高压旋喷桩在深基坑围护中的应用

唐经华

（武警水电第五支队三大队，江西 南昌 330096）

1 概述

在深基坑开挖中，常用的基坑围护形式有灌注桩、钢板桩和地下连续墙等。在地下水位较高的情况下，开挖深基坑必须同时解决好挡土和挡水两方面的问题。当采用灌注桩成排桩挡土时，则无法解决挡水问题。

旋喷桩是一种借助高压喷射水泥浆形成的桩。其特点之一就是在其喷射加固范围内，如有灌注桩的话，旋喷桩可与已有的混凝土灌注桩紧密结合。利用旋喷桩的特点，可以采用灌注桩和旋喷桩相结合的围护桩，即先施工保持一定间距的灌注桩，使灌注桩的间距小于旋喷桩的直径，然后在灌注桩之间进行旋喷，从而形成连续的灌注桩与旋喷桩组合挡土壁。也可以在不连续的灌注桩后施工一至二排连续的旋喷桩，形成联合挡土壁。

这种组合围护桩的特点是，以钢筋混凝土灌注桩为主，抵抗土压力产生的弯矩，而旋喷桩主要用于防渗，同时可增加围护桩的整体强度。由灌注桩与旋喷桩组合的围护桩，近几年来已经在我国的深基坑工程中得到较为广泛的应用，相比地下连续墙，此法造价相对较低。作为南昌市标志性建筑之一的某大厦，在深基坑开挖工程也采用了旋喷桩与灌注桩的组合围护桩，并取得了良好效果。

2 工程地质条件

该大厦位于南昌市红谷滩中心商务区，毗邻赣江。由两座塔楼及裙楼组成，其中主楼为60层，建筑高度236米；辅楼为24层，建筑高度115米；裙楼为5层，建筑高度26米。场地地处赣抚冲积平原区，场地原为水塘、菜地及水稻田，均已采用冲填砂进行场地回填整平，地面高程在23.00m左右。

地层结构由人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、第三系新余群（Exn）组成。第四系松散层由①冲填土（结构松散）、②淤泥质粉质粘土（软～流塑状）、③粉质粘土（可塑，局部地段呈可～软塑）、④细砂（饱和，松散）、⑤中砂（饱和，稍密）、⑥砾砂（饱和，中密局部稍密）、⑦圆砾（饱和，中密）组成，下伏基岩为砂砾岩与泥质粉砂岩互层。

3 基坑围护桩的设计

本工程基坑开挖深度约13.0m，基坑周边距既有建筑物、城市道路等既有设施相对较近，且工程基坑边坡自稳性差。根据场地工程地质条件及基坑规模，基坑开挖不宜采取降水放坡开挖方式，设计采取外挡内排的截水支护开挖方案，即基坑外围采用钻孔灌注桩进行支护，在支护桩中间进行高压旋喷使桩间土胶结，高压旋喷桩与支护桩共同形成落底式截水帷幕进行止水；支护桩嵌固段入中风化岩层；高压旋喷桩进入强风化基岩一定深度。钻孔灌注桩设计为单排，桩间距0.40m，采用单排旋喷桩进行截水。旋喷桩的技术参数通过工艺性试桩确定。

4 工艺性试桩

高压旋喷桩主要有单管法、二重管法和三重管法。根据当地以往工程实践经验，在相似的工程地质条件下，单管法高压旋喷形成的桩径一般为0.5～0.9m。单管法加固质量较好，施工速度快，成本较低，桩体强度和桩径完全可以满足设计要求。施工单位开工前进行工艺性试桩，取得满足设计要求的技术参数，经设计确认后用于正式施工。根据试桩所选用的主要技术参数如下：

