第三节止水帷幕结构

•
有的基坑工程需要设置水平向止水帷幕。 水平向止水帷幕常采用高压喷射注浆法或深层 搅拌法形成。
若基坑内已有工程桩，因深层搅拌无法与 工程桩密贴，故不能采用深层搅拌法。根据坑 底浮力、或承压水的顶托力、整体稳定、抗坑 底隆起分析确定封底水泥土厚度。
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（二）高压旋喷桩止水帷幕
高压喷射注浆法水泥土止水帷幕一般有两种形 式：单独形成止水帷幕，采用单排旋喷桩相互搭接 形成，或采用摆喷法形成；与排桩共同形成止水帷 幕。 高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷 入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。 施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境 ，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土 质不宜采用。
近海地段，形成止水帷幕前 不得排水超深开挖。 施工中采用了钢粒钻、金刚 钻、合金钻和潜孔钻成孔。 对照地质报告并鉴别岩样 采用钢套管跟进护壁成孔 。 在不含细粒土的地段。调整 提升速度，并在喷浆的同时 从孔口填充砂料等措施；还 可采用先高压注浆，再成孔 、旋喷的技术。 分段成桩技术。
(1) 高压喷射注浆施工工序应先分排孔进行，每排 孔应分序施工。当单孔喷射对邻孔无影响时，可依 次进行施工。单管法非套接独立的旋喷桩不分序， 依次进行施工。 (2) 高压喷射注浆旋、摆、定喷射结构形式，对套 接、搭接、连接、“焊接”孔与孔应分序施工。
（三）水泥搅拌桩止水帷幕
水泥土搅拌桩止水帷幕是由一定比例的水泥 浆液和地基土用特制的机械在地基深处就地强制 搅拌而成，从而改善基坑边坡的稳定性、抗渗性 能，达到止水、挡土的效果。 水泥搅拌桩止水帷幕是基坑止水的常用手段 之一,基坑(特别是深基坑)开挖及地下结构施工至 关重要,多与柱列式钻孔灌注桩构成基坑支护结构 。
图3.3.1.1：超深开挖换填示意图
6000
6000
媒体中心工程复合地基设计：承载力特征值fspk=200kpa ，允许沉降S=15mm，旋喷桩间距2m，直径1.2m， 计 算和试验的结果均满足要求。
表3.3.1.2 测试点 1 2 3 4 5 比例界限点 P0（Kpa） 280 280 240 无 280
有些不是很深大的基坑，它的基坑围护分3个部分 。一部分是挡土桩部分，其作用主要的起到挡土墙的作 用，形式可能有钢筋混凝土灌注桩或其它形式的桩，桩 与桩之间有一定的空隙，但是能挡土。二部分是止水帷 幕部分，其作用是使挡土墙后的土体固结，阻断基坑内 外的水层交流，形式可能是水泥土搅拌桩或者压密注浆 。三部分是支撑。 而地下连续墙是基坑围护的另一种形式，多用于 深大的基坑。
常见的止水帷幕有高压旋喷桩、深层搅拌桩止水 帷幕，旋喷桩止水帷幕，近来出现了螺旋钻机素砼或 压浆止水帷幕； 像地下连续墙、钻孔咬合桩等形式的地下围护结 构形式，因为自防水效果较好，有的都不需要再施作 止水帷幕。 采用素混凝土地下连续墙止水帷幕，常采用冲水 成槽，素混凝土地下连续墙壁厚常为200～300mm。
抛石
一次成桩
二次成桩
三次成桩
图3.2.2.1：分段成桩示意图
地基处理技术
为了避免超深开挖对支护结构及止水帷幕的影响，媒 体中心及地下车库工程的部分区域采用了旋喷桩复合 地基的方案。
2000 2000
6000
褥垫层
2000
2000
需换填部分
可能透 水部位
6000
图3.1.1.2：旋喷桩复合地基处理示意图
•
• (4) 在制定高压喷射注浆方案时，应掌握场地的工 程地质、水文地质和建筑结构设计资料等。对既 有建筑尚应搜集有关的历史和现状等资料、邻近 建筑和地下埋设物等资料。
• (5) 高压喷射注浆方案确定后，应结合工程情况进 行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定施 工参数及工艺。 • (6) 高压喷射注浆试验场地应选择在对整个工程有 代表性地段，通过试验能够反映出高压喷射注浆 后对地基处理工程所起到的加固或防渗效果。
挂网喷 射砼面层
1000
1--1
2000-3000
1
1
1200
1
1
500
止水帷幕兼重力式挡墙
处理碎石层止水帷幕兼挡墙
图3.1.2.1：双排旋喷桩示意图
旋喷桩结合锚杆支护
挂网喷 射砼面层
