高压旋喷桩止水帷幕在深基坑支护的应用

高压旋喷桩止水帷幕在深基坑支护的应用

[ 摘要]本文以大连地铁港湾广场车站工程项目为例，介绍了高压旋喷桩止水帷幕在深基坑支护中的应用，阐述了旋喷桩的施工原理、施工工艺、施工质量标准及检查措施，为类似工程提供参考。

[ 关键词]旋喷桩；深基坑支护；止水帷幕

1 工程项目概况

大连地铁港湾广场车站位于大连市人民路东侧，车站主体基坑长度为179.1m，宽度为18.5m，深度为16.6～18.9m。

根据钻探深度揭露，自上而下的地层划分依次为：①第四系全新统人工堆积层：①1素填土、①2杂填土；②第四系全新统冲洪积层：③5粉质粘土、③6卵石；③第四系全新统海积层：②5粗砂；④震旦系长岭子组板岩：l2强风化板岩、l3中风化板岩。

本工程位于大连市繁华市区，车流量非常大，因施工场地限制基坑不能放坡开挖和降水。由于本场地为冲海积阶地，后经人工回填形成，距海边距离较近，根据抽水试验，场区地下水丰富，所以基坑止水效果是关系基坑及周围市政道路、地下管线和建筑物安全的关键。

2 基坑止水方案

本工程支护结构采用?1 000＠1 400钻孔灌注桩，桩底插入基坑底面以下3～5m, 且进入中风化岩层≥ 3m；止水帷幕采用双

排?800＠600旋喷桩，旋喷桩到达中风化岩层岩面，为确保隔水效果，要求旋喷桩间及旋喷桩与灌注桩间理论搭接厚度不小于

200mm，中心偏位不得超过50mm，桩垂直偏差不得超过1/200, 具体详见图1。

旋喷桩隔水帷幕使用三重管工艺施工，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，根据现场试验确定水泥掺入比，水灰比为 1.0，三重管高压水压力大于35MPa，喷射提升速度为8～12cm/min，具体由现场试验确定。

3 旋喷桩施工要点

3.1 旋喷桩施工原理

三重管旋喷桩是利用钻机把带有3根互不相通的注浆管钻进至土层的预定位置后，通过钻杆下端的喷射装置，先后将高压水、水泥浆和压缩空气向四周以高速水平喷入土体，借助流体的冲击力切削土

层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体，从而使地基得到加固。

3.2 施工工艺

3.2.1 施工工艺流程

旋喷桩施工工艺流程如图2所示。

3.2.2 施工工艺参数

旋喷桩施工前应根据地质实际情况进行试桩，以确定预定的浆液配比、喷射压力和喷浆量等技术参数（表1）。根据实际地质情况确定试桩数量，并不少于5根。

喷浆量Q 可按下式计算

式中Q——浆量（m3）；

H——旋喷长度（m）；

v——旋喷管提升速度（m/min）；

q——泵的排浆量（L/min）；

β——浆液损失系数，一般取0.1～0.2。

3.2.3 旋喷桩施工技术

1）施工准备①场地平整：施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位，同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置；

②桩位放样：依据测量控制网和桩位布置图确定好桩位中心，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签保证桩孔中心移位偏差小于50mm；③修建排污系统：旋喷桩施工过程中将会产生10%～20% 的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放；④修建灰浆拌制系统：设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备和灰浆输送设备组成。

2）钻机就位钻机就位后对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆与桩位一致，偏差应在10mm 以内，钻孔垂直度误差小于1/200；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。

3）引孔钻进钻机施工前首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。

4）拔出岩芯管、插入注浆管引孔至设计深度后拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1MPa，以免压力过高将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。

5）旋喷提升当喷射注浆管插入设计深度后接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时先达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时在原位置旋转10s 左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障应停止提升钻杆和旋转，以防断桩并立即检修排除故障。为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中可根据不同的土层，调整旋喷参数。

6）钻机移位旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。

4 质量标准及检查措施

4.1 旋喷桩施工技术标准

旋喷桩的施工技术要求如表2所示。

4.2 施工检查内容

4.2.1 施工前检查

施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；②浆液配合比是否适合工程实际土质条件；③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵和水泵等作试机运行，同时确保钻杆特别是多重钻杆、钻头及导流器畅通无阻；④检查喷射工艺是否适合地质条件，施工前也应在原桩位位置作工艺试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数；⑤施工前应对地下障碍情况

统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求；⑥施工前检查桩位、压力表及流量表的精度和灵敏度。

4.2.2 施工中检查

施工中重点检查内容：①钻杆的垂直度及钻头定位；②水泥浆液配合比及材料称量；③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；

④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；⑤孔位处的冒浆状况；⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；

⑦施工记录应在每提升1m 或土层变化交界处记录一次压力流量数据。

4.2.3 施工后检查

施工后主要对加固土体进行检查：①固结土体的整体性及均匀性；②固结土体的有效直径；③固结土体的强度、平均直径和桩身中心位置；④固结土体的抗渗性。

4.3 成桩质量检查

施工对喷射质量的检验应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度及其抗渗能力。

检验点的数量为施工注浆孔数的2%，且至少应检验5个点，不合格者进行补喷。检验点应布置在荷载较大的部位、桩中心线上及施工中出现异常情况的部位。