粉噴樁樁間加固及止水帷幕施工

陳 亮

廣東省源天工程有限公司，廣東 廣州 511340

粉噴樁能夠利用專用機械向軟弱土層中輸送水泥、石灰等粉狀加固料，并通過注入水分使加固料與原位土層混合、壓縮，實現(xiàn)離子交換，產(chǎn)生物理凝聚和化學(xué)結(jié)合作用。粉噴樁不僅可以發(fā)揮加固作用，還能產(chǎn)生止水效果，因此常在止水帷幕施工中應(yīng)用，而深入探究粉噴樁樁間加固及止水帷幕施工技術(shù)，能夠進一步提升粉噴樁的應(yīng)用效果。

1 工程概況

珠海市廣昌水閘改擴建工程位于廣東省珠海市香洲區(qū)，包括泵站工程、水閘工程、機電設(shè)備及安裝工程等，為閘泵聯(lián)建的綜合樞紐，主要發(fā)揮防洪（潮）、排水、引水、交通等功能。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2017）等規(guī)范可知水閘、泵站等工程主要建筑物為1級，次要建筑物為3級。工程基坑開挖長142.15m，寬148.8m，面積約為14259m2，總延長約為350m，需加強圍護結(jié)構(gòu)施工，保證工程建設(shè)安全。

2 粉噴樁樁間加固及止水帷幕施工方案

前期水文地質(zhì)勘查結(jié)果表明，案例工程所在地層由上至下分別為第四系人工填筑層、第四系海陸交互相沉積層、第四系殘積層和全風(fēng)化花崗巖，層頂標高分別為-12.18～-2.98m、-44.43～-29.22m、-49.26～-26.61m和-66.32～-27.41m，包含填土、淤泥、粉質(zhì)黏土、礫砂、花崗巖等不同性質(zhì)土壤。地下水包含上層滯水、孔隙性潛水、礫砂層的承壓水和下部基巖裂隙水，主要受大氣降水及地下同層側(cè)向徑流補給，采取蒸發(fā)、側(cè)向徑流等方式排泄，存在明顯的季節(jié)性差異。初見水位埋深為0.40～5.10m，高程為-2.80～1.69m，混合穩(wěn)定水位埋深為0.40～5.50m，高程為-3.00～1.59m。通過綜合分析，確認西側(cè)主體開挖深度最大達6.7m，采用旋挖灌注樁+粉噴樁止水帷幕與雙排樁組合支擋，局部設(shè)置角撐。東側(cè)泵站基坑開挖深度最大達10.1m，采用旋挖灌注樁+粉噴樁止水帷幕+內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐為1層，支撐梁尺寸為800mm×800mm，關(guān)鍵節(jié)點豎向支撐采用鋼格構(gòu)柱。基坑支護結(jié)構(gòu)施工平面圖如圖1所示。基坑支護結(jié)構(gòu)由灌注樁、水泥攪拌樁及內(nèi)支撐組成，樁間加固及止水帷幕采用Φ500mm粉噴樁，粉噴樁工1539根，總長22634.2m。

圖1 基坑支護結(jié)構(gòu)施工平面圖（單位：mm）

3 粉噴樁樁間加固及止水帷幕施工技術(shù)要點

3.1 粉噴樁施工

粉噴樁布設(shè)在支護灌注樁之間，用于實現(xiàn)樁間加固和做防滲止水帷幕，施工流程如下：施工準備→鉆機就位→鉆進→提升噴粉攪拌→升到設(shè)計標高后再復(fù)鉆→提升復(fù)拌噴灰→升到設(shè)計標高后停機移位→下一樁循環(huán)施工。

作為深層攪拌樁，施工前應(yīng)做好場地平整工作，清除障礙物，遇池塘?xí)r進行抽水、清淤、回填和壓實。確認達到作業(yè)面要求后，需要根據(jù)施工圖進行放線測量，實現(xiàn)樁位準確定位。在粉噴樁機就位后，確認鉆桿垂直度偏差不超1.0%，平面允許偏差為±50mm，然后進行鉆孔施工，利用鉆桿長實現(xiàn)樁長控制。在實際施工期間，為確保鉆進期間鉆機平穩(wěn)，在4個支座位置加設(shè)固定鋼板，并實時檢查垂直度。針對長水泥攪拌樁，最初緩慢鉆進，確認機身穩(wěn)定后逐漸加速，保證樁孔位置與設(shè)計偏差不超50mm，樁徑與樁長不小于設(shè)計值。

鉆進至設(shè)計深度后，可以進行噴粉施工，提前確認攪拌機械、供粉泵等設(shè)備，確保設(shè)備狀態(tài)良好，管路、接頭等密封性合格，長度不超過60m，最大送粉壓力不超過0.5MPa。在粉噴樁下沉和提升過程中，速度控制在0.8～1.2m/min，并保持勻速，避免給周圍土體或孔帶來過大擾動。安排專人記錄攪拌機提升或下沉?xí)r間，要求深度誤差不超5cm，時間誤差不超5s。正常情況下，攪拌機頭上下各對土體噴粉攪拌一次，首次噴粉量至少達到70%。遇到故障停止，第二次噴粉接樁時重疊長度至少0.5m。成樁期間，若因事故停止噴粉，需將攪拌頭下沉至停灰面以下1m位置，直至恢復(fù)噴粉后再提升，而攪拌頭每旋轉(zhuǎn)一周，提升高度不得超過16mm。完成一根樁施工后，可以將樁機移動至下一樁位，按照上述步驟重復(fù)施工。