对开挖深度为7～12m，又无法放 坡的地段，采用了两排旋喷桩结合 锚杆支护的方案，并参照SMW工 法，在内侧旋喷桩的中部插入了型 钢。 SMW工法是利用专门的多轴 搅拌机就地钻进切削土体，同 时在钻头端部将水泥浆液注入 土体，充分搅拌混合后，再将 H型钢或其他型材插入搅拌桩 体内，形成地下连续墙体，利 用该墙体直接作为挡土和止水 结构。主要特点是构造简单， 止水性能好，工期短，造价低， 环境污染小，特别适合城市中 的深基坑工程。
浆压 MPa
抛石层
碎石层 砂层
90
90 90
36～40
36 34
30
30 30
0.7
0.7 0.6
5～6
6～8 10～12
15
15 15
表3.2.1.2 相对密度 1.55 粘度 26～28s 含砂率 ＜4 ％
护壁泥浆性能指标 胶体率 ＞95％ 稳定性 0.03g/cm2 PH值 8～10
碎石及抛石层的成桩技术
8000
媒体中心工程
8000
挡浪堤
图1.1.1.1：媒体中心工程临海位置图
地下水概况
场区地下水主要补给来源为海水的侧渗补给和大气降 水的垂直入渗补给。 其中近海地段的地下水直接与海水相通。 地下水位埋深为1.70m～3.60m，水位标高为－1.00～ 1.84m；海水潮汐高低差约4.5m。 受潮汐影响，地下水位日变幅200～500㎜，地下水动 态年变幅为1.5m左右，一般地下水变化较海水变化滞 后1～3小时，可见地下水与海水有密切的水力关系。
1
第三节 止水帷幕结构
2
（一）止水帷幕的概念
止水帷幕：用于阻止或减少基坑侧壁及基坑底地 下水流入基坑而采取的连续止水体。比如：连续搅拌 桩（水泥土搅拌桩等），单管、三管旋喷桩形成的止 水墙称为止水帷幕。
止水帷幕是一个概念，是工程主体外围止水系列 的总称。在基坑围护体系中常采用水泥土止水帷幕截 水。 如果基坑底面处于地下水位以下，降水有困难时， 基本都需要设置止水帷幕，以防止地下水的渗漏。
工程概况
陆域包括：奥运村、 运动员中心、媒体中 心、后勤保障中心、 地下车库等工程 。 建筑总面积为161806 ㎡，其中地下建筑面 积达66559㎡。 工期紧。陆域工程自 04年7月开工至05年8 月全部主体封顶 。
媒体中心 地下车库 奥运村
运动员中心 后勤中心
环境及地质概况
临海近。 场地平坦，地面标 高为2.39m～4.08m 。 上部覆盖第四系土 层1.5m～14.0m， 主要为人工填土， 粉细砂、粗砂、粉 质粘土和碎石土等 ，其下为分布广泛 且完整坚硬的花岗 岩。
1000
1--1
1
1
图3.1.3.1：旋喷桩结合锚杆支护示意图
500
1200
止水帷幕施工技术
主要工艺要求
土层
表3.2.1.1
浆量 L/min
二管法高压旋喷工艺参数
气量 L/min 气压 MPa 提速 cm/min 转速 °/S
采用改进的 双管法。特 点：喷射半 径长，节省 材料，工效 高，减少环 境污染 。 采用膨润土 泥浆护壁。
先开挖1.5－2m的土方
止水帷幕的设计
青岛奥帆赛工程止水帷幕为直径1.2m的旋喷桩，两两相 切200mm，间距1m，嵌入风化岩500㎜，深度2～14m。 仅奥运村和运动员中心止水帷幕的长度就达732m。止 水帷幕与边坡支护相结合主要有3种形式。
内放坡结合旋喷桩止水帷幕
由于施工场区较 为开阔，大部分 基坑可以采用内 放坡挂网喷浆的 支护形式 。 对于回填土、砂 土层等，可按1:1 自然放坡；对于 强风化岩，可采 用1:0.5自然放坡 。
•
采用深层搅拌法形成竖向水泥土止水帷幕
比采用高压喷射注浆法费用低，故能采用深层
搅拌形成水泥土止水帷幕的应优先考虑。
青岛临海区域地 质条件复杂，既 有天然沉积的土 层和岩石，又有 回填的碎石、抛 石等透水性很强 的杂填土。其地 下水位受海水影 响，且基岩面起 伏不平，因此基 坑开挖无法采用 普通的排降水方 案，需采用与地 质条件相适应的 止水帷幕及地基 处理技术。
• (4) 高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建 筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡 挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆 起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程 的土层Fra Baidu bibliotek固或防水、水库大坝、海堤、江河 堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截 渗坝等工程。
