浅谈高压旋喷注浆法止水帷幕的施工

谭红章

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州 安顺 561000）

前言：随着高层建筑的兴起，地下室深基坑工程不断出现。在深基坑作业中，地下涌水经常困扰着工程技术人员。常规的解决办法就是直接在坑内集中排水或井点降水，但如果地下水丰富，大量抽排地下水会引发系列的工程病害，如相邻道路塌陷、房屋地基开裂等，特别是处于城市中心区时，造成的后果十分严重。因此，采用帷幕止水不失为一种有效的措施。

帷幕止水就是利用止隔水材料，将基坑围起来，使坑内地下水与坑外地下水系统隔离，切断外界对坑内的水源补给。然后在坑内抽排水也就不会对周边地质环境造成破坏，杜绝了地下水位下降引发的各种工程问题。

止水帷幕的施工方法有许多，高压旋喷注浆法是其中一种，以往在贵州省内较少采用，没有较为成熟的经验，本文就以2000年在贵州省毕节市某大厦深基坑支护工程中采用高压旋喷注浆法施工止水帷幕取得成功的例子作引子，以期与同行们交流，同时也能让大家在处理基坑地下水问题时多一种选择，并希望能为施工提供可借鉴的经验。

一、工程概况。某大厦位于毕节市中心，距倒天河最近处50米。设计建筑物地上二十层，地下二层，地下室形状为长方形，面积55.0×35.4m。根据设计要求和周边实际情况，基坑拟开挖上口长宽为59×39m，下口56.5×36.9m，深度8米；临时支护采取锚杆喷射混凝土护壁，坑底以毛石混凝土填平。

根据地勘部门提供的勘察报告可知，拟挖基坑处于倒天河古河道冲积层中。其综合柱状图描述的地层情况如下：

0 -1.9 m，填土层，以粘土为主，并有建筑垃圾；1.9-3.0m，粘土，黄色可塑状；3.0-6.4m，细砂土夹卵砾石，黄色，稍密；6.4-12.0m，强风化岩层，黄色可塑状粘土夹细砂岩质孤石，为飞仙关组的砂质泥岩夹细砂岩强烈风化而成；12.0m以下为中风化岩层。主要的含水层为深度3.0-6.4m处的细砂土夹卵砾石层，其它为隔水层。勘察报告提供地下水位埋深3米，拟开挖基坑的丰水期涌水量为9300t/d。

二、地下水处理方案的确定。若直接在基坑降排水，其缺点明显，主要有以下几点：1、地下水位浅，涌水量大，降排水费用大；2、大量抽排水对周边密集的建筑、紧邻的道路将造成危害；3、坑底标高低于倒天河河底，坑内降水将可能导致倒天河加速补给。

采取帷幕止水措施，将解决以上问题，而且止水帷幕本身有一定强度，与支护工程结合还能起到挡土墙的作用。因此采取帷幕止水方案。经对比论证，止水帷幕采用高压旋喷注浆法施工。

三、高压旋喷止水桩的设计参数。采用单排止水桩，桩径0.8米，桩间距0.69米，桩间交圈厚度不小于0.4米，采取P42.5普通硅酸盐水泥作硬化剂，水灰比1：1。旋喷注浆施工参数根据试喷成桩结果确定。

四、施工机具和人员配备

由于贵州区内较少采用高压旋喷注浆工艺，相应高压注浆机械少，因此，本工程自力更生，移动式注浆平台是利用旧有机具改造成的，其提升速度10-20cm/min，旋转速度10-20r/min满足要求；双重注浆管则采用50和20高压无缝钢管制成，另加工有一个三通龙头与送浆、送气管连接。注浆管长9米，为陶瓷质喷嘴1个，直径2mm。

五、喷射注浆成桩试验。在进行正式施工前，先在场地中作成桩试验，以便对设计参数进行核对、修正，对施工流程作调整。

第一次试桩采用的工艺参数为：注浆压力25--35Mpa，注浆流量100L/min，空气压力0.7Mpa，空气流量 1.2m3/min，旋转速度15cm/min，提升速度 15r/min；水灰比 1：1，试桩长度10米。

成桩10天后，进行开挖检查，桩体均匀密实，无缩径、断桩现象。实测桩直径为1.2米，超出了原设计直径，根据相应公式可计算交圈厚度为0.6米，大于设计厚度。

从试验结果来看，成桩效果好，特别是桩径远超过设计要求，本着经济合理的原则，在经多次调试后，将注浆压力调整为：砂土夹卵砾层、强风化岩层为20-22Mpa，其它层为18Mpa；注浆流量为80L/min。其它参数不变。从后来的实际效果看，这一调整是合理的。

六、施工流程。高压旋喷止水帷幕施工分为两部分，即导孔施工和旋喷成桩施工。

导孔施工：利用工程钻机在设计的桩中心位置钻孔。钻进中对地层分界线作好记录，对照地质资料并结合实际地层对旋喷中的注浆压力值进行预先设定。导孔施工要提前进行，以不耽搁后续旋喷成桩施工为宜。本工程采用3台工程钻机施工，保证了每天不少于20个导孔成孔。要求钻孔直径?75mm，垂直度误差应小于15%，孔位误差小于50mm，深度误差小于20cm。

旋喷成桩施工：注浆平台到位后，将注浆管管头对准到导孔孔口，开动清水泵，再缓缓将喷头下到孔底；之后依次开通空气管阀门、注浆泵阀门，待压力达到设计值后，启动注浆平台的提升旋转装置，将注浆管喷头边喷射、边旋转提至距孔口20cm处。然后清水冲洗喷管。

施工流程框图如下：

七、工程效果

经过20余天的施工，完成旋喷桩288根。旋喷桩形成帷幕墙后，其止水效果整体良好。

1、交付使用后，从基坑开挖、锚喷支护直至地下室全部完工，虽正值丰水期，基坑内仅保留一台20t/h的潜水泵断续抽排水，基坑内涌水量始终保持在200t/d以内，仅为原理论计算涌水量的9300t/d的2%，止水效果显著。2、在基坑内作锚杆支护的钻孔时，曾钻穿止水帷幕墙，当时从直径91mm的钻孔由外向内涌水，流量可达50t/h，其水压大，用水泥浆加水玻璃等速凝剂竟根本无法堵塞住，最后只能用木桩强行塞住。可见止水帷幕外地下水确实丰富，内外水头压力大，同时也说明止水帷幕是成功的。

八、施工中的注意事项

1、高压旋喷注浆法适用于渗透系数小于10-6cm/sec的粉土、砂土和粘性土。2、可根据需要在水泥浆中加适量外加剂，如速凝剂，早强剂等。3、为防止水泥浆中的硬块堵塞喷嘴，在水泥浆进入高压泵前应先进行过滤，比如通过20目的筛网。4、注浆压力的调节主要是通过变换注浆泵的档位，空压机的气压不必频繁变动。5、在场地沿线开挖导流沟，让溢出的浆液集中到挖好的池中进行处理，避免造成施工场地泥泞，影响施工速度。

总结

本工程采用的是单排旋喷桩，由于桩距、桩径设计合理，帷幕墙连续性好；而采用二重管注浆工艺，具有效率高，喷射浆液均匀，成桩连续性好的优点；同时在浆液配制、注浆压力控制方面严格按规范和设计操作，最后形成的止水帷幕墙强度较高，止水效果显著。本次高压旋喷注浆法施工止水帷幕的尝试是成功的，对今后类似场地类似方法施工具有一定的借鉴意义。

高压旋喷注浆法具有施工效率高，成本较低，机具设备简单等特点，可广泛应用于止水，防液化、地下开挖的防止管涌、防坑底隆起，还可用于地基加固、提高地基承载力等方面。因此应加强研究并推广应用。

[1]魏平.高压旋喷注浆在立井井筒堵水施工中的应用.煤炭工程，2009年8期.