工程三重管高壓旋噴樁止水帷幕案例

1、e僚麻旋（擺）噴樁作者集團工程管理部華立沖編 審集團工程管理部編者按一定的地質條件下，在保證深基坑安全這一前提目標時，面臨著“如何選擇經濟合理的 深基坑支護和降（止）水方案”這一課題。摘 要本案例闡述了深圳某項目，在透水性良好的礫砂條件下，利用高壓旋噴樁帷幕截水，從 而保障周圍建筑物和基坑的安全，為樁基及地下室施工創(chuàng)造了良好的施工條件。文章提出了止水帷 幕設計、原材料及施工等環(huán)節(jié)的質量控制措施，對類似工程有一定的借鑒意義。關鍵詞基坑支護三重管高壓旋（擺）噴樁 止水一、工程概況：1、地理位置及周邊環(huán)境深圳某商住大廈位于深南大道福田南路口，單棟總建筑面積萬平米，地下 3層、 地上34層，東面緊靠區(qū)

2、人民醫(yī)院，南臨福田中學，西與一寫字樓廈緊鄰，北靠深南大 道。東面醫(yī)院靠紅線一側兩棟 7層建筑的基礎形式為摩擦型預制樁，且入土深度較淺； 東側還有一棟2層臨時房。南側天然基礎平房7層淺基礎7層淺基礎2層臨時房福田中學緊靠紅線 球場。西側國際文 2、基坑情況該工程基坑工紅線距離只有米左南側道路入口2F基日,（西側）33F/-2F礎0止水帷幕布置示意圖一排天然基礎平房和一座廁所,大廈33層，基礎為人工挖孔其南側有福田中學的塑膠跑道和籃尺寸為66米X 70米，基坑繇米。因建筑邊線距東側、南側、西側現(xiàn)場進場道路入口在場地西制角， 基坑開挖及樁基、地下室施工過程中須保證基坑南側、東側坡頂保留一條臨時進場道

3、路通行，故基坑東側、南側必須 垂直開挖。西側上部米按1: 1放坡開挖、下部米垂直開挖；北側放坡開挖。其中基坑南側、東側及西側中間部分的基坑開挖邊坡即為地下室外墻的外邊模，沒有留地下室外墻施工工作面，對開挖精度要求很高。3、場地地質情況場地內埋藏地層自上而下依次為：a）人工填土層,含碎石、礫砂等硬雜質約 30%面層分布有米左右磚塊、塊石、垃圾等雜填土，層厚一一米；b）埋藏植物層/淤泥層,含植物根須，略具腥臭味，層厚一一米；c）粉質粘土層,含粗砂2030流右，層厚一一米；d）礫砂層,層厚米；e）第四系殘積層（礫質粘土）,由粗?；◢弾r風化殘積而成，層厚一一米；f）粗?；◢弾r/強風化巖,層厚一一米；g

4、）粗?；◢弾r/中風化巖,層厚一一米；h）粗粒花崗巖/微風化巖。4、地下水分布情況場地地下水主要賦存于礫砂層中，水量較豐沛，屬空隙潛水類型，另基巖中尚有空 隙水，微具承壓性。地下水主要靠大氣降水補給，穩(wěn)定水位埋深為約一一米。二、基坑止水方案確定過程及方案介紹1、方案確定過程：a）基坑支護設計、施工前取得了以下基本資料：? 建筑場地及其周遍，地表至支護結構底面下一定深度范圍內地層結構、土（巖）的物理力學性質及含水層性質、地下水位、滲透系數(shù)等資料。由于 原地勘資料較粗，不能有效指導該項目的支護和止水帷幕設計，業(yè)主組織 在支護范圍內進行了補勘，得到了詳細的地勘資料。? 標有建筑紅線、施工紅線的地形圖及

5、基礎結構設計圖。? 建筑場地及其附近的地下管線、地下埋設物的位置、深度、結構形式及埋 設時間等。? 鄰近已有建筑物的位置、層數(shù)、高度、結構類型、完好程度、已建時間以 及基礎類型、埋置深度、主要尺寸、基礎距基坑上口周邊的凈距等。? 基坑周圍的地面排水情況，地面雨水、污水、上下水管線排入或漏入基坑 的可能性。? 基坑附近的地面堆載及大型車輛的動、靜荷載情況。? 已有相似支護工程的經驗性資料。b）業(yè)主邀請了四家單位參與該項目地下室基坑支護及土方工程的設計及施工投標c） 業(yè)主、監(jiān)理等對設計方案和施工組織設計的審核后，組織了由勘察、巖土專家參加 的專家評審會，主要討論以下問題：? 基坑施工期間以及樁基、