• 2. 基本规定 • (1) 高压喷射注浆地基工程的设计和施工，应因地 制宜，综合考虑地基类型和性质、地下水条件、上部 结构形式、荷载大小，场地环境、施工设备性能等因 素，做到技术先进，经济合理，确保工程质量。 • (2) 高压喷射注浆法的注浆形式分旋喷注浆、摆喷 注浆和定喷注浆等3种类别。根据工程需要和机具设备 条件，可分别采用单管法、二管法和三管法，加固体 形状可分为圆柱状、扇形块状、壁状和板状。 • (3) 高压喷射注浆定喷适用于粒径不大于20mm的 松散地层，摆喷适用于粒径不大于60mm的松散地层 ，大角度摆喷适用于粒径不大于100mm的松散地层， 旋喷适用于卵砾石地层及基岩残坡积层。
• (5) 施工现场应布置开挖冒浆排放沟和集浆坑。 • (6) 施工前应测量场地范围内地上和地下管线及构 筑物的位置。 • (7) 基线、水准基点，轴线桩位和设计孔位置等， 应复核测量并妥善保护。
• (8) 机械组装和试运转应符合安全操作规程规定。
• (9) 施工前应设置安全标志和安全保护措施。
• 4.施工工艺 高压喷射注浆施工工艺流程：
• 3. 施工现场（作业条件)要求 • (1) 平整场地，清除地面和地下可移动障碍，应采取
防止施工机械失稳的措施。
• (2) 建齐施工用的临时设施，如供水、供电、道路、
临时房屋、工作台以及材料库等。
• (3) 施工平台应做到平整坚实，风、水、电应设置专 用管路和线路。 • 4) 施工单位应制定环境保护措施，施工现场应设置 废水、废浆处理和回收系统。
1. 适用范围 • (1) 高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流 塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填 土和碎石土等地基。 • (2) 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含 大量植物根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭 土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固，应根 据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压喷射 注浆试验确定其适用性和技术参数。 • (3) 高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块 石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已 涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用 。
场平
挂网喷浆
1200
Ⅰ序孔 Ⅱ序孔 Ⅰ序孔 Ⅱ序孔
基底 止水帷幕 15
图3.1.1.1：基坑边坡支护示意图
500
双排旋喷桩
为了确保止水效果， 在部分成桩困难的块 石、碎石区域，采用 了双排旋喷桩止水帷 幕。 对开挖深度为5～6m ，又无法放坡的地段 ，也采用了双排旋喷 桩的方案，其内排桩 嵌入基底2～3m即可 。此桩兼做止水帷幕 和重力式挡土墙。
1.适用范围及特点
水泥土搅拌桩适用于处理松散砂砾、 粗砂、淤泥或地下水不大于80m/d的土层 边坡。 水泥土搅拌桩具有施工时无震动、噪 音小、无污染、造价低、施工操作安全等 优点。
•
深层搅拌法水泥土止水帷幕视土层条件可 采用一排、两排、或数排水泥搅拌桩相互叠合 形成。相邻水泥搅拌桩可搭接100mm左右。
技术难点
地下水与海水直接贯通，无法采用降排水方案实施基 坑开挖。 地质条件复杂，止水帷幕方案的选择受制约较大。 对基岩面超深的部位实施开挖将加大支护及止水帷幕 的风险。
旋喷桩止水帷幕及地基处理的方案
由于地质钻机能够穿过碎石层及抛石成孔，而且高压 喷射的水泥浆可以较好地与碎石、抛石等结合，因此 旋喷桩能在复杂的地质条件下形成止水帷幕。 旋喷桩复合地基能满足设计的承载力要求，并可避免 超深开挖。 旋喷桩止水帷幕及地基处理的方案不仅能满足止水的 要求，而且能够缩短工期，其基坑开挖的综和造价也 较低。
载荷试验分析计算结果 极限荷载 Pu（Kpa） ≥400 ≥400 ≥400 ≥400 ≥400 承载力特征值 fak（Kpa） 200 200 200 200 200 特征值对应的 沉降量（㎜） 9.77 9.70 8.22 9.45 5.30