建筑基坑止水帷幕方案设计与施工技术

刘兆慧

(中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，山西太原 030024)

1 工程概况

山西通信信息技术研发综合楼工程位于太原市高新技术通信信息园区通信五号地块，该场地位于通信信息园区中心广场西侧，场地为不规则的扇形平面，东西宽86 m，南北长56 m～115 m，用地面积11333.22 m2，场地东为体育西一巷，西为体育西二巷，南临南中环街。本工程建筑面积37000 m2，建筑结构为框架—核心筒结构，总高71.2 m。建设单位为山西省通信公司，设计单位为山西省建筑设计研究院，监理单位为北京煜金桥通信监理咨询有限责任公司。该工程基坑深度为10.6 m，基坑东、西、南侧50 m范围内无永久性建筑，基坑北侧4 m原为在建4层建筑物。建设单位要求施工单位按止水帷幕方案设计与施工。

2 工程地质和水文地质条件

该场地地基土主要为第四系全新统冲洪积层(Q4)及上更新统(Q3)冲洪积相沉积物。地下水类型属孔隙潜水，地下水位埋深介于地表以下4.2 m～4.8 m，地下水主要靠汾河河水及大气降水进行补给。

3 基坑止水设计依据及特点分析

山西通信信息技术研发综合楼北侧距在建的科泰生产楼最窄处仅有4 m，据现场实际情况基坑东、西、南侧较为宽阔，北侧是止水设计考虑的重点。为保证基坑北边稳定性和建筑物安全，防止不均匀沉降和过大沉降，而且地下水位较高，基坑开挖严防帷幕漏水、管涌现象;同时还要保证周围建筑物不产生有害沉降，工期紧且造价要低。设置止水帷幕，确保基础施工降水期间临近建筑物不产生附加沉降，且止水帷幕施工安全可靠，技术可行。

4 止水帷幕的方案设计

由于场地北边紧靠在建工程，且施工作业面较小，分析常规止水结构类型并结合场地的实情，止水帷幕采用摆喷桩结合支护桩间高压旋喷桩，旋喷桩采用单管法，摆喷桩采用三重管法，该工程采用高压喷射注浆法从施工可行性及技术可行性分析，都比较合适。

5 高压喷射注浆法施工程序和施工要点

1)钻机就位:施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，绘制出桩位图，确定桩位的位置。将钻机的钻杆头对准桩位，为了保证旋喷桩的垂直度，要做钻机水平校正，其倾斜度不大于1.5%。

2)成孔:采用地质钻机钻孔至设计深度，钻成直径100 mm～200 mm的孔，钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50 mm。

3)插管:旋喷桩采用单管法施工，同时完成钻孔和插孔作业;钻孔后，拔出岩芯管插入喷射注浆管，在插管过程中，为了预防泥砂堵塞喷嘴，应该边射水边插管，同时控制水压力不大于1 MPa，压力过高容易发生孔壁坍塌事故。

4)旋喷注浆:喷浆前，先开动高压水、气，观察孔口冒水冒气是否顺畅，以保证水头和保证被水、气切削下来的部分土粒能顺利排出。当喷射注浆管插入预定深度后，由下而上进行喷射注浆，如发现浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，进行复喷，有关参数见表1。施工人员要对浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升角度等做好记录。

表1 高压喷射注浆技术参数

5)冲洗:注浆完毕后，泥浆泵和高压泵应用清水冲洗，各管路内不得有残余浆液和其他杂物。三重管拆下后要用清水冲洗，泥浆泵停止运转后，拆洗缸室和三通阀。损坏的部件要及时修理和更换，运转部分要涂抹黄油以利润滑和防锈。

6)机具移动:移动钻机到新孔位。

6 质量控制

1)根据所需的喷浆量和设计的水灰比，确定出水泥使用数量。2)保证浆液水灰比1∶1，浆液搅拌后4 h内用完，选用水泥应经试验及过筛，细度在4900孔/cm2的标准筛上筛余量不大于15%以保证浆液的可喷性、稳定性。如浆液中带有气泡应选择合适外加剂，确保固结体的抗渗性能。3)钻杆的提升和旋转应连续不中断，拆卸钻杆时，要控制钻杆的搭接长度在0.1 m以上，避免桩体脱节。当机械中途发生故障时，要马上停止提升钻杆和旋喷工作，检查排除机械故障，防止桩体中断。4)要检查水泥的出场证明、合格证、试验报告，水泥品种及标号为32.5普通硅酸盐水泥，水泥浆、水灰比以及外掺剂要符合设计要求。5)成桩深度、直径、摆喷角度、整体性、桩体强度以及物理力学性能符合设计要求。通过选取喷射后期的冒浆做成试块，检查桩体均匀性;通过钻孔注水试验，检查其渗透性。6)施工中易出现冒浆，属常规现象，若冒浆量大于注浆量的20%或完全不冒浆则为反常，尽快查明原因，及时采取相应措施。a.冒浆量大，是由于有效喷射范围与注浆量不一致，采取的措施是提高喷射压力、喷嘴直径缩小、提升和旋转速度加大，减少冒浆量。b.地层中当空隙较大时，产生的现象是不冒浆，这时应加入适量速凝剂，缩短水泥浆凝固时间，确保水泥浆液在一定范围内快速凝固。7)高压喷射注浆法所有机械在平面上的布置应配合紧凑，其中有一环节发生故障就会影响全部工作。故机械设备的组织管理、机械检修和备件储备十分重要。

7 安全控制

1)高压喷射注浆是在高压下进行，存在一定危险性，应注意高压液体和压缩空气管路耐久性，高压胶管不能超过压力范围使用，屈弯时应小于规定的弯曲半径，以防高压胶管破裂，导致浆液飞溅;管道的连接件要安全可靠，防止接头断开，软管甩出伤人等安全事故发生。2)高压泥浆泵要定期全面检查和清洗，防止泵体残渣和铁屑存在，各封闭圈要完整无泄露，安全阀中的安全销要进行试压检查，确保能在额定最高压力时断销卸压，压力表也要定期检查，保证正常使用。

8 效果分析

1)止水帷幕质量检测:基坑开挖后，止水帷幕墙面垂直整齐、墙面无渗漏，局部只有湿痕，没有明显的贯通裂缝，基坑底部没有渗漏，没有发生隆起现象，止水帷幕质量较好。

2)降水质量检验:施工时在基坑内侧、外侧均布置了4眼观察井，基坑北侧布设了4眼回灌井。深井降水时，通过观察井观察水位变化，开挖前每天每4 h观察一次;回灌井观察水位在开挖前后变化超过1 m时必须回灌。由观察数据知，水位均无太大变化，达到了高压喷射注浆法在本工程中应用的目的。

9 结语

根据工程地质和水文条件分析，进行了止水帷幕的方案设计，用高压喷射注浆法施工程序和施工要点，进行严格控制施工。确保基坑围护体系中安全和止水帷幕的施工质量，是决定围护结构安全的重要因素。该工程基坑北侧采用高压喷射注浆法进行止水，实践证明，这种方法对于在基坑周边作业面小、基坑深度大、地下水位高的情况下，是极其适用的一种止水帷幕方法。在本工程中，高压喷射注浆止水帷幕方案设计与施工技术安全可靠，没有发生周边建筑物沉降，受到山西省通信公司和北京煜金桥通信监理咨询有限责任公司的高度评价。