6、地下室施工期間是否采取降水；? 如采取止水方案，對止水形式、主要技術措施的可行性進行評價。就止水帷幕 是否需要封閉、具體技術指標、檢測方法和補救措施等提出要求；? 基坑支護的形式；? 基坑邊坡上作為主要材料運輸通道行車需要、具體荷載等技術指標的確定。d）專家評審會達成以下共識：? 根據(jù)場地地質情況及現(xiàn)場情況，為避免引起福田醫(yī)院及福田中學相鄰建筑的不 均勻沉降和開裂，確保周圍建筑物及道路的安全，決定采用閉水方案，不采用 降水方案。要求采用全封閉帷幕的形式，即北側也封閉。? 邊坡支護方案選擇方面，同意采用土釘墻及預應力錨索（桿）相結合的方案， 設計時必須考慮周圍管線、土層分布等特點采取相應措施。建

7、議用微型樁的方 式對局部淤泥質部位及道路轉角處支護進行加強處理。? 關于邊坡上行走施工車輛問題，考慮行車荷載是有必要的。會議建議采取剛性 路面、擴散層等技術措施，滿足行車需要，同時明確技術參數(shù)，以便在施工過 程中進行有效監(jiān)控。? 要求第二輪設計方案應提交必要的計算書，明確沉降量、水平位移量預警值、 設計邊坡荷載等主要技術指標，制訂具體的監(jiān)控措施和緊急情況下的補救措施。e）經與基坑設計單位多次溝通，結合專家建議，考慮到周圍醫(yī)院、學校的重要性，以 及場地內礫沙層厚，透水性好，地下水頭壓力約為 7米多，同時基坑深，支護范圍 內土層力學性能較差，考慮采用三重管高壓旋噴樁止水帷幕的止水方案，而不采用 水

8、泥攪拌樁止水的形式。確定采用三重管高壓旋噴樁 /擺噴樁止水帷幕方案。即基 坑東、南、西側設計為旋噴樁、基坑北側采用擺噴樁，以形成封閉的止水帷幕。2、止水帷幕經濟性分析：旋噴樁噴射直徑1000mm間距800mm擺噴樁噴射直徑1400mm間距1200 mm_32旋噴樁：噴射直在、000mmOo距800 mm每和相0280W入民幣。擺噴樁：噴射直徑1400mm樁間距1200 mm每米樁長360元人民幣。注：噴射漿液均為1: 1水泥凈漿。整個基坑土方挖運（總土方為約5萬余方）、支護及止水帷幕總包干價為429萬元, 其中止水帷幕部分造價約117萬元，土方挖運120萬，支護182萬。旋噴樁頂-穩(wěn)定水位-n

9、基坑底-帷幕底-進入相對不透水層 2米帷幕剖面示意3、旋口樁/擺噴樁止水帷幕簡介：a）旋噴樁/擺噴樁（高壓噴射灌漿）工作機理高壓噴射灌漿是在化學灌漿技術的基礎上，結合高壓射流切割技術發(fā)展起來的，是 以置入地下的很小噴嘴中噴射出的高壓或超高壓的高速噴流流體，利用高度集中、力量強大的功能，人為地沖擊切割土體，同時將導入的固化用的漿液與被沖塌下來的土體就 地充分混合；隨著噴嘴的運動和漿液的凝結固化， 在土層中逐漸形成質地均勻、密實連 續(xù)的板墻或柱體等固結體，即垂直帷幕，用以阻隔地下水。高壓噴射灌漿法，主要用于較松散和軟弱的土層，如第四系沉積層、殘積層、淤泥和人工填土等，尤以標貫擊數(shù)N< 15的

10、砂類土和N< 10的粘性土、粉土及黃土為好。采 用不同的噴射灌漿形式，可以形成不同形狀的固結體。b）旋噴法：旋噴法是在連續(xù)不停的提升過程中旋轉噴射漿液，以形成圓柱狀（柱列型）周結 體，將各固結體交接建成連續(xù)防滲帷幕，旋噴樁的孔距一般為。，采用雙排時其排距為。， 當需要增加交接部分的厚度時，應適當縮小孔距，具交接圈的厚度可按下式計算：e = 2 R 。2 （L/2） 2 1/2 = D 2 L2 1/2式中e 一旋噴樁的交圈厚度（m）；R一旋噴樁的半徑（項；L 一旋噴樁孔位的間距（項；d 一旋噴樁的直徑（m。c）擺噴法：擺噴是在提升過程中作小角度的擺動噴射漿液，可形成較厚的墻狀（折擺型）固

