高壓旋噴樁對周邊管線的影響

朱錦峰

如今隨著城市建設的加速發展，高、大、深結構不斷涌現，相應地深基坑工程的數量和規模也迅速增大，如高層建筑深基坑、大型管道深溝槽、地鐵工程基坑、大跨度懸索橋坑、城市隧道端頭井等。在科技發達的社會大背景下，客觀條件決定越來越多的城市超深基坑工程必須在原有密集建筑物的包圍之下進行施工，這就決定了不僅需要對基坑的變形控制嚴格規范，而且對周圍水位、管線等的控制更加苛刻。下面通過討論中山醫院地下通道工程始發井位置三重高壓旋噴樁施工對周邊管線的影響，為以后的設計和施工提供經驗。

1 工程概況

中山醫院肝腫瘤及心血管病綜合樓地下通道工程過楓林路地下通道采用頂管法施工。頂管始發井位于楓林路東側(1-N軸～1-M軸部位)，并與主體結構相連接，頂管接收井位于楓林路西側。

始發井基坑外包尺寸長約13.56 m，寬度約為12.70 m，深度為11.95 m，接收井基坑外包尺寸長約13.10 m，寬度約為12.30 m，深度為11.72 m。兩個工作井均采用 φ850SMW工法樁圍護，φ850三軸攪拌樁長度為26 m，水泥摻入量為20%，樁體強度不小于1.20 MPa，內插H700×300×13×24型鋼，型鋼長度為26 m。

基坑坑內選用φ850三軸攪拌樁滿堂加固，坑底5 m以下水泥摻入量為20%，加固后土體強度不小于1.0 MPa，坑底以上部分水泥摻入量為7%。坑位洞口加固選用φ700@1 000雙軸攪拌樁加固，加固體與工法樁之間采用φ800@600三重管高壓旋噴樁，旋噴樁樁長為16 m，水泥摻入量為450 kg/m3。基坑平面圖如圖1所示。

圖1 基坑平面圖

基坑范圍內地基土層自上而下主要分為七層，地下水位深約為1.2 m。土層分布如下:①雜填土:土質雜，平均厚為1.35 m;②1褐黃色粘土:夾薄層粉性土，平均厚為1.58 m;②2灰黃色淤泥質粉質粘土:夾薄層粉性土，平均厚為0.90 m;③灰色淤泥質粉質粘土:夾薄層粉性土，平均厚為2.53 m;④灰色淤泥質粘土:夾薄層粉性土，平均厚為9.07 m;⑤1-1灰色粘土:夾薄層粉性土，平均厚為6.85 m;⑤1-2灰色粉質粘土:含有機質，夾薄層粉性土(未鉆穿)。

頂管工作井基坑坑底位于④層土。頂管主要位于④層土，頂部約有1 m～2 m范圍內位于③層土。

2 高壓旋噴樁加固設計

2.1 高壓旋噴樁加固基本原理

三重管法是利用三重注漿管鉆進到土層的預定深度后，通過在管底部側面三重噴嘴，同時噴射出高壓水和空氣兩種介質的噴射流沖擊破壞土體，另用泥漿泵噴射水泥漿，進行攪拌。

2.2 設計主要技術參數

被動區加固與圍護地下連續墻完成后，兩者之間(坑內)采用φ600@400旋噴樁加固連接;地下連續墻外側墻幅之間采用φ800@500旋噴樁止水，每個接縫處設置3根，形成“品”字形。

水:壓力20 MPa～30 MPa;流量80 L/min～120 L/min;噴嘴孔徑2 mm～3 mm;空氣:壓力不小于0.7 MPa;流量1 m3/min～3 m3/min;噴嘴環隙1 mm～2 mm;漿液:壓力3 MPa～8 MPa;流量70 L/min～150 L/min;噴嘴孔徑2 mm～3 mm;水灰比1;注漿管:提升速度10 cm/min～25 cm/min;旋轉速度10 r/min～20 r/min。

3 高壓旋噴樁施工

3.1 定位

確定旋噴樁樁位，樁位放樣誤差小于5 cm，并報甲方及監理檢驗復核。

3.2 成孔

旋噴樁位放好并經復核合格后，旋噴樁機就位，成孔為旋噴樁機自成孔，成孔時用水平尺檢查鉆機機架垂直度，樁機墊平墊穩，鉆進中不得發生傾斜和移動，垂直度偏差小于1/100(用水平尺檢查鉆機機架水平度來控制)，確保樁間距和鄰樁樁體搭接。

