单排高压旋喷桩止水帷幕在流砂层地质中的应用

段荣丰

(中国市政工程西南设计研究总院有限公司，广东深圳 518000)

高压旋喷注浆法始创于日本，是在化学注浆法的基础上，采用高压水射流切割技术发展而来的地基加固技术。它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定的深度后，以20～40MPa的压力把浆液从喷嘴中喷射出来，同时钻杆一边旋转，一边上升，形成喷射流冲击破坏土层，使土颗粒与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列，凝固后在土层中形式固结体(即旋喷桩)，有一定强度、相邻桩体相互咬合成一体的固结体能起到止水与土体加固的作用。高压旋喷桩作为止水帷幕和加固地基的常用方法，已经在我国大量地下工程建设中被广泛使用。

1 工程概况

某海滨城市市政道路采用三孔大箱涵形式与南约河相交，南约河河道宽13m、深5.5m；跨南约河箱涵为钢筋混凝土结构，箱涵三孔净宽为4.5m+5m+4.5m、净高为5m，箱涵长31m，箱涵基础底位于现状河床以下1.5m、现状河堤顶以下6.5m位置。

2 工程地质和水文地质

2.1 工程地质

施工区位于南约河上游，龙岗盆地边缘，地貌属残丘及台地地貌，沿线地形经修整后，地形起伏变化不大。根据工程勘察报告，场地内地层自上而下分别为：第四系人工堆积层(Q4ml)、第四系冲洪积层(Q4al+pl)、第四系残积层(Qel)及石炭系下统测水组(C1c2)地层，各岩层土特征如下。

(1)①第四系人工堆积层(Q4ml)：岩性较复杂，有素填土、杂填土、填石三种。①-1杂填土：由建筑垃圾和生活垃圾回填，稍湿，成份和密实性不均一，平均层厚3m，修正后重型动力触探试验平均2.79击。①-2素填土：紫红色、棕红色为主，为砂岩风化土回填，稍湿，松散～稍密状，平均层厚1.84m，实测标准贯入试验平均8.3击；修正后重型动力触探试验平均3.49击。①-3填石：为南约河河道护岸和护底，花岗岩块石，坚硬状，河道护底块石厚0.4～0.6m。

(2)②第四系冲洪积层(Q4al+pl)：主要有粉质黏土和粉细砂。②-1粉质黏土：灰黄色、灰色，可塑，含少量粉砂，含少量有机质，平均层厚2.81m。实测标准贯入试验平均7.3击。②-2粉细砂：浅灰色，饱和、松散，含少量淤泥质，平均层厚2.61m。实测标准贯入试验平均6.6击。

(3)③第四系残积层(Qel)：残积土，灰绿色、黄色，可塑～硬塑，位于粉细砂层之下，平均层厚1.62m。

(4)④基岩：有强风化砂岩、弱风化砂岩，隐裂隙发育，平均厚度分别为1.9m、5m。

2.2 水文地质

场地地下水为第四系地层中的孔隙水，含水量大，主要补给源为地表水和河流的侧向渗透补给，地下水位高程40.89～41.13m，高于南约河水位。

3 旋喷桩设计及要求

3.1 方案选择

根据上述工程地质和水文地质条件及现场情况，结合已往的工程经验分析认为，施工场地砂层厚、含水丰富，箱函基坑底位于粉细砂层以下，为避免出现流砂现象影响基坑开挖、周边河道堤岸、房屋及市政交通的安全，需要做好止水措施。

常用的止水帷幕措施有两种：深层水泥搅拌桩加固止水和高压旋喷桩帷幕止水。深层水泥搅拌桩适用处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、素填土及无流动地下水的饱和松散砂土等软弱地基。高压旋喷桩除适用上述软弱地基外，还具有操作空间小、桩体强度高、抗水平推力大、止水效果良好、工期短等特点。根据以上分析并结合现场实际情况，选用双管高压旋喷桩止水帷幕施工工艺。

3.2 旋喷桩止水帷幕设计

(1)顺河岸方向由于河岸较高，采用微型桩+旋喷桩组合止水帷幕如图1所示，垂直河岸方向仅支撑河床底以下土层，采用旋喷桩止水帷幕，如图2所示。

图1 微型桩+旋喷桩组合止水帷幕示意

图2 旋喷桩组合止水帷示意

(2)旋喷桩沿混凝土结构外0.5m布置1排，桩径0.6m，桩间距0.4m，相邻桩咬合宽度0.2m，顺河岸方向旋喷桩长约7.5m，垂直河岸方向旋喷桩长约5m，桩底进入强风化砂岩层3.5m。

(3)旋喷桩浆液水灰比1∶1，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，加入0.05 %的三乙醇胺。

(4)旋喷桩采用双管法施工，气压0.7MPa，浆压20～28MPa，水泥浆流量60L/min，提升速度为5～12cm/min，旋转速度为15r/min，每1m水泥用量大于等于200kg。

4 施工工艺

4.1 施工程序

(1)施工准备：整平场地，清除场地地上、地下一切障碍物，按设计要求，进行测量放线，准备机械设备等。

(2)钻机定位：检验、调整钻机，使钻机钻头符合设计桩位，并做好相关技术参数、浆量记录准备。

(3)钻孔插管：钻孔、插管同时进行，准确将钻具、插管按设计孔位钻入，待钻具平稳进入地层0.5m方可正常钻进至设计深度。钻孔过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边钻孔插管。

(4)旋喷成桩：当喷管下沉到设计深度后，开启灰浆泵，使水泥浆自动连续喷入地基，边搅拌边提升至桩顶设计高程。

(5)冲洗：喷射施工完毕后，将输浆管等设备冲洗干净，管内、设备内不得残存水泥浆。

(6)移位：采用间隔跳桩成孔，将钻机等机具移至下一桩孔进行施工。

4.2 施工注意事项

(1)为了达到帷幕止水的效果，在施工过程中应严格按设计桩位进行施工，不得漏桩，并且保证桩体的垂直度、桩与桩之间的搭接宽度。

(2)保证水泥质量，水泥使用前应有出厂合格证，并进行抽样检验，合格后方可使用。

(3)每1m桩长的水泥掺量、水灰比配制严格按试桩配比进行；严格按照段浆量控制注浆泵的供浆流量，并控制检测浆液的段浆量及总浆量，保证整个制桩过程中边喷水泥浆、边旋转提升连续作业。

(4)制桩过程中严格作好施工深度、段浆量、总浆量、施工时间等施工记录。

(5)旋喷桩龄期达30d方可进行基坑开挖施工，基坑施工过程中加强对周边道路、建筑物沉降的观测，若沉降速率过大，应停止基坑施工，采取处理措施。

5 质量检测

(1)用钻孔取芯的方法检查桩的完整性、桩土搅拌均匀性、桩长，将芯样送实验室做28d龄期的无侧限抗压强度试验，以测定桩身强度。

(2)抽水检验旋喷桩帷幕止水效果，通过在帷幕区域内外设置抽水孔和观测孔观察地下水位的变化，以检验帷幕止水效果。

6 结束语

本工程采用单排高压旋喷桩帷幕止水效果显著，在基坑开挖时，帷幕区域内基坑无明显渗流，无涌砂现象；周边道路、建筑物未出现沉降、开裂现象，跨南约河大箱涵工程在雨季到来之前保质保量地顺利完成。