11、結體的連續(xù)防滲墻幕；當采用折線連續(xù)擺噴（折擺型），一般能建造20米深的墻幕，孔距為一米左右。d）根據(jù)注漿管結構的不同可分為：單管、雙重管、和三重管噴射。三重管法是通過分別輸送水、氣、水泥漿三種介質噴射入土體中，是高壓空氣包裹 高壓水射出，獲得更大的切割土體的能力，再以較低壓力噴射漿液，沖填土體中的空隙， 可以形成更大直徑的旋噴樁。樁經的大小除與高噴方法有關外，還決定于土的類別、密實程度及高噴技術條件（噴 射壓力、噴嘴直徑、旋噴速度等），常通過現(xiàn)場實地試驗后確定。4、監(jiān)測方案：a） 每棟周圍建筑設沉降觀測點4個，基坑頂沿每邊設水平位移監(jiān)測點 4個，提出水 平位移控制值（30mm和預警值（40mm

12、）,周圍建筑物沉降控制值為20mm預警值， 并在周圍設水位觀測井兼回灌井 7 口 ob）施工監(jiān)測周期確定為基坑開挖期間 2天測一次，其它時間7天測一次，如發(fā)現(xiàn)異 常，加密觀測，監(jiān)測請專業(yè)勘察測繪院負責，持續(xù)到基坑回填結束。c） 土方開挖前對周圍建筑物存在的裂縫等缺陷照相或攝像存檔，并在裂縫處用明顯地標志做好記錄，在施工過程中加強觀測。三、管理目標1、投資控制目標：以不超過施工合同包干價為基本目標， 使工程投資控制在合同規(guī)定 的工程造價之內。2、進度控制目標：以合同工期為基本控制目標。止水帷幕、土方開挖及基坑支護工程 的合同工期為90天，其中帷幕工期28天。3、質量控制目標：止水帷幕達到不滲漏，

13、為樁基施工和地下室施工創(chuàng)造有利條件。4、安全文明施工控制目標：安全文明施工達到市安全文明工地標準。四、旋噴樁/擺噴樁止水帷幕質量控制要點：（一）、事前控制1、審核設計方案及施工組織設計的重點：a）施工工藝流程安排，旋噴樁施工工藝流程如下圖：定位放線、驗線 一樁位放線、驗線JI旋噴試驗h泥漿排泄處理作業(yè)_一鉆機窸航技播孔H旃呼機曼麗7個"#跳皤路招黃巧鍛怖業(yè)孔?卻1旋噴結束b）施工工藝參數(shù)確定:噴射直徑、間距確定（三重管）根據(jù)地層土質情況、噴射設備情況、噴射水壓、氣壓、漿壓等綜合確定。本工程旋噴樁噴射直徑為米、間距米，搭接 20cm擺噴樁成孔直徑取米，孔間距為米, 噴射角度15度。旋噴

14、/擺噴樁成孔深度確定該工程止水帷幕設計進入相對隔水的不透水層米。即起噴深度為砂層以下米，鉆機引孔要求進入砂層以下米，留米空孔沉渣。水壓、氣壓、漿壓、噴管提速、轉速等參數(shù)確定，以下為國內三重管旋噴施工參 考施工參數(shù)：高壓噴射種類三重管法適用土質砂土、粘性土、黃土、雜填土、礫石壓力（Mpa20水流里（L/min）80-120高噴嘴孔徑mm2-3壓壓力（Mpa噴空氣流量（M/min ）一射噴嘴個數(shù)（個）1-2施壓力（Mpa1-3工漿液流里（L/min）100150參噴嘴孔徑mm賁嘴個數(shù)10 （兩個）14 （一個）數(shù)旋噴管外經（mm75 或 90提升速度（Cm/min10-20旋轉速度（r/min ）

15、10-20? 該工程高壓噴射施工參數(shù)選擇為：水壓： 30 Mpa水流量：90 L/min；空氣壓：Mpa空氣流量：M3/min ；水泥漿壓：Mpa；漿液流量80 L/min 。 噴管提 速，土層不大于10CM/ min；砂層不大于8CM/ min；噴管轉速：20轉/min。泛漿不好或地質條件較差處采用復噴工藝。c）施工部署，包括施工平面布置、施工進度計劃安排。d）施工準備工作安排，包括技術、人員、材料、機械及工作面準備工作安排。e）工程質量、安全、進度保證措施等。2、檢查施工單位技術準備情況。檢查技術人員到位情況，設計方案、施工組織設計交底情況，技術保證措施落實情 況。3、檢查施工機械、設備準

