粉喷桩桩间加固及止水帷幕施工

陈 亮

广东省源天工程有限公司，广东 广州 511340

粉喷桩能够利用专用机械向软弱土层中输送水泥、石灰等粉状加固料，并通过注入水分使加固料与原位土层混合、压缩，实现离子交换，产生物理凝聚和化学结合作用。粉喷桩不仅可以发挥加固作用，还能产生止水效果，因此常在止水帷幕施工中应用，而深入探究粉喷桩桩间加固及止水帷幕施工技术，能够进一步提升粉喷桩的应用效果。

1 工程概况

珠海市广昌水闸改扩建工程位于广东省珠海市香洲区，包括泵站工程、水闸工程、机电设备及安装工程等，为闸泵联建的综合枢纽，主要发挥防洪（潮）、排水、引水、交通等功能。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2017）等规范可知水闸、泵站等工程主要建筑物为1级，次要建筑物为3级。工程基坑开挖长142.15m，宽148.8m，面积约为14259m2，总延长约为350m，需加强围护结构施工，保证工程建设安全。

2 粉喷桩桩间加固及止水帷幕施工方案

前期水文地质勘查结果表明，案例工程所在地层由上至下分别为第四系人工填筑层、第四系海陆交互相沉积层、第四系残积层和全风化花岗岩，层顶标高分别为-12.18～-2.98m、-44.43～-29.22m、-49.26～-26.61m和-66.32～-27.41m，包含填土、淤泥、粉质黏土、砾砂、花岗岩等不同性质土壤。地下水包含上层滞水、孔隙性潜水、砾砂层的承压水和下部基岩裂隙水，主要受大气降水及地下同层侧向径流补给，采取蒸发、侧向径流等方式排泄，存在明显的季节性差异。初见水位埋深为0.40～5.10m，高程为-2.80～1.69m，混合稳定水位埋深为0.40～5.50m，高程为-3.00～1.59m。通过综合分析，确认西侧主体开挖深度最大达6.7m，采用旋挖灌注桩+粉喷桩止水帷幕与双排桩组合支挡，局部设置角撑。东侧泵站基坑开挖深度最大达10.1m，采用旋挖灌注桩+粉喷桩止水帷幕+内支撑支护结构，内支撑为1层，支撑梁尺寸为800mm×800mm，关键节点竖向支撑采用钢格构柱。基坑支护结构施工平面图如图1所示。基坑支护结构由灌注桩、水泥搅拌桩及内支撑组成，桩间加固及止水帷幕采用Φ500mm粉喷桩，粉喷桩工1539根，总长22634.2m。

图1 基坑支护结构施工平面图（单位：mm）

3 粉喷桩桩间加固及止水帷幕施工技术要点

3.1 粉喷桩施工

粉喷桩布设在支护灌注桩之间，用于实现桩间加固和做防渗止水帷幕，施工流程如下：施工准备→钻机就位→钻进→提升喷粉搅拌→升到设计标高后再复钻→提升复拌喷灰→升到设计标高后停机移位→下一桩循环施工。

作为深层搅拌桩，施工前应做好场地平整工作，清除障碍物，遇池塘时进行抽水、清淤、回填和压实。确认达到作业面要求后，需要根据施工图进行放线测量，实现桩位准确定位。在粉喷桩机就位后，确认钻杆垂直度偏差不超1.0%，平面允许偏差为±50mm，然后进行钻孔施工，利用钻杆长实现桩长控制。在实际施工期间，为确保钻进期间钻机平稳，在4个支座位置加设固定钢板，并实时检查垂直度。针对长水泥搅拌桩，最初缓慢钻进，确认机身稳定后逐渐加速，保证桩孔位置与设计偏差不超50mm，桩径与桩长不小于设计值。

钻进至设计深度后，可以进行喷粉施工，提前确认搅拌机械、供粉泵等设备，确保设备状态良好，管路、接头等密封性合格，长度不超过60m，最大送粉压力不超过0.5MPa。在粉喷桩下沉和提升过程中，速度控制在0.8～1.2m/min，并保持匀速，避免给周围土体或孔带来过大扰动。安排专人记录搅拌机提升或下沉时间，要求深度误差不超5cm，时间误差不超5s。正常情况下，搅拌机头上下各对土体喷粉搅拌一次，首次喷粉量至少达到70%。遇到故障停止，第二次喷粉接桩时重叠长度至少0.5m。成桩期间，若因事故停止喷粉，需将搅拌头下沉至停灰面以下1m位置，直至恢复喷粉后再提升，而搅拌头每旋转一周，提升高度不得超过16mm。完成一根桩施工后，可以将桩机移动至下一桩位，按照上述步骤重复施工。

