灌注樁與高壓旋噴復(fù)合樁基支護分析與應(yīng)用

沙俊強

（國網(wǎng)江蘇省電力工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210024）

1 工程概況

某大型發(fā)電廠工程汽機基礎(chǔ)位于主廠房基礎(chǔ)群中部，汽機基礎(chǔ)深度達10．6m，主廠房基礎(chǔ)群其他基礎(chǔ)深4．6m。主廠房區(qū)域所有工程樁均采用混凝土灌注樁。因汽機基礎(chǔ)比其他基礎(chǔ)深6m，且周邊布滿混凝土灌注樁，為保護汽機周邊樁基，經(jīng)方案比較，決定采用永臨樁基結(jié)合支護方案，即在汽機基礎(chǔ)四周的混凝土灌注樁（永久）之間增加高壓旋噴樁（臨時），形成復(fù)合體系對基坑進行支護。因2種樁型性質(zhì)迥異且相互交錯，施工中存在很多難點和需要嚴格控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 工程地質(zhì)情況

工程所在地位于江蘇東部沿海凸出岸段，廢黃河、中山河入海河口處的黃海海區(qū)，地基土在80m深度范圍內(nèi)主要為第四系地層的河流相及濱海河口相沉積物。由于黃河幾百年間攜帶大量泥沙從此處入海，使廢黃河三角洲區(qū)域沉積復(fù)雜多變的土層結(jié)構(gòu)，且土層沉積時間較短，土質(zhì)密實度、穩(wěn)定性較差。各土層厚度和主要參數(shù)如表1所示。

3 基坑支護方案設(shè)計研究與分析

結(jié)合2種樁型特點與工程所在地地質(zhì)情況，經(jīng)設(shè)計計算、驗算及技術(shù)經(jīng)濟比較后，確定汽機基坑采用在基坑四周的灌注樁之間增設(shè)高壓旋噴樁形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的支護方案［1-2］。高壓旋噴支護樁設(shè)計樁長10．45m，樁頂標高-4．600m（地面標高設(shè)定為±0．000，下同），樁徑 800mm，相鄰樁搭接寬度為250mm。設(shè)計時主要考慮以下因素。

表1 土層厚度和主要參數(shù)

1）汽機基坑四周開挖范圍內(nèi)分布有已施工的混凝土灌注樁（旋挖灌注樁，樁徑800mm，樁長60m），水泥土攪拌法無法形成連續(xù)擋墻，結(jié)合③層土層參數(shù)及基坑支護技術(shù)規(guī)范，采用在工程樁之間加設(shè)高壓旋噴樁形成復(fù)合樁基支護系統(tǒng)的方案可行。

2）因在灌注樁和高壓旋噴樁的力學性能、剛度、彈性模量差異較大，接縫處容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，因此需在灌注樁和高壓旋噴樁接縫處采取針對性解決措施。

3）汽機基坑內(nèi)和周邊支護結(jié)構(gòu)中的灌注樁，在支護結(jié)構(gòu)計算時不考慮工程樁對支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，但在復(fù)合支撐體系計算時，應(yīng)適當降低安全系數(shù)，減少冗余量，避免造成浪費［3］。

4）因復(fù)合支護結(jié)構(gòu)中的混凝土灌注樁為永久工程樁，必須嚴格控制復(fù)合支護結(jié)構(gòu)頂部的水平位移，避免因位移過大導(dǎo)致混凝土灌注樁傾斜、斷裂，設(shè)計計算時支護結(jié)構(gòu)的累計水平位移計算值按不大于15mm 進行控制［4］。

5）在混凝土灌注樁間進行高壓旋噴樁施工時，為減輕噴漿壓力對工程樁的擠壓作用，旋噴樁與已施工的工程樁中心距離控制在直徑的1．0～1．2倍。

4 施工順序

本工程按汽機基坑與主廠房基坑同步開挖考慮，基本施工順序：先施工灌注樁，待樁身達到設(shè)計強度后，在汽機基坑四周的灌注樁之間進行高壓旋噴樁施工，形成復(fù)合支護系統(tǒng)，然后開始主廠房基坑大面積開挖至-4．600m，最后進行汽機基座局部開挖至-10．600m。基坑支護剖面如圖1所示。