16、備情況：高壓噴射注漿施工的設備由造孔系統(tǒng)、供水、供氣、制漿供漿系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)組成，認真檢查各系統(tǒng)設備進場數(shù)量、完好及配套情況。4、檢查工程材料準備情況主要檢查制備泥漿材料和制備漿液材料（本工程漿液為1: 1純水泥漿）的進場、檢驗情況。5、檢查施工條件準備情況主要復查施工現(xiàn)場的地下埋設物， 作好危險標志，檢查現(xiàn)場施工臨時用水、電是否 引到工作面，場地是否平整，泥漿池是否挖好等。（二）、事中控制：1、 認真檢查復核建筑物邊軸線、帷幕中心線、旋（擺）噴樁位線、開挖坡頂線、坡腳線以及相互之間的關系是否正確。2、 正式施工前必須試噴，通過試噴檢查樁位，核對地質資料，確定正式施工的技術參數(shù)。3、 認真檢查

17、鉆機就位偏差，檢查鉆機引孔垂直度，鉆機引孔垂直度偏差要求不大于1%4、 認真檢查并記錄鉆機引孔深度，本工程要求引孔進入砂層以下相對不透水層米，留米空孔沉渣。5、 經常檢查深度批示器是否正確顯示，并根據(jù)施工場地標高變化隨時調整零點位置。如果鉆桿長度發(fā)生變化，必須重新標定樁長。6、 插管，百米鉆引孔后，應拔出鉆桿，在此過程中保證不塌孔。插入旋噴 管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可以用較小的壓力邊下管邊射水。7、 噴射和復噴，認真檢查起噴深度，并檢查噴漿時間、走漿時間是否需要 重新標定。自下而上進行噴射作業(yè)時，認真檢查噴管的提速及轉速。本工程設計提 升速度要求土層不大于10CM/min,砂層不大于8

18、CM/min；噴管轉速為20轉/min。8、 認真檢查旋（擺）噴樁施工時的水壓、氣壓、漿壓等工藝參數(shù)，并隨時作好關于旋噴時間、用漿量、冒漿情況、壓力變化等情況記錄。根據(jù)設計的樁經和 噴射范圍的要求，還可以采用復噴的方法擴大加固范圍，在第一次噴射完成后，重 新將噴射管插入設計要求復噴位置，進行第二次噴射。9、 隨時抽查旋（擺）噴樁施工時漿液的拌制質量。該工程旋（擺）噴樁施工的噴射漿液為1: 1純水泥漿。10、 經常檢查噴射施工有無斷漿、停漿現(xiàn)象。如出現(xiàn)斷漿，噴頭應停止提升 或下陳而在原地攪拌，待恢復供漿后，退回米再噴漿攪拌。如因故障水泥漿拌制后 停止時間超過3小時，須廢棄不得再作為制樁使用。11

19、、 停噴，旋噴管提升到設計標高頂部后， 即可停止噴射。將旋噴管逐節(jié)卸 下進行沖洗。一次下沉的旋噴管可以不必拆卸， 直接在噴漿的管路中泵送清水即可 達到清洗的目的。（三）、事后控制：1、 旋（擺）噴高壓注射灌漿在地下施工，屬于隱蔽工程，其質量控制除事 中控制外，還必須進行事后質量檢驗。旋（擺）噴樁止水帷幕工程的檢驗項目及方 法有開挖檢查、滲透試驗兩種。2、 開挖檢查，對于淺層的固結體進行檢驗時，一般采用比較直觀的開挖檢驗方法，這可檢查加固體的形狀和加固范圍的大小，也可對固結體取樣，進行必要 的強度試驗。3、 滲透試驗，通過現(xiàn)場滲透試驗，確定防滲帷幕的整體的抗?jié)B性能。 在地下水位較高的地區(qū)，滲透試

20、驗一般采用抽水法進行。五、綜合效果評價該項目旋（擺）噴樁止水帷幕工程的施工效果情況，經基坑開挖實際檢驗，實際 噴射直徑大于設計噴射直徑。噴漿固結體密實、成形良好，外觀基本規(guī)則、交圈厚度足 夠、起到了預期的止水效果，經水位觀測，帷幕內外地下水位差保持在5-6米。人工挖孔樁施工期間只利用樁孔間相互抽水， 而未采取降水措施，保證了雨季施工挖孔樁施 工進度和質量，確保了周圍建筑物和基坑的安全。地下室主體和防水施工期間，基坑基 本保持較干燥的狀態(tài)，為施工創(chuàng)造了便利條件。六、幾點體會：1、旋（擺）噴樁施工前，認真審核旋（擺）噴樁各項施工參數(shù)設計至為重要。應結合 旋噴機械性能參數(shù)、場地土層地質情況、地下水分布及水位情況綜合考慮確定旋（擺）噴機械的水壓、氣壓、漿壓、設計