高壓旋噴樁在深基坑圍護中的應用

唐經(jīng)華

（武警水電第五支隊三大隊，江西 南昌 330096）

1 概述

在深基坑開挖中，常用的基坑圍護形式有灌注樁、鋼板樁和地下連續(xù)墻等。在地下水位較高的情況下，開挖深基坑必須同時解決好擋土和擋水兩方面的問題。當采用灌注樁成排樁擋土時，則無法解決擋水問題。

旋噴樁是一種借助高壓噴射水泥漿形成的樁。其特點之一就是在其噴射加固范圍內(nèi)，如有灌注樁的話，旋噴樁可與已有的混凝土灌注樁緊密結合。利用旋噴樁的特點，可以采用灌注樁和旋噴樁相結合的圍護樁，即先施工保持一定間距的灌注樁，使灌注樁的間距小于旋噴樁的直徑，然后在灌注樁之間進行旋噴，從而形成連續(xù)的灌注樁與旋噴樁組合擋土壁。也可以在不連續(xù)的灌注樁后施工一至二排連續(xù)的旋噴樁，形成聯(lián)合擋土壁。

這種組合圍護樁的特點是，以鋼筋混凝土灌注樁為主，抵抗土壓力產(chǎn)生的彎矩，而旋噴樁主要用于防滲，同時可增加圍護樁的整體強度。由灌注樁與旋噴樁組合的圍護樁，近幾年來已經(jīng)在我國的深基坑工程中得到較為廣泛的應用，相比地下連續(xù)墻，此法造價相對較低。作為南昌市標志性建筑之一的某大廈，在深基坑開挖工程也采用了旋噴樁與灌注樁的組合圍護樁，并取得了良好效果。

2 工程地質條件

該大廈位于南昌市紅谷灘中心商務區(qū)，毗鄰贛江。由兩座塔樓及裙樓組成，其中主樓為60層，建筑高度236米；輔樓為24層，建筑高度115米；裙樓為5層，建筑高度26米。場地地處贛撫沖積平原區(qū)，場地原為水塘、菜地及水稻田，均已采用沖填砂進行場地回填整平，地面高程在23.00m左右。

地層結構由人工填土（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）、第三系新余群（Exn）組成。第四系松散層由①沖填土（結構松散）、②淤泥質粉質粘土（軟～流塑狀）、③粉質粘土（可塑，局部地段呈可～軟塑）、④細砂（飽和，松散）、⑤中砂（飽和，稍密）、⑥礫砂（飽和，中密局部稍密）、⑦圓礫（飽和，中密）組成，下伏基巖為砂礫巖與泥質粉砂巖互層。

3 基坑圍護樁的設計

本工程基坑開挖深度約13.0m，基坑周邊距既有建筑物、城市道路等既有設施相對較近，且工程基坑邊坡自穩(wěn)性差。根據(jù)場地工程地質條件及基坑規(guī)模，基坑開挖不宜采取降水放坡開挖方式，設計采取外擋內(nèi)排的截水支護開挖方案，即基坑外圍采用鉆孔灌注樁進行支護，在支護樁中間進行高壓旋噴使樁間土膠結，高壓旋噴樁與支護樁共同形成落底式截水帷幕進行止水；支護樁嵌固段入中風化巖層；高壓旋噴樁進入強風化基巖一定深度。鉆孔灌注樁設計為單排，樁間距0.40m，采用單排旋噴樁進行截水。旋噴樁的技術參數(shù)通過工藝性試樁確定。

4 工藝性試樁

高壓旋噴樁主要有單管法、二重管法和三重管法。根據(jù)當?shù)匾酝こ虒嵺`經(jīng)驗，在相似的工程地質條件下，單管法高壓旋噴形成的樁徑一般為0.5～0.9m。單管法加固質量較好，施工速度快，成本較低，樁體強度和樁徑完全可以滿足設計要求。施工單位開工前進行工藝性試樁，取得滿足設計要求的技術參數(shù)，經(jīng)設計確認后用于正式施工。根據(jù)試樁所選用的主要技術參數(shù)如下：

噴射壓力：26～28 MPa

漿液比重：1.5g/cm3

噴嘴直徑：雙噴嘴，1.8～2.0 mm

提升速度：15～20cm/min

旋轉速度：20r/min

5 施工工藝

5.1 機具和設備

高壓噴射注漿的施工機械設備由地質鉆機、旋噴提升臺車、攪拌機和高壓泥漿泵等組成。

5.2 工藝流程

鉆機就位。將鉆機放置在設計孔位上，使鉆頭對準孔位的中心。同時鉆機就位后，必須作水平校正，使其鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置，以保證鉆孔偏斜率小于1%。

