間歇性進行提鉆，這樣可確保底部有足夠的空間漏灰。

攪拌樁施工時，第一次噴漿量在60%為最佳，第二次噴漿量控制在40%為最優(yōu)。同時，嚴格按照每桶水泥用量與液面高度相對應(yīng)的要求施工；此外，用水量方面也需要嚴格控制，以避免樁頂部分出現(xiàn)漏噴的情況[1]。

3.2 更改南側(cè)圍護方案

三軸攪拌樁施工過程中，在測量放樣時發(fā)現(xiàn)施工圍護邊線距離南側(cè)高壓線較近，安全距離僅有5m，由于三軸攪拌樁的施工機械太大，高度較高，三軸施工無法保證距離高壓線5m 以上，安全風險很大。

針對上述情況，提出三種解決方法（1）在南側(cè)約70m 圍護改為高壓旋噴樁，水泥摻量增加至30%。圍護寬度及深度保持不變；（2）南側(cè)基坑圍護改為沿底板邊線打設(shè)拉伸鋼板樁并加設(shè)支撐，后期鋼板樁不拔出；（3）基坑圍護改為工法樁，但此時三軸樁機活動范圍線距離高壓線最短距離為3.5m，不足5m。

綜合考慮后，決定采用第一種方法，更改南側(cè)圍護方案，以高壓線5m 范圍為界限，分界線以北仍保留三軸攪拌樁，分界線以南改為機械較小的高壓旋噴樁，兩者呈階梯狀搭接。東南角圍護考慮到三軸樁機轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的影響，也改為高壓旋噴樁。水泥摻量增加至30%。圍護寬度及深度保持不變。由于高壓旋噴樁機高度較低，最高3m，高壓線高度約7.5m，故施打前將土下挖50cm 可保證5m 安全距離。高壓旋噴樁機活動范圍可滿足5m的安全距離要求。

3.3 高壓旋噴樁施工工藝

（1）噴樁設(shè)備精準定位。將旋噴樁基先放置在指定位置上，并運用鉆頭對準孔位中心進行鉆孔，同時采用鉆機進行平穩(wěn)性鉆動，當鉆桿與地面的垂直偏差≤1.5%時，說明已經(jīng)到達了低壓試驗的區(qū)域。待設(shè)備及相關(guān)因素都規(guī)整完成后，再通過低壓射水試驗法，對壓力噴嘴是否能夠正常運轉(zhuǎn)進行檢驗[2]。

（2）制作噴樁水泥漿。樁機位移工作結(jié)束后，開始按照設(shè)計要求配合攪拌水泥漿。

（3）鉆孔施工。地質(zhì)鉆機鉆孔期間，鉆頭應(yīng)在預(yù)定位置上先進行鉆孔高度標注，一般鉆孔高度在15cm 為最佳。鉆孔工作結(jié)束后，再將鉆桿從其中取出，最終將噴射管插入即可。

（4）將噴漿管提升起來，并開始進行噴漿攪拌。噴管達到預(yù)計施工深度時，施工人員需要將高壓水管、空壓力管銜接起來，并將高壓清水泵、泥漿泵等相關(guān)設(shè)備都接入其內(nèi)。同時，運用儀表對噴漿設(shè)備的壓力、流量以及風量等方面進行檢測，當檢測壓力達到要求標準時，可以停止加壓，并對其壓力進行固定。

（5）樁頭部分對應(yīng)調(diào)節(jié)。當旋噴管提升到近樁頂部時，技術(shù)人員應(yīng)在樁下1m 的位置上，逐步實行旋噴，且旋噴的速度以及旋噴的秒數(shù)等方面都要不斷地向上提升，直到樁頂停漿界面出現(xiàn)停漿面即可[3]。

（6）將適量的清水注入漿液罐內(nèi)，并同時開啟高壓泵，把管道中所殘存的泥漿徹底地清理干凈。

（7）將樁機從一根移動到另一根上。

（8）噴射注漿活動具體實施后，技術(shù)人員應(yīng)在液壓的作用下，適當?shù)剡M行不同程度的壓縮和調(diào)節(jié)，此時技術(shù)人員需要采用水泥灰適當對問題區(qū)域進行補充和完善，如圖1 所示。