3.3 旋噴注漿作業

以高壓水泵等高壓發生裝置噴射出30 MPa左右壓力的水，漿液從泥漿泵內噴嘴中高速噴出，壓力達到3 MPa～8 MPa，并用0.7 MPa左右壓縮氣從外噴嘴中噴出。在高壓水和它外圈環繞氣流共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，噴嘴一面噴射一面旋轉和提升，最后在土體中形成圓柱狀固結體。

3.4 回灌

因旋噴樁成樁后樁頂可能有一個收縮過程，噴射灌漿完畢后，應繼續向孔內灌注水泥漿液，保證樁體頂標高。

3.5 清洗、移位

噴漿成樁結束后，拔出鉆桿，同時用清水清洗送漿泵，鉆桿及輸漿管道等，然后移位，進行下一根樁的施工。

4 旋噴樁施工對周邊環境的影響

4.1 周圍管線布置情況

在始發井西側毗鄰楓林路，道路下面及兩側管線布置較復雜，主要包括上水 φ300、上水 φ150、雨水 φ300、雨水 φ1 200、煤氣φ300、煤氣φ250、電話18孔、電力4孔等地下管線。

4.2 對周圍環境的影響情況

始發井西側高壓旋噴樁總數共計22根，根據跳躍式的施工工藝，在施工第15根高壓旋噴樁時，地基隆起幅度較大，且隆起范圍較大，遠遠超過管線報警值。

為反映旋噴樁施工對西側周邊管線影響的主要規律，現取西側離始發井最近的電力管線檢測數據進行分析如下(見圖2)，并作隆起影響范圍分析(見圖3)。

從圖2可以看出，管線的隆起位移均遠遠超過10 mm的警戒值，位于基坑西側中部D2檢測點的隆起值更是達到200 mm的高峰。在施工后的第二天由于旋噴樁的返漿作用，周邊管線隆起急劇增大。

從圖3可以看出，管線隆起最高點不是在旋噴樁樁位處，而是距離樁位2 m處，與實際比較相符，這是因為施工時返漿主要集中在2 m～3 m。

圖2 西側楓林路管線隆起隨時間變化曲線

圖3 西側旋噴樁施工影響范圍

以規范規定管線位移±20 mm為報警值，從圖3可以看出，西側旋噴樁施工影響范圍達到了10 m之遠。因此在旋噴樁施工過程中要特別注重施工要點，才能有效的減小施工過程中對周邊環境的影響。

4.3 處理措施

1)采取壓頂注漿的方法進行注漿，減小了注漿時對土體的沖擊力;2)沿場地內側開挖一條2 m深的減壓槽，以減輕旋噴樁對周邊管線的擠壓作用;3)對注漿壓力及噴頭的提升速度相應的減小;4)及時沖刷旋噴時冒出的漿液，用泥漿泵抽離加固區;5)從圖2可以看出，旋噴樁施工后的第三天由于采取以上的措施，施工時地面隆起時有波動，但已有明顯的緩解，使施工處于良好的可控狀態。

4.4 北側施工對房屋建筑的影響

旋噴樁施工由西側順時針向北側進行。北側臨近清真路主要是房屋建筑，通過密切觀察施工中對周邊建筑的監測數據的變化發現，在高壓旋噴樁施工期間，施工一直處于良好的可控狀態，對周邊建筑物的影響較小，在這里就不再進行分析了。

5 結語

通過分析大面積的旋噴樁加固基坑實例，表明坑底加固對場地周邊管線影響巨大，不可忽視。在施工過程中注重施工要點并及時的采取相應措施，既有效地保證了旋噴樁的施工質量，又減小了對周圍管線的影響。當然隨著科技的日新月異，相信高壓旋噴樁地基加固這項技術會更加成熟。

［1］ 龔曉南.地基處理手冊［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2000.

［2］ 王美華.周邊管線變形異常情況下的大面積深基坑施工［J］.施工技術，2004，26(2):98-100.

［3］ 《建筑施工手冊》編寫組.建筑施工手冊［M］.第4版.北京:中國建筑工業出版社，2003.

［4］ 江正榮.建筑地基與基礎施工手冊［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2005.

［5］ 華南理工大學，浙江大學，湖南大學.莫海鴻，楊小平.基礎工程［M］.北京:中國建筑工業出版社，2003.