探究地下水控制及帷幕桩施工的具体工艺

赵毅玮

摘    要：本文将结合笔者具体接触的一则案例，探究建筑项目地下水控制以及帷幕桩施工的具体措施。

关键词：建筑施工;地下水控制;帷幕桩施工

1  本论文的主要研究依据

本论文的主要研究依据包括JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》、JGJ/T 111—98《建筑与市政降水工程技术规范》、GB 50497—2009《建筑基坑工程监测技术规范》、JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》、GB 50202—2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》、JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》。

2  案例项目的基本情况

项目位于大连中山区东港区内，该项目总建筑面积198500.00m2，其中地上为163740.00平方米;地下为34760.00m2。拟建建筑物呈长方形及异形，住宅（高层建筑物）结构形式拟采用剪力墙结构，配套公建及地下车库结构形式拟采用框架结构，基础形式拟采用深基础。拟建场地原地貌单元属近岸海域水下岸坡，经人工填海整平后形成人工海岸带。地下水水位埋深为3.60m～4.10m，标高为0.2m～1.15m。

3  地下水控制方法的選择

由于地下水位标高为0.2m～1.15m，水量较大且受潮汐影响，水位变化也较大，单纯的降水由于水量较大，难以保证干槽作业，因此采用外截内疏的方式方可保证干槽作业。本工程只能采取外堵内排的方法控制地下水——止水帷幕。本工程的帷幕是利用冲击钻憎水浆液护壁成孔且一部分转化为钢筋混凝土护坡桩，另一部分原位固化形成桩体，两部分间隔通过相互搭接形成止水帷幕的一种施工工艺。

根据本工程的地层特点，本方案设计帷幕桩设计桩径850mm 。偏北部分帷幕桩长16.00m，南半部帷幕桩长13.00m即可保证帷幕全部进入中风化岩形成完整的隔水帷幕。只要帷幕桩桩长进入中风化岩0.50m即可。搭接长度是指两桩重合的长度根据确定的止水帷幕的深度，帷幕桩间距定为600mm，相互搭接250mm。

（1）由于本帷幕不作为支护结构，对桩体强度要求较低，因此水泥与红粘体土的掺合比不小于15%，固化剂掺入量为水泥用量5%～10%。

（2）水泥采用PSA32.5水泥，浆液含水量现场确定。

（3）造浆在孔内进行，次序为红粘土、水泥、固化剂。

（4）搅拌方式：筒式冲击钻头上下拉动。

4  帷幕桩施工工艺

4.1  帷幕水泥土桩施工工艺流程

本工程采用的冲击钻成孔水泥土桩和护坡桩联合隔水帷幕，护坡桩与帷幕桩的成孔间隔时间不得少于3天。主要施工工艺流程如下：测量放线、挖浅孔（0.5m）、钻机对位、孔内造浆（护壁材料）、冲击成孔、补造浆、成孔到底、原浆固化、下一孔位。

4.2  施工方法说明

（1）预挖浅孔：深度不小于0.50m，可在落潮时进行，以便于孔内造浆。

（2）红粘土填孔：在浅孔中填满红粘土。

（3）预成孔：将钻机对位低冲击开孔，随着孔深增加补红粘土和海水，钻至深度3.00m。

（4）孔内造浆：预成孔完成后，孔内配置憎水性护壁浆液。

（5）冲击成孔：浆液配好，正常冲击成孔，当浆液液面突然下降时，是由于孔底大块被击碎裂隙暴露所致，应立即停止冲击。

（6）补浆：补浆时先填红粘土，再根据材料用量补水并调匀，然后加水泥和固化剂。

（7）恢复成孔：重复上述步骤。

（8）原位固化：达到预定深度后，在孔内浆中投入造浆材料，并用冲击钻头上下拉动，使之成为硬膏状即可。

4.3  施工工艺要点

（1）护壁浆液是本工程帷幕顺利成孔的关键，浆液配置不达要求，不许冲击成孔。

（2）帷幕桩应跳桩成孔，分成两序成孔，以免串孔，邻孔成孔时间不得少于3天。

（3）成孔原则上不淘渣，当泥浆稠度过大影响成孔效率时，可上下提拉钻头，浆下部稠浆返至上部，然后继续钻井。

（4）成孔浆液粘稠度根据所处位置的含石量、粒径及海水贯通程度进行调整，以达到最佳成孔效率。

4.4  帷幕护坡桩施工工艺流程

水泥土桩帷幕连续施工一段后，对帷幕顶部的浮浆进行挖掘，并重新放线，然后先挖桩坑，然后开始护坡桩施工，护坡桩施工一段后，帽梁接着进行施工。连梁施工完毕，候凝三天，即可进行土方作业。