圖1 高壓旋噴樁施工流程示意圖

3.4 技術(shù)控制措施分析

根據(jù)設(shè)計工作量并結(jié)合工期等因素，擬定進機臺數(shù)，具體視現(xiàn)場情況調(diào)整。噴射注漿工作前期準備活動中，一方面是對高壓設(shè)備進行檢查，一方面是對噴壓管道進行檢查。比如，施工設(shè)備的選擇和設(shè)計，必須滿足高壓環(huán)境運用的安全監(jiān)管要求，否則不允許使用。

為減少噴射注漿過程中的施工隱患，進行垂直方向噴漿時，應(yīng)先在鉆機上放置一個吊錘，并運用吊錘和鉆桿注漿的距離控制其受力強度，此時的受力調(diào)節(jié)誤差應(yīng)≤1.5%。

為確保項目實施建設(shè)過程中，樁體本身水泥漿的摻合量達標，施工人員應(yīng)在機械設(shè)備高度、深入性匹配的狀態(tài)下，充分發(fā)揮監(jiān)理工程師、質(zhì)檢人員的作用，做好項目施工中水泥漿方面的抽查和檢驗。

施工工藝進行鉆孔注漿調(diào)節(jié)過程中，技術(shù)人員應(yīng)在下鉆孔調(diào)節(jié)過程中，統(tǒng)一采用低檔進行操作。按照工程建設(shè)規(guī)定要求，設(shè)備旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)控制應(yīng)≤25r/min，噴漿壓力應(yīng)≤25Mpa。

噴樁頂端以及樁身部分需要進行質(zhì)量問題的集中性檢查。同時，鉆孔噴漿時，應(yīng)先進行樁底噴漿處理，再將剩余噴漿集中放置在樁體之上，以實現(xiàn)全面進行樁頭噴漿處理，再實行局部優(yōu)化。

3.5 問題及解決方法

3.5.1 固結(jié)體強度不均勻、縮頸處理措施

地區(qū)設(shè)計和施工過程中，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)建設(shè)環(huán)境基本情況，選擇與實際需求相互匹配的噴漿方法與設(shè)備；先對噴槍壓力進行試驗，確定其壓力強度正常后，方可準備進行持續(xù)性、正常性噴灑；為了確保緊縮位置上得到最優(yōu)化處理，要求技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合固結(jié)體的形狀特點，適當?shù)剡M行噴漿速度、角度以及噴射壓力、噴射量方面的調(diào)節(jié)。

3.5.2 壓力不足處理措施

若設(shè)備檢查過程中，發(fā)現(xiàn)存在壓力不足等狀況，技術(shù)人員應(yīng)先以清水進行壓力槍試驗，最終將其調(diào)節(jié)到壓力狀態(tài)穩(wěn)定即可。

3.5.3 壓力驟升處理措施

設(shè)備停止狀態(tài)檢查過程中，應(yīng)先進行預(yù)用壓力降解處理。比如，噴嘴部分運用鉆桿先進行提升，再運用銅管進行疏通；同時，如果其他區(qū)域出現(xiàn)了接頭局部松動的狀況，技術(shù)人員應(yīng)先進行堵塞位置的疏通，再進行噴射檢查。

3.5.4 固結(jié)體頂部下凹處理措施

旋轉(zhuǎn)噴槍長度一般需要將其設(shè)計為整體長度的0.3m～1.0m。或者是在噴槍噴射完畢后，通過局部凹槽的固定，從混凝區(qū)域填土固定，再進行液漿注入，或者是在旋噴注入工作完成后，在固定區(qū)域頂部鉆取0.5m～1.0m 的小孔，并在原有提桿位置上再次進行加強。

4.結(jié)束語

該工程順利施工完成，在基坑開挖過程中，圍護墻頂豎向及水平位移均在合理范圍之內(nèi)，直至大底板澆筑完成之后，豎向位移累計變化為3mm，水平位移為0。并且，止水效果良好，沒有發(fā)現(xiàn)圍護墻體漏水。它既避開了周邊復(fù)雜環(huán)境的不利影響，又達到了工程施工要求，同時也有效控制了工程總投資，實際效果非常理想。