鉆孔。鉆孔方法很多，主要視地層中地質情況、加固深度、機具設備等條件而定。由于場地沖填土多處埋藏孤石等障礙物，故施工中采用鉆噴分離方法，即用地質鉆機預先造孔至設計孔深，然后將噴桿置入孔內(nèi)進行旋噴作業(yè)。

插管。插管是將旋噴注漿管插入地層預定的深度。使用地質鉆機鉆孔完畢，必須拔出鉆具，并移走鉆機，換上旋噴管插入孔底深度。為防止泥砂堵塞噴嘴，在插管前可用透明膠帶纏繞幾圈將噴嘴包牢。

旋噴作業(yè)。當旋噴管插入預定深度后，即可開始旋噴作業(yè)。噴漿開始時先在孔底原地旋轉噴漿1 分鐘，然后邊旋轉提升邊送漿，由下而上噴射至設計標高。值班技術人員必須時刻注意檢查注漿流量、風量、壓力、旋轉提升速度等參數(shù)是否符合設計要求，并且隨時做好記錄。

沖洗。當旋噴提升到設計標高后，旋噴即告結束。施工完畢應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內(nèi)機內(nèi)不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管軟管內(nèi)的漿液全部排出。

移動機具。把鉆機等機具設備移到新孔位鉆噴作業(yè)。

6 施工注意事項

樁位、樁斜和樁深的控制。鉆孔時必須同時控制好孔位和孔斜的偏差，以保證旋噴樁和灌注樁搭接良好。鉆孔的垂直偏差不超過1%，樁位偏差不大于50mm。同時樁底必須進入強風化巖一定深度，以達到止水效果。

鉆孔過程中遇到無法鉆進情況時，要先根據(jù)芯樣判斷是否為灌注樁超徑、偏位或地下障礙原因，與設計、監(jiān)理人員共同研究變動孔位和補樁方案，以保證樁體搭接效果。

預防樁體強度不均、縮頸。在噴漿過程中，嚴格控制旋噴壓力、提升速度、旋轉速度和噴漿量等技術指標。如果出現(xiàn)壓力驟降、驟升、不冒漿或冒漿量過大等異常情況，應及時查明原因，及時采取復噴等補救措施。

消除凹穴現(xiàn)象。凝固過程中由于漿液析水作用，造成在固結體頂部出現(xiàn)一個凹穴。凹穴的深度隨土質、漿液的析出性、固結體的直徑和全長等因素而不同，一般深度在0.3～0.5m之間。這種凹穴現(xiàn)象，對于防滲堵水是極為不利的，必須直接從旋噴孔中再次注入漿液填滿凹穴為止。

7 效果檢驗

至施工結束共完成401 根旋噴樁。齡期達到后基坑開挖至地面以下6m 高程，暴露樁體部分時發(fā)現(xiàn)因灌注樁或旋噴樁樁位偏差過大，有33 根旋噴樁與灌注樁未形成有效膠結。為保證將來地下水位線以下基坑開挖的安全，對搭接不良的部位進行了補噴施工。

基坑繼續(xù)開挖至地下水位線以下高程時，圍護樁間只發(fā)現(xiàn)5個滲水點，滲流量均較小，不影響基坑的安全，旋噴樁止水達到了良好效果。

8 結語

旋噴樁樁徑能否達到設計要求、灌注樁和旋噴樁樁位的精確控制都是施工質量的關鍵因素，樁位出現(xiàn)較大偏差或旋噴樁樁徑過小都會造成在灌注樁與旋噴樁之間形成空隙，將直接影響止水效果。建議鉆孔前加強樁位的測量放樣精度和復核，旋噴過程嚴格按技術參數(shù)施工，同時施工條件允許時可將基坑開挖到露出灌注樁樁頭高程時再進行旋噴施工，這樣可提高旋噴樁與灌注樁的有效搭接率，防滲效果更好。

根據(jù)地質條件和工程環(huán)境選擇適宜的圍護樁形式是深基坑支護成功與否的關鍵因素，該工程使用高壓旋噴樁有效地達到了止水的目的，在實踐中再次證明了高壓旋噴樁工藝的可靠性和適用性，對該地區(qū)相似深基坑圍護工程積累了經(jīng)驗。

[1]葉書麟.地基處理工程實例應用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[2]王志彬.復雜環(huán)境下的深基坑圍護結構設計與施工[J].四川建材,2009,35(5).