喷射注浆法在深基坑止水工程中的应用

郑 平, 吴旭君, 杜甫志, 高焰林

（中国京冶工程技术有限公司深圳分公司，广东 深圳 518054）

0 概述

基坑开挖支护工程中经常遇到地下水，特别是沿海地区的基坑工程，由于地下水丰富而且埋深浅，几乎所有基坑支护工程都有地下水问题。地下水对基坑支护工程的影响主要反映在以下几个方面：(1)地下水产生的水压力增加了支护结构的内力；(2)基坑开挖导致周边范围内地下水位降低，土体有效应力增加，引起地面沉降，进而影响基坑周边管线、道路及房屋建筑的正常使用；(3)基坑侧壁涌砂漏水，可导致基坑局部甚至整体破坏；(4)基坑底面以下砂层中的承压水，可导致基坑底大面积涌砂涌水，进而引起基坑整体破坏。

几乎所有的基坑失稳都与地下水有关。有效防止地下水危害主要的技术方法有两类：降水法和止水法。前者由于城市对地下水资源保护的要求及降低地下水位而引起较大范围内过量的地面沉降等原因，往往不允许采用，通常采用止水法处理深基坑开挖过程中的地下水问题。

1 基坑止水的主要类型[1]

基坑支护工程中的止水技术主要采用深层搅拌法和喷射注浆法，前者主要以相互搭接的搅拌桩沿基坑四周布置，形成全封闭的、连续的止水墙。喷射注浆止水法样式繁多，应用的工法也多，常用的有单管、双管、三管喷射注浆法。喷射注浆止水技术主要有以下三种形式：

(1) 竖向连续止水墙（图 1（a））：喷射注浆加固体（单管法、双管法、三管法、定喷、摆喷、旋喷）之间相互搭接，在基坑开挖边线外侧形成连续的竖向止水墙；

(2) 竖向组合式止水墙（图1（b））：喷射注浆加固体和支护结构（钻孔护坡桩、地下连续墙等）相互搭接，形成基坑竖向组合止水墙；

(3) 水平向封底止水（图1（c））：当基坑底以下透水砂层厚度很大，竖向止水墙很难完全满足要求时，往往采用相互搭接的旋喷注浆加固体进行基坑封底，与竖向连续止水墙或竖向组合式止水墙联合形成基坑全封闭的止水体系。

可以采用不同施工工艺和方法形成喷射注浆止水墙，工程应用中通常采用的竖向连续止水墙形式见图2。

图2 竖向连续止水墙的主要形式Fig.2 Main forms of vertical jet grouting anti-seepage wall.

常用竖向组合式止水墙形式见图 3。常采用灌注桩与高压喷射注浆相结合的组合支护结构。灌注桩起挡土作用，承担基坑侧壁的土压力。在相邻灌注桩之间进行旋喷或摆喷，其主要作用是止水，并防止桩间土坍滑。这一结构形式止水效果好，施工速度快，而且支护结构占用场地小。

2 施工技术问题处理[2-3]

喷射注浆法施工技术性较强，在施工过程中泵压大，应采取相应的安全措施。由于高压射流在土体中喷射，往往只能通过地面的仪器设备监测及观察数据来发现问题并采取相应的技术措施。施工中常遇到的主要技术问题及相应的处置措施有以下几种：

图3 组合式止水（挡土）墙主要形式Fig.3 Main forms of composite anti-seepage wall.

(1) 高压射流流量不变而压力突然下降：应检查地面管线的漏浆情况，必要时拔出喷射钻具检查其密封性并修复。

(2) 压力突然升高流量为零：可能为喷头喷嘴堵塞，应拔出喷射钻具，疏通喷嘴，并应检查更换浆液搅拌的过滤系统。

(3) 施工过程中喷射压力达不到设计压力：可能是喷嘴磨损或管路局部漏浆，应更换射流喷嘴并检查修复管道漏浆处。

(4) 施工过程冒浆突然减小或发生孔口不冒浆的情况：应立即分析判断形成原因，如系孔口段土层较差塌孔，形成返浆通道阻塞，继续正常施工，此时应在孔口附近地表有裂隙冒浆或已施工的注浆孔孔口冒浆；如系地下有空洞等原因造成不冒浆，此时应停止提升，待正常冒浆后继续施工。

(5) 注浆因停电、停水、机械故障等原因造成中断：修复重新喷射注浆，二次注浆搭接长度应＞50 cm。

(6) 止水桩桩位必须准确：若因局部地下障碍物造成设计孔位不能施工时，应排除地下障碍物或偏移孔位增加喷射注浆孔，确保护坡桩和喷射注浆体搭接。

(7) 施工过程中严禁在相邻地段抽取地下水，因地下动水会造成注入水泥浆流失，影响止水效果。

(8) 基坑开挖过程中若发现局部桩间止水桩漏水涌砂：应先向漏水部分砂层中置入PVC引水管，并用适当材料封堵，使地下水仅从引水管中流出；然后在漏水部位护坡桩上打设螺栓并绑扎钢筋浇注砼，待砼达到一定强度后，即由引水管向漏水段注浆后封闭所有引水管。