3.2 桩间加固施工

在工程施工期间，采用φ800mm、φ1000mm两种桩径的灌注桩，分段进行支护灌注桩施工后，接着分段进行粉喷桩施工，然后进行下一层支护灌注桩和粉喷桩的分段施工。采用粉喷桩进行桩间加固，确认使用的水泥等加固料无受潮、变质等问题，可使用流量计加强水泥用量控制，确保固化料喷入量与搅拌机下沉或提升速度相匹配，确保搅拌桩中水泥掺量均匀。按照设计规范，止水帷幕粉喷桩需要在支护灌注桩成桩后施工，避免粉喷桩因承受外力破坏出现弯曲断裂问题，无法发挥防水作用。灌注桩施工可能出现桩身鼓突问题，造成粉喷桩施工时无法紧贴，出现垂直度偏差过大问题。

在桩间加固过程中，支护灌注桩采用长螺旋灌注桩施工工艺，在施工后3～5d，桩身强度较大，进行粉喷桩施工不会带来挤压挖碰等问题。在粉喷桩施工21d后，已经达到足够强度，可以进行下一层支护灌注钻孔，不会给喷粉桩带来不利影响。由于桩身紧密排列，灌注桩表面不会出现突鼓问题，能够使下一层粉喷桩紧贴长螺旋桩，为后续灌注桩施工提供支护。结合工程地质条件可知，干粉施工难以控制成桩完整性，应严格执行隐蔽工程记录和验收规定要求，利用钻芯法对水泥土搅拌桩的单轴抗压强度、深度等各项指标进行测量，确认芯样直径至少达到80mm。在28d开展无侧限抗压强度测试，要求抗压强度至少达到0.6MPa。在现场试桩过程中，一组成桩数至少为2根，通过试桩确定泥掺量、喷粉压力、成桩工艺、钻机下沉与提升速度等施工参数。

3.3 止水帷幕施工。

在粉喷桩止水帷幕施工过程中，有效直径达500mm，采用P·O42.5R级普通硅酸盐水泥，每米水泥掺量达18%。根据工程施工实践可知，每根粉喷桩水泥用量为65.4kg/m，桩身强度能够达到0.6MPa。通过提前试桩确认工艺参数后，可以采用高气压、低提管速度施工。在基础桩施工完成后，立即进行止水桩施工，采用旋挖成桩工艺。成孔后将桩端钢筋笼和上部钢格构焊接连接，并利用吊车安装到位，然后灌注混凝土至基坑底标高以上500～800mm。采用钢构柱与桩段钢筋笼，总长度约为30m，分成两节吊装，对准孔位垂直放入，到位后在孔口用支承架固定。在支撑梁穿过和包裹钢构柱后，可以浇筑混凝土，24h后采用砂、石粉等材料进行孔口回填。

4 施工注意事项

在粉喷桩施工期间，可能遭遇停电等情况导致成桩工艺中断，需要及时上报，将搅拌机下降至喷粉点以下0.5m位置，再喷时应实施粉钻搅，以免桩体出现不连续情况。停机时间过长，需要先将粉管路拆卸下来，通过清洗、吹干处理避免出现堵管问题。施工时发现堵塞，应立即停止施工，处理后将搅拌钻具上提和下沉1.0m，继续喷粉10～20s后可以上提搅拌。在搅拌过程中，应确认搅拌头翼片宽及回转数、搅拌轴垂直夹角和提升速度匹配。针对需要加固的土体，任一点应搅拌20次以上。定期复核检查搅拌头的直径，确认磨耗量不超10mm才能用于施工。

5 结束语

采用粉喷桩进行桩间加固和止水帷幕施工，要想保证粉喷桩充分发挥加固土体和防水作用，需要结合工程水文地质条件制订科学的施工方案，并加强对各个施工环节的把控，保证施工质量得到有效控制。结合工程施工实践可知，施工人员应全面掌握粉喷桩施工流程，并把握桩间加固和止水帷幕施