3.2 樁間加固施工

在工程施工期間，采用φ800mm、φ1000mm兩種樁徑的灌注樁，分段進行支護灌注樁施工后，接著分段進行粉噴樁施工，然后進行下一層支護灌注樁和粉噴樁的分段施工。采用粉噴樁進行樁間加固，確認使用的水泥等加固料無受潮、變質(zhì)等問題，可使用流量計加強水泥用量控制，確保固化料噴入量與攪拌機下沉或提升速度相匹配，確保攪拌樁中水泥摻量均勻。按照設(shè)計規(guī)范，止水帷幕粉噴樁需要在支護灌注樁成樁后施工，避免粉噴樁因承受外力破壞出現(xiàn)彎曲斷裂問題，無法發(fā)揮防水作用。灌注樁施工可能出現(xiàn)樁身鼓突問題，造成粉噴樁施工時無法緊貼，出現(xiàn)垂直度偏差過大問題。

在樁間加固過程中，支護灌注樁采用長螺旋灌注樁施工工藝，在施工后3～5d，樁身強度較大，進行粉噴樁施工不會帶來擠壓挖碰等問題。在粉噴樁施工21d后，已經(jīng)達到足夠強度，可以進行下一層支護灌注鉆孔，不會給噴粉樁帶來不利影響。由于樁身緊密排列，灌注樁表面不會出現(xiàn)突鼓問題，能夠使下一層粉噴樁緊貼長螺旋樁，為后續(xù)灌注樁施工提供支護。結(jié)合工程地質(zhì)條件可知，干粉施工難以控制成樁完整性，應(yīng)嚴格執(zhí)行隱蔽工程記錄和驗收規(guī)定要求，利用鉆芯法對水泥土攪拌樁的單軸抗壓強度、深度等各項指標進行測量，確認芯樣直徑至少達到80mm。在28d開展無側(cè)限抗壓強度測試，要求抗壓強度至少達到0.6MPa。在現(xiàn)場試樁過程中，一組成樁數(shù)至少為2根，通過試樁確定泥摻量、噴粉壓力、成樁工藝、鉆機下沉與提升速度等施工參數(shù)。

3.3 止水帷幕施工。

在粉噴樁止水帷幕施工過程中，有效直徑達500mm，采用P·O42.5R級普通硅酸鹽水泥，每米水泥摻量達18%。根據(jù)工程施工實踐可知，每根粉噴樁水泥用量為65.4kg/m，樁身強度能夠達到0.6MPa。通過提前試樁確認工藝參數(shù)后，可以采用高氣壓、低提管速度施工。在基礎(chǔ)樁施工完成后，立即進行止水樁施工，采用旋挖成樁工藝。成孔后將樁端鋼筋籠和上部鋼格構(gòu)焊接連接，并利用吊車安裝到位，然后灌注混凝土至基坑底標高以上500～800mm。采用鋼構(gòu)柱與樁段鋼筋籠，總長度約為30m，分成兩節(jié)吊裝，對準孔位垂直放入，到位后在孔口用支承架固定。在支撐梁穿過和包裹鋼構(gòu)柱后，可以澆筑混凝土，24h后采用砂、石粉等材料進行孔口回填。

4 施工注意事項

在粉噴樁施工期間，可能遭遇停電等情況導(dǎo)致成樁工藝中斷，需要及時上報，將攪拌機下降至噴粉點以下0.5m位置，再噴時應(yīng)實施粉鉆攪，以免樁體出現(xiàn)不連續(xù)情況。停機時間過長，需要先將粉管路拆卸下來，通過清洗、吹干處理避免出現(xiàn)堵管問題。施工時發(fā)現(xiàn)堵塞，應(yīng)立即停止施工，處理后將攪拌鉆具上提和下沉1.0m，繼續(xù)噴粉10～20s后可以上提攪拌。在攪拌過程中，應(yīng)確認攪拌頭翼片寬及回轉(zhuǎn)數(shù)、攪拌軸垂直夾角和提升速度匹配。針對需要加固的土體，任一點應(yīng)攪拌20次以上。定期復(fù)核檢查攪拌頭的直徑，確認磨耗量不超10mm才能用于施工。

5 結(jié)束語

采用粉噴樁進行樁間加固和止水帷幕施工，要想保證粉噴樁充分發(fā)揮加固土體和防水作用，需要結(jié)合工程水文地質(zhì)條件制訂科學(xué)的施工方案，并加強對各個施工環(huán)節(jié)的把控，保證施工質(zhì)量得到有效控制。結(jié)合工程施工實踐可知，施工人員應(yīng)全面掌握粉噴樁施工流程，并把握樁間加固和止水帷幕施工期間的技術(shù)要點，同時加強成樁質(zhì)量控制，繼而取得理想的施工效果。