3 基坑止水工程实例分析[4]

3.1 基坑特点

深圳某海滨商住小区设计四层地下室。平整后地面标高+4.00 m；基坑底标高为-12.40 m；基坑深16.4 m；周长约705 m；底面积约18 634.80 m2；开挖方量约363 770.2 m3。基坑周边无重要建（构）筑物。拟建建筑物为多栋高层住宅楼，基础型式拟采用人工挖孔桩基础。基坑设计安全等级为一级。

场地地基岩土层基底为燕山期花岗岩全～强风化岩，上覆土层为人工填土层(Qml)、第四系海陆交互相沉积层(Qmc)及第四系残积层(Qel),自上而下与基坑稳定性分析有关的土层主要为:

① 人工填土层(Qml）: 全区分布，层厚约3.80～19.20 m，上部为建筑垃圾及生活垃圾组成的杂填土，下部为素填土，松散～稍密状；

② 第四系海陆交互相沉积层（Qmc）；

②-1 淤泥 ：饱水，软塑～流塑状态，层厚1.10～11.50 m；

②-2 粉质粘土：湿，可塑状态，层厚1.00～4.80 m；

②-3 砾砂：饱水，松散～稍密状态，层厚0.50～10.20 m；

②-4 淤泥质土：饱水，软塑～流塑状态；层厚0.60～6.00 m；

②-5 粗砾砂：饱水，松散～稍密状态，层厚1.00～3.00 m；

③ 第四系残积层（Qel）砾（砂）质粘性土：湿，可塑～硬塑状态，层厚0.70～13.70 m；

④-1 全风化燕山期花岗岩。

土层分布的主要特点为：

(1) 基坑开挖深度范围内主要为填土、淤泥及部分砾砂层；

(2) 基坑底面附近主要为饱水砾砂层。

地下水特点：

(1) 本工程地下水主要为赋存于砾砂和粗砾砂层中的孔隙潜水及分布于强风化花岗岩中的基岩裂隙承压水，水量丰富；

(2) 地下水位埋深为0～2.10 m，主要接受大气降水和海水渗入补给；

(3) 场内地下水在强透水层中对砼具弱腐蚀性，在干湿交替环境下对砼的钢筋及钢结构具中等腐蚀性。

3.2 喷射注浆止水桩选择

护坡桩间喷射注浆止水桩施工方法的选择主要考虑两个因素：护坡桩的净距和所选方法形成的加固体直径。通常为确保止水效果，要求止水桩直径大于护坡桩净距300 mm（图4）。

图4 止水桩及护坡桩平面布置图Fig.4 Plan distribution of bored piles and jet grouting piles.

据每一种喷射注浆法的经验成桩直径，不同护坡桩间距选用的止水桩施工方法见表1。

表1 不同间距护坡桩桩间喷射注浆止水桩施工工法

3.3 施工工艺及参数

结合基坑支护结构计算，护坡桩桩直径1.0m，间距 1.5 m，经分析比较，本基坑护坡桩间止水桩采用二重管喷射（旋喷）注浆法，据施工经验及试桩结果选定的主要施工参数为：

(1) 喷头提升速度为15 cm/min，回转速度15～20 r.p.m，高压水泥浆喷嘴为 1φ2.2，水泥浆压力 25 MPa，水泥浆流量65 L/min；

(2) 压缩空气：流量≥3 m3/min；压力 0.5～0.7 MPa；环形喷嘴间隙1.5 mm；

(3) 止水桩桩身直径≥800 mm，桩身强度 1.5 MPa；

(4) 水泥浆水灰比1.0；(5) 桩位允许偏差≤50 mm，垂直度偏差≤1%；(6) 止水桩桩端穿过砂层底面进入不透水粘性土层1.5 m。

3.4 止水效果开挖检验

基坑开挖证明，止水桩桩身外观质量完好，基坑侧壁和坑底基本无地下水渗漏和涌砂现象。达到了较为理想的止水效果(图5)。

图5 止水效果图Fig.5 Photo of practical excavation showing anti-seepage effect.

4 结论

(1) 组合式止水（挡土）结构可有效应用于滨海饱水软土及砂层地基的基坑支护中，以防止基坑侧壁及基底涌砂对周边建筑物的影响。

(2) 喷射注浆止水方法应结合基坑支护结构计算结果综合比较确定。

(3) 开挖过程中若出现局部漏水涌砂，应及时封堵引水，再进行注浆处理。

[1]地基处理手册（第二版）编写委员会 2版编.地基处理手册（第二版）[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

[2]中国建筑科学研究院.JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[3]George K,Burke P E,Member A S C E.Jet Grouting Advantages and Disadvantages[J]. Copyright ASCE ,2004:1-12.

[4]李相然，赵春富，等.地下与基础工程防渗加固技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.