喷射压力：26～28 MPa

浆液比重：1.5g/cm3

喷嘴直径：双喷嘴，1.8～2.0 mm

提升速度：15～20cm/min

旋转速度：20r/min

5 施工工艺

5.1 机具和设备

高压喷射注浆的施工机械设备由地质钻机、旋喷提升台车、搅拌机和高压泥浆泵等组成。

5.2 工艺流程

钻机就位。将钻机放置在设计孔位上，使钻头对准孔位的中心。同时钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，以保证钻孔偏斜率小于1%。

钻孔。钻孔方法很多，主要视地层中地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。由于场地冲填土多处埋藏孤石等障碍物，故施工中采用钻喷分离方法，即用地质钻机预先造孔至设计孔深，然后将喷杆置入孔内进行旋喷作业。

插管。插管是将旋喷注浆管插入地层预定的深度。使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出钻具，并移走钻机，换上旋喷管插入孔底深度。为防止泥砂堵塞喷嘴，在插管前可用透明胶带缠绕几圈将喷嘴包牢。

旋喷作业。当旋喷管插入预定深度后，即可开始旋喷作业。喷浆开始时先在孔底原地旋转喷浆1 分钟，然后边旋转提升边送浆，由下而上喷射至设计标高。值班技术人员必须时刻注意检查注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录。

冲洗。当旋喷提升到设计标高后，旋喷即告结束。施工完毕应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出。

移动机具。把钻机等机具设备移到新孔位钻喷作业。

6 施工注意事项

桩位、桩斜和桩深的控制。钻孔时必须同时控制好孔位和孔斜的偏差，以保证旋喷桩和灌注桩搭接良好。钻孔的垂直偏差不超过1%，桩位偏差不大于50mm。同时桩底必须进入强风化岩一定深度，以达到止水效果。

钻孔过程中遇到无法钻进情况时，要先根据芯样判断是否为灌注桩超径、偏位或地下障碍原因，与设计、监理人员共同研究变动孔位和补桩方案，以保证桩体搭接效果。

预防桩体强度不均、缩颈。在喷浆过程中，严格控制旋喷压力、提升速度、旋转速度和喷浆量等技术指标。如果出现压力骤降、骤升、不冒浆或冒浆量过大等异常情况，应及时查明原因，及时采取复喷等补救措施。

消除凹穴现象。凝固过程中由于浆液析水作用，造成在固结体顶部出现一个凹穴。凹穴的深度随土质、浆液的析出性、固结体的直径和全长等因素而不同，一般深度在0.3～0.5m之间。这种凹穴现象，对于防渗堵水是极为不利的，必须直接从旋喷孔中再次注入浆液填满凹穴为止。

7 效果检验

至施工结束共完成401 根旋喷桩。龄期达到后基坑开挖至地面以下6m 高程，暴露桩体部分时发现因灌注桩或旋喷桩桩位偏差过大，有33 根旋喷桩与灌注桩未形成有效胶结。为保证将来地下水位线以下基坑开挖的安全，对搭接不良的部位进行了补喷施工。

基坑继续开挖至地下水位线以下高程时，围护桩间只发现5个渗水点，渗流量均较小，不影响基坑的安全，旋喷桩止水达到了良好效果。

8 结语

旋喷桩桩径能否达到设计要求、灌注桩和旋喷桩桩位的精确控制都是施工质量的关键因素，桩位出现较大偏差或旋喷桩桩径过小都会造成在灌注桩与旋喷桩之间形成空隙，将直接影响止水效果。建议钻孔前加强桩位的测量放样精度和复核，旋喷过程严格按技术参数施工，同时施工条件允许时可将基坑开挖到露出灌注桩桩头高程时再进行旋喷施工，这样可提高旋喷桩与灌注桩的有效搭接率，防渗效果更好。

根据地质条件和工程环境选择适宜的围护桩形式是深基坑支护成功与否的关键因素，该工程使用高压旋喷桩有效地达到了止水的目的，在实践中再次证明了高压旋喷桩工艺的可靠性和适用性，对该地区相似深基坑围护工程积累了经验。

[1]叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[2]王志彬.复杂环境下的深基坑围护结构设计与施工[J].四川建材,2009,35(5).