一種新型旋噴樁止水帷幕的施工技術(shù)和應(yīng)用

1、一種新型旋噴樁止水帷幕的施工技術(shù)和應(yīng)用一種新型旋噴樁止水帷幕的施工技術(shù)和應(yīng)用摘摘要：要：在護(hù)坡樁+樁間帷幕的深基坑支護(hù)和止水體系中，應(yīng)用新型的高壓旋噴樁施工工藝，可以達(dá)到理想的止水效果，并且有效地縮短工期，降低工程造價(jià)，增強(qiáng)了施工企業(yè)的競爭力。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：深基坑；旋噴樁；止水帷幕隨著城市化進(jìn)程的高速發(fā)展，建設(shè)用地寸土寸金，建筑物不僅越建越高，同時(shí)地下深度也隨之增加，城市地下空間作為一種寶貴的資源被綜合利用于不同目的。因此，在深基坑的施工過程中，建設(shè)、設(shè)計(jì)和施工單位不可避免的需要面臨著基坑支護(hù)和地下水處理的困難。北京市政府為加強(qiáng)地下水資源的管理和保護(hù)，減少水資源的浪費(fèi)，防止相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害，頒布

2、了北京市建設(shè)工程施工降水管理辦法，并于 2008-3-1 實(shí)施，對(duì)地下水的抽取做了嚴(yán)格的限制，毋庸諱言這給深基坑的施工帶來了更大的困難。1、工程概況本工程位于北京市海淀區(qū)西北旺鎮(zhèn)，總建筑面積 16000m2，地下三層，地上六層，占地面積 2300m2，基礎(chǔ)埋深 13.2m，第一層潛水埋藏深度 8m，位于粉細(xì)砂層；第二層潛水埋藏深度 11.2m，位于粉質(zhì)粘土層?，F(xiàn)場東側(cè)距槽邊 13m有一建成約 1 年左右的高層建筑（鎮(zhèn)政府辦公樓），該建筑基礎(chǔ)埋深 8m，在鎮(zhèn)政府辦公樓和基坑之間是一條正在使用中的道路。主要土層情況如下（B9 孔）：層號(hào)土層名稱厚度密實(shí)度濕度粘聚力（kpa）內(nèi)摩角（度）摩阻力（kp

3、a）1填土2.1m松散稍濕2砂質(zhì)粉土2.0m中密密實(shí)濕很濕1625503粉質(zhì)粘土1.9m中密密實(shí)很濕2220504粉細(xì)砂3.1m中密密實(shí)飽和025705粘質(zhì)粉土5.7m密實(shí)飽和2618506細(xì)中砂2.0m密實(shí)飽和035907粉質(zhì)粘土4.1m密實(shí)很濕2、支護(hù)方案選擇支護(hù)設(shè)計(jì)方案如下：2.1 護(hù)坡樁設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高：-3.5（自然地坪平均絕對(duì)值 46.6）；樁徑：800mm，樁間距：1500mm，樁長：13.0m(含冠梁高度，嵌固段 3.3m)，樁主筋：1225，主筋均勻配置；加強(qiáng)筋：142000；箍筋：6.5200；樁身材料：C25 砼；樁間旋噴樁止水帷幕。2.1 錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置 1 道錨桿；設(shè)置

4、于-7.0m；鉆孔孔徑：150mm，傾角：15，長度：19m(其中自由段長 5.0m，錨固段長 14m)，桿體材料：21570 鋼絞線，布置間距：一樁一錨，軸向設(shè)計(jì)拉力值：280kN，鎖定荷載：150kN。注漿材料：W/C=0.500.55 的素水泥漿。腰梁采用 2 根 25b 工字鋼。3、止水帷幕施工方法的比較確定支護(hù)方案后，面臨著選擇何種工藝進(jìn)行止水帷幕施工的問題。傳統(tǒng)上有兩種施工方法：a、水泥攪拌樁；b、高壓旋噴（單管、雙管和三重管）如采用水泥攪拌樁需要在樁后做連續(xù)的帷幕，增大工作量，延長工期，增加造價(jià)水泥攪拌成樁的樁徑，取決與鉆頭葉片的直徑，如果水泥攪拌樁鉆機(jī)在護(hù)坡樁間施工時(shí)，鉆機(jī)葉片