护坡桩成孔工艺与帷幕桩相同，不同的是成孔结束后，清孔并采用水下灌注混凝土成桩工艺。

4.5  帷幕护坡桩施工工艺要点

（1）成孔：与帷幕桩成孔工艺相同。由于护坡桩与水泥土帷幕桩咬合施工，时间间隔的控制非常关键，间隔时间太短，帷幕桩尚处于流动状态，会造成串孔，并破坏帷幕的整体性;时间太长，帷幕桩的强度过高，会造成成桩困难，甚至无法成孔。根据实际施工经验，成桩时间放在水泥土桩形成后3～5天，较为适宜。因此应控制好两种桩型的施工进度。

（2）次清孔。一次清孔在终孔后直接进行，清孔时，钻具提离孔底20cm左右，清孔应采用大密度泥浆，一次清孔须基本彻底，然后应及时进行孔径测试。

（3）钢筋笼制作：钢筋笼严格按设计图纸和施工规范进行绑扎成型，钢筋笼竖向钢筋伸至帽梁长度应超过帽梁中线;钢筋笼成品经监理检验合格后，用吊装设备（吊车或钻机）吊放入桩孔。

（4）混凝土灌注施工。

灌注导管安装：①导管安装须在钢筋笼安装后抓紧进行。②导管壁厚不宜小于3mm，直径300mm，导管分节长度要符合施工工艺要求。③导管不得有弯曲，凹陷，接头须用密封圈封实阻水，用前应试拼，试装。④导管入孔深度控制在距孔底0.5m左右。

二次清孔：二次清孔后的沉淤厚度不大于100mm。泥浆密度≤1.30，粘度20″～26″，含砂量≤3%。

混凝土灌注：①水下混凝土灌注应在二次清孔后的30minm内进行。②混凝土初灌时，导管内采用球胆隔水塞，以保证球胆从导管下口顶出前混凝土基本与水不混合。③混凝土的初灌量须保证混凝土灌入后，导管埋入混凝土面深度以0.8m～1.3m。④混凝土灌注过程中，导管应自始至终埋于混凝土中。严禁将导管提出混凝土面。导管埋入混凝土面深度以3～6m为宜，最少不得<2m。导管应勤提勤拆，一次拆管不超过6m。⑤水下砼在灌注过程中，应充分利用导管的提升反插作用，来达到挤压捣实灌入孔内水下砼的目的，使之与周围土体更加紧密结合，增加单桩承载力。⑥混凝土在灌注过程中，应经常测定混凝土的上升面高度，并根据灌入量与上升高度计算各桩段的充盈系数。混凝土的灌注只有在桩顶标高和强度确认满足设计要求时才可停止。桩顶预留高度不得小于500mm。⑦混凝土浇灌结束，及时割断吊筋，拔出护筒，清除孔口泥浆及混凝土残浆，桩顶空钻段及时回填。

商品砼的验收：一是坍落度的检测，坍落度必须满足水下砼的灌注要求，坍落度损失值在16m～22cm，不符合标准的砼要退回去。二是以现场制作的砼试块作为本钻孔灌注桩单位工程砼强度的最终评定依据。考虑到砼的初凝对成桩质量的影响，运至现场的商品砼从搅拌站产出，经运输到实际灌注使用，时间间隔不得大于2小时。

帽梁施工：护坡桩完成一定数量后，开始帽梁施工。帽梁施工前应凿去桩顶浮浆并清理干净。帽梁钢筋按设计图纸绑扎，主钢筋保护层不小于20mm，梁内侧支木模，外侧采用土模;混凝土浇注时，采用振捣棒振捣密实。

参考文献：

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[2] 张联洲.深基坑地下水控制与高喷灌浆技术在工程中的应用研究[D].河海大学，2016.

[3] 冯红超.落底式帷幕在地下结构永久主动抗浮工程应用中的渗透性研究[J].工程勘察，2018（8）：24～29.