圖1 基坑支護剖面

5 施工控制難點與措施

5.1 高壓旋噴支護樁施工難點

1）旋噴樁與已施工灌注樁之間的接縫處容易出現(xiàn)滲漏。

2）旋噴樁鉆進施工中穿越土層物理力學性能指標差異較大，各項參數(shù)不易控制，如果旋噴樁樁身不密實，將導(dǎo)致滲漏［5］。

3）由于土層復(fù)雜，且在灌注樁之間施工，鉆桿垂直度控制難度大，相鄰旋噴樁容易出現(xiàn)搭接寬度不足，甚至樁身形成上分叉、下分叉。

4）旋噴施工時，旋噴壓力對灌注樁的擠壓作用可能導(dǎo)致灌注樁傾斜、斷裂。

5.2 控制措施

1）針對轉(zhuǎn)角處、灌注樁與旋噴樁交接處易出現(xiàn)接縫不嚴密問題，經(jīng)分析和現(xiàn)場試驗，采取在上述部位背基坑面（來水方向）位置增設(shè)接縫加強樁，接縫加強樁樁長和直徑同其他旋噴樁，避免交接豎縫出現(xiàn)滲漏［6］。同時，在轉(zhuǎn)角或薄弱處嚴格控制注漿量，確保有效注漿量為3．1～3．7m3，保證旋噴樁直徑及與灌注樁的有效結(jié)合。

2）為保證整體樁身均勻性，根據(jù)勘察報告中的有關(guān)參數(shù)，針對不同土層采取不同技術(shù)參數(shù)，分別對②、③土層采用不同的壓力及提升速度，在由③層施工至②層時，適當減小噴漿壓力（23MPa→20MPa），同時，根據(jù)噴量法公式：

式中，Q漿液用量（m3）；q為單位時間壓漿量（m3／min）；H為旋噴樁長度（m）；α為損失系數(shù)，一般為0．1 ～0．2；V 為提升速度（m／min）。

噴漿量和提升速度成反比，結(jié)合②、③土層密度比，確定在③土層施工時，鉆桿提升速度為0．12m／min，②土層施工中鉆桿提升速度為0．18m／min。

3）竄漿量過大時，采取提高噴射壓力、適當縮小噴嘴直徑、控制固結(jié)體形狀，確保旋噴樁的有效注漿量控制在3．1～3．7m3；同時，為保證漿液有效擴散，達到設(shè)計樁徑及樁間搭接寬度，參照相關(guān)規(guī)范及現(xiàn)場測試，按0．8MPa控制氣流壓力。

4）針對施工下鉆過程中鉆桿垂直度不易控制的問題，采取以下施工措施：在鉆桿鉆進到②層和③層交界處上下1m范圍內(nèi)時，減緩鉆進速度，加強對鉆桿垂直度的觀測并即時對垂直度進行調(diào)整；在鉆進過程中，遇到障礙物或灌注樁施工時混凝土滲透到土層中形成的硬夾層時，可能發(fā)生平臺側(cè)滑導(dǎo)致鉆桿傾斜，應(yīng)及時停止施工，并清理障礙回填后恢復(fù)施工，嚴格控制鉆桿垂直度不大于1%。

5）在靠近灌注樁樁身進行高壓旋噴施工時，要嚴格按設(shè)計要求控制高壓旋噴樁中心與灌注樁中心的距離。距離太遠，2種樁樁身結(jié)合不嚴密，易形成薄弱環(huán)節(jié)，甚至縫隙；距離太近，高壓旋噴時對灌注樁產(chǎn)生擠壓，可能導(dǎo)致灌注樁傾斜、斷裂，同時，要對噴漿壓力進行嚴格的控制，避免出現(xiàn)超壓。

6 結(jié)語

1）經(jīng)過精心管理與施工，該支護工程順利完成，在汽機深基坑開挖后，對支護樁外觀進行檢查，樁體表面均勻、密實，無滲漏點，與原灌注樁結(jié)合緊密，汽機基礎(chǔ)周邊的灌注樁檢測均為Ⅰ類樁，樁身無被破壞現(xiàn)象（見圖2，3）。

2）支護工程在整個汽機基礎(chǔ)施工期間未出現(xiàn)異常情況。根據(jù)第三方監(jiān)測單位監(jiān)測數(shù)據(jù)，在深基坑土方開挖、基坑內(nèi)汽機底板施工期間，支護樁樁大累計位移量為8mm，滿足小于15mm的設(shè)定目標。

圖2 下沉式汽機基坑開挖后支護俯瞰

3）相對于一般支護工程，復(fù)合樁基支護工程存在風險高、技術(shù)復(fù)雜的特點，技術(shù)成熟度不高，還有很多值得研究和完善的環(huán)節(jié)。因此必須在技術(shù)的可靠性、應(yīng)急預(yù)案的完善性等方面繼續(xù)進行大量細致的工作。頂日最大位移量為3mm，汽機底板施工完成后的最

圖3 高壓旋噴樁（與無混滲凝漏土）灌注樁結(jié)合緊密