5、不能切削護(hù)坡樁樁體混凝土，在水泥攪拌樁與護(hù)坡樁之間，不可避免的留有空隙，在開挖后會(huì)造成地下水的滲漏。因此在本工程中不宜采用此種工藝。常用的高壓旋噴是在樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土墻的兩根護(hù)坡樁之間做旋噴樁，把兩根護(hù)坡樁用旋噴樁連接在一起，形成止水帷幕堵水。一般情況下高壓選噴樁施工速度慢（不僅鉆進(jìn)速度慢，提升速度也慢約 820cm/min）；有效樁徑小（單管 400mm 左右），造價(jià)高（水泥用量 300800kg/m）；在本工程中，一個(gè)樁間需要兩次成孔，不僅加大了工作量，同時(shí)增加了樁體咬合次數(shù)，容易造成止水帷幕的滲漏。高壓旋噴樁施工時(shí)大約有 1/31/2 帶土的水泥漿從孔內(nèi)排出地面，不僅浪費(fèi)，同時(shí)也帶來了環(huán)

6、境污染。高壓旋噴樁施工工藝較為復(fù)雜，常常因?yàn)樘嵘俣?、旋噴壓力、土層性質(zhì)、密實(shí)度等原因，容易造成樁徑粗細(xì)不均，咬合質(zhì)量較差，滿足不了擋水要求?；谏鲜鲈颍覀儧Q定采用一種新型的防水樁擋墻成型方法，使用改裝的長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行高壓旋噴施工，順利完成了本項(xiàng)工程。基坑開挖后未發(fā)現(xiàn)滲漏，目前取得良好的止水效果。4、施工工藝：（1）揭帽 3.5m 后采用“鉆孔壓灌超流態(tài)砼后插鋼筋籠”工藝完成護(hù)坡樁施工；（2）清除鉆出土方，使用改裝的600mm 定、旋噴長螺旋鉆機(jī)，在兩根護(hù)坡樁的中間點(diǎn)外移 50mm 鉆孔，待鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，停止鉆進(jìn)，旋噴 1min 左右后，鉆具停止轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖 1）；圖 1（3）調(diào)整噴嘴方

7、向、射流壓力和提升速度，用 Po42.5 的水泥制備水泥漿，開動(dòng)高壓水泥漿泵，壓力穩(wěn)定在 20MPa 左右，沖切、滲拌土體，提升速度5080cm/min，形成一定強(qiáng)度的水泥土或純水泥漿樁體，如遇土層條件較差，可以邊旋轉(zhuǎn)鉆具邊提升，以擴(kuò)大止水帷幕厚度，定噴和旋噴形成不同形狀的止水帷幕（4）定、旋噴至設(shè)計(jì)高度后停止，移開鉆具，蓋上鉆口養(yǎng)生，形成防水樁擋墻。5、施工要點(diǎn)：（1）要確保護(hù)坡樁的垂直度不超過施工規(guī)范要求。垂直度偏差大會(huì)造成樁間距加大，在未開挖前是無法發(fā)現(xiàn)的，如果還用正常的射流壓力，會(huì)在止水帷幕上形成地下水的滲透縫隙；（2）在定噴時(shí)確保噴嘴方向正對(duì)護(hù)坡樁；如對(duì)方向沒有把握，就采用旋噴；（3

8、）遇到流沙層或飽和土地層，采用復(fù)噴工藝即提升 1m 后，下沉 0.8m 再噴射一遍，以確保成樁質(zhì)量；（4）如果設(shè)計(jì)有錨桿，可以在旋噴樁中預(yù)留套管，以方便下一步錨桿施工；（5）旋噴樁施工應(yīng)在護(hù)坡樁成樁 3 天后進(jìn)行。過早，可能會(huì)破壞護(hù)坡樁砼的完整性；太晚，會(huì)由于護(hù)坡樁局部擴(kuò)徑的砼強(qiáng)度較高后，阻礙鉆機(jī)成孔。6、效果比對(duì)為節(jié)省投資本基坑只在東側(cè)做了止水帷幕，其它三側(cè)采用大口井+回灌的方法，在同地層使用和未使用止水帷幕的效果形成對(duì)比。（如照片 1、2）照片 1：樁+樁間旋噴止水帷幕照片 2：同基坑未做止水帷幕部分7、工程應(yīng)用總結(jié)在常用的基坑支護(hù)工藝中，土釘墻、復(fù)合土釘墻以及樁錨支護(hù)體系占了絕大部分，其

9、它工藝如地下連續(xù)墻等方法由于造價(jià)、工期、場地等諸多因素，所占比例不大。隨著北京市建設(shè)工程施工降水管理辦法的實(shí)施，土釘墻支護(hù)工藝由于其作用產(chǎn)生機(jī)理以及機(jī)械化程度低所造成的施工誤差等因素，其對(duì)地下水的變化非常敏感，因地下水的原因所造成的邊坡失穩(wěn)屢有所聞，因此在地下水位高于槽底，并且不降水的情況下，采用土釘墻工藝進(jìn)行邊坡支護(hù)，無疑存在著極大的風(fēng)險(xiǎn)，雖然造價(jià)較低，可一旦出現(xiàn)問題，不僅在經(jīng)濟(jì)上、企業(yè)聲譽(yù)上甚至?xí)?duì)生命安全造成威脅，造成嚴(yán)重的后果。樁錨支護(hù)體系雖然相比土釘墻而言造價(jià)較高，但其計(jì)算理論完善，對(duì)各種不同地層的適應(yīng)性較好，機(jī)械化程度高，隨著“鉆孔壓灌超流態(tài)砼后插鋼筋籠”法施工技術(shù)的完善，節(jié)省了注

10、漿護(hù)壁的費(fèi)用，施工速度大大提高，在實(shí)際應(yīng)用中越來越受到大家的重視。在地下水位以下，利用護(hù)坡樁自身的擋水功能配合樁間止水帷幕擋水是深基坑支護(hù)施工中很好的選擇，這種新型的止水帷幕施工工藝由于其經(jīng)濟(jì)、快捷和良好的止水效果等優(yōu)勢，無疑值得廣泛的推廣。在本次工程實(shí)踐中，我們體會(huì)到該工藝具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：1 止水效果好。因?yàn)槌煽字睆酱?，兩根護(hù)坡樁之間絕大部分土體已被鉆機(jī)成孔過程中取出，成孔后與護(hù)坡樁外皮間僅剩 50100mm 的殘余土，在 20MPa 以上的高壓射流沖擊下，很容易被切削清除，使得成型后的帷幕與護(hù)坡砼，不留縫隙的緊密結(jié)合，旋噴樁一次成活，減少了咬合次數(shù)，也減小了發(fā)生地下水滲漏的可能性；2 施

11、工速度快。長螺旋鉆機(jī)的動(dòng)力大，產(chǎn)生的扭矩也大，因此成孔速度快；噴嘴與護(hù)坡樁間土體薄，切削清除殘余土的過程相對(duì)容易，因此提升速度也快；成樁直徑大，同樣的樁間距，傳統(tǒng)的高壓旋噴樁工藝需要兩次施工，使用該工藝一次成活，減少了一半的工作量，本工程如使用傳統(tǒng)的高壓旋噴樁工藝，大約需要 1015 天，新工藝施工僅用了 3 天；3 造價(jià)低。施工完畢后經(jīng)測算，使用新工藝的造價(jià)，僅為傳統(tǒng)工藝的1/22/3。8、此工藝在其它方面應(yīng)用的探討8.1 本工程在支護(hù)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到臨近建筑物的基礎(chǔ)深度，不得已將錨桿位置設(shè)置較低，這樣會(huì)造成樁頂位移較大，理論計(jì)算位移應(yīng)達(dá)到 3843mm，開挖后實(shí)際觀測值為 12mm，位移很小。分析認(rèn)為很可能是因?yàn)樾龂姌秾?duì)基底土體的加固作用造成的，提高了支護(hù)體系的抗傾覆安全系數(shù)，今后在更多得到工程實(shí)踐中，逐漸的積累經(jīng)驗(yàn)，完善分析理論；8.2 可以在護(hù)坡樁外較近的距離，利用該工藝施工簡便、快捷，成樁定位準(zhǔn)確，樁體強(qiáng)度高的特點(diǎn)，穿過邊坡的滑裂面，打較深的旋噴樁，同時(shí)用錨桿將護(hù)坡樁和旋噴樁拉結(jié)在一起，利用土體對(duì)旋噴樁的約束作用，將旋噴樁作為錨定樁，依靠錨定樁產(chǎn)生的