高压旋喷桩在武汉某深基坑工程中的应用

刘涛，童振威，卢希

(1.武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022； 2.武汉市昌厦基础工程有限责任公司，湖北武汉 430022；3.吉安市建筑设计院，江西吉安 343000)

高压旋喷桩在武汉某深基坑工程中的应用

刘涛1∗，童振威2，卢希3

(1.武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022； 2.武汉市昌厦基础工程有限责任公司，湖北武汉 430022；3.吉安市建筑设计院，江西吉安 343000)

以武汉某深基坑工程为例，详细介绍了高压旋喷桩的施工工艺以及施工中存在的问题。基坑开挖后，基坑止水帷幕侧基本无渗漏点，止水效果良好，保证了基坑及周边建筑的物的安全。

深基坑；高压旋喷桩；止水帷幕；应用

1 前 言

高压旋喷桩是高压喷射注浆法地基处理中的一种，就是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20 MPa左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液与土体搅拌混合，经一定时间的凝固，在土中形成固结体[1]。该技术从上世纪70年代从日本引进，后逐步在我国建筑领域得到推广。

本文以武汉某采用高压旋喷桩做止水帷幕的深基坑为例，详细介绍高压旋喷桩的施工工艺与施工中存在的问题。基坑开挖表明，高压旋喷桩所形成的止水帷幕起到了很好的止水效果，是一种值得推广采用的侧壁止水方式。

2 工程概况

武汉某工程总用地面积7 440 m2，为一栋25层综合楼组成。地下室形状呈扇形，基坑周长约264 m，面积约3 931 m2，开挖深度8.7 m～11.7 m。该基坑周边环境较复杂，现有建(构)筑物、道路管线距地下室外墙轴线的距离如表1所示。基坑平面见图1所示。

基坑周边环境说明 表1

图1 基坑平面布置图

3 地质及水文概况

3.1 地质情况

拟建场地地势较平坦，勘探点孔口高程一般在24.02 m～24.95 m之间，属于汉江一级阶地地貌形态。

根据岩土勘察报告，与基坑工程有关的岩土层自上而下分布为:

(1)杂填土:层厚0.4 m～3.2 m，主要以建筑垃圾混粉质粘土组成，土质不均，结构松散。局部地段底部为塘泥。

(2-1)粉质粘土夹粉土:层顶埋深0.0 m～3.2 m，层厚1.6 m～5.3 m，含铁、锰氧化物及少量云母片，夹有少量粉土，光泽稍亮。

(2-2)粉质粘土:层顶埋深4.0 m～6.4 m，层厚为2.2 m～4.2 m，含少量铁锰氧化物。

(2-3)粉质粘土:层顶埋深4.8 m～10.1 m，层厚为1.1 m～3.8 m，含少量铁锰氧化物，干强度稍高。

(2-4)粉质粘土:层顶埋深3.4m～11.2m，层厚为0.7m～7.5m，含少量铁锰氧化物，局部含有少量有机质。

(3-1)粉质粘土粉砂互层:层顶埋深9.5 m～15.0 m，层厚为1.2 m～4.7 m，粉粒含量高，千层饼状，光泽较暗，韧性差，干强度稍高。

(3-2)粉细砂:层顶埋深13.2 m～17.0 m，层厚为3.6 m～9.4 m，含云母片、石英、长石。

3.2 水文情况

拟建场地位于长江冲积一级阶地，地下水类型包括上层滞水和孔隙承压水。

上层滞水主要赋存于(1)层人工填土和(2-1)层粉土层中，主要接受大气降水和地表排水的渗透补给，无统一自由水面，水量受季节、周边排泄条件直接影响。

孔隙承压水赋存于(3)单元过渡性土层、砂土层及中粗砂混砾卵石层中，与长江水体及区域承压水体联系密切，水量丰富，水位标高一般在14.0m～17.0m。

4 支护及止水方案简介

由于本工程地下室呈一交规则扇形，考虑到出土的便捷性以及基坑平面特点，采用圆环形排桩+混凝土内支撑的支护体系。

由水位情况可知，本基坑地下水主要包括上层滞水和承压水。考虑到搅拌桩的经济性，并对防止上层滞水流入基坑有很好的效果，故对上层滞水采取一排搅拌桩进行防水隔渗，桩径500mm，间距350mm。由于孔隙承压水主要赋存在(3-1)以下的土层，(2-2)和(2-3)土层较好，可以作为隔水层考虑，不需隔渗处理。所以下部隔渗只需对基底附近的(3-1)承压水层进行处理，与搅拌桩相比，高压旋喷桩成桩效果良好，有很好的密实性，并与支护桩搭接很完好，加固深度较深，场地条件要求低。同时，由于本基坑周边环境的限制，例如西侧煤气管道距离支护桩边仅1m，东南侧住院部距离支护桩边仅1.5m，无法进行粉喷桩施工。综合以上考虑，故在基坑设计中，下部承压水的隔渗选取了高压旋喷桩与护坡桩相互搭接形成止水帷幕(如图2所示)，这样才能提高周边构、建筑物的安全性，体现合理性。

图2 高压旋喷桩布置图

经过反复的研究论证，决定采用二重管旋喷进行处理，以达到设计700 mm桩径。

5 高压旋喷桩止水方案的施工

5.1 工艺流程

高压旋喷桩注浆法施工顺序如图3所示。

图3 高压旋喷桩施工程序图

5.2 施工工艺

(1)施工准备:正式进场施工前，进行管线调查后，利用小挖机清除护坡桩桩顶以上的土方，能方便找出桩位点的大概位置；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50 mm。

(2)引孔钻机就位:根据地勘报告，钻孔过程需穿越较坚硬的土层，故在喷浆之前先采用100型钻机进行引孔，让其更好地得到加固土体的效果。依据设计进行放线定位，将钻机移至设计的孔位上(孔位误差不得大于5 cm)，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。

(3)钻孔:引孔过程中需根据桩基的平衡、电流数值的突变确定土厚硬层的位置与深度，以便为注浆提供参考。

(4)注浆机就位:待引孔机移位后，注浆机就位，开始喷浆前，检查好高压设备和管路系统是否正常，喷嘴是否畅通，检查无误后方可施工喷浆。

(5)喷浆:待注浆机钻至设计孔底高程后，开始喷浆，一边提钻一边旋喷，根据不同土层，设置不同的提升参数，直至设计桩顶标高停止喷浆。

(6)冲洗:在提钻杆的过程中，每提一节钻杆，应立即用清水清洗干净，管内不得残存水泥浆，待喷射完毕后，再把泥浆泵和软管内的水泥浆液全部清除。

(7)移位:完成上述工序后，就将准备下一个孔位的施工，将钻机等设备移位。

5.3 施工中存在的问题及解决办法

(1)旋喷点位的对中问题:本工程的重点是保证高压旋喷桩的定位位置处于两根支护桩中心，以保证高压旋喷桩和支护桩间的搭接，避免出现渗漏点。这样，在支护桩施工完成后，应先用小反铲将支护桩头开挖出来，局部由于回旋钻施工导致桩头相连的地方还需要用液压挖掘机装上破碎锤将桩头浮浆清除，然后利用100型钻机全程引孔，保证旋喷点位的准确性。

(2)压力上不去:在实际施工过程中，很常见的一种现象就是注浆压力值始终达不到设计所要求的压力值，这其中的原因可能是安全阀和管路安接头处密封圈不严或破损而有泄漏现象、泵阀损坏，油管破裂漏油以及安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。针对以上的情况，处理的措施有:根据现场实际情况，应立即下令停止喷浆，对机器做一次检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。

(3)固结体强度不均匀、缩颈:产生此类问题原因可能有在选择施工机械与喷射方法时没有结合现场实际的地质情况；在喷浆过程中出现中断施工的情况；提管速率与旋转速率适配不当，造成固结体直接有大有小，浆量有多有少；穿过较硬的粘性土，容易产生颈缩。处理这类问题的预防措施有:从现场实际情况考虑，选择合理的施工机械和施工方法；尽量不要中断施工工程，连续施工，注意施工设备的保养与维修；对现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射(不提升)或复喷的扩大桩径办法。

(4)冒浆的处理:在注浆过程中，冒浆现象很普遍，究其原因可能是沙层含水，对喷出的浆液起到了一个稀释作用，被稀释的浆液在高压的作用下超出了桩体所承受的范围，造成了一小部分的浆液就从桩底冒出来了。针对这一问题，可以采取的预防措施有降低喷射压力、加快旋转速度和提升速度和掺加速凝剂的方法，缩短浆液凝固时间，使浆液在预计的成桩范围内凝固。同时在桩体之间补加旋喷点，保证缺陷桩和相邻旋喷桩之间的连接。

6 实施效果

该基坑于2007年5月23日进行开挖，2007年12月31日施工至结构±0.000，该期间并未发现明显的渗漏点，止水帷幕效果良好。为总包的施工创造了良好的施工环境，施工质量得到了很好保证。

7 结 语

深基坑支护应该充分考虑场地的地质情况及周边环境条件，有针对性地选择安全可靠、经济合理、施工方便的支护方案[3]。本次工程的止水帷幕设计因地制宜，充分考虑地质条件和周边管线及建筑物等因素，采用桩间高压旋喷桩止水帷幕，使基坑支护设计既安全又节省费用。实践证明该工程所采用的高压旋喷桩止水帷幕效果好、施工工效高、造价低，取得了很好的效率和效益。

[1] JGJ 79-2002.建筑地基处理技术规范[S].

[2] JGJ120-99.建筑基坑支护技术规程[S].

[3] 高大钊.深基坑工程[J].北京：机械工业出版社，2000，P46-53.

[4] DB42/159-2004.基坑工程技术规程[S].

[5] 刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

The App lication of High Pressure Jet Pile in a Deep Foundation Pit Engineering in W uhan

Liu Tao1，Tong Zhenwei2，Lu Xi3
(1.Wuhan Geomatic Institute Wuhan 430022，China； 2.Wuhan Changxia Foundation Engineering Co.，Ltd.Wuhan 430022，China； 3.Ji’an Institute of Architectural Design，Ji’an 343000，China)

By analyzing an example of a deep foundation pit engineering of Wuhan，this paper introduced the Construction technology and the existence of problem of high pressure jet pile.After the deep foundation was excavation，the side of waterproof curtain almost had no leakage；the effect of waterproof was good；the ensure that deep foundation and surrounding structures of the security.

deep foundation；high pressure jet pile；waterproof curtain；application

1672-8262(2013)02-167-03

TU753.3

B

2013—02—27

刘涛(1978—)，男，硕士研究生，主要从事岩土力学、地基处理和边坡稳定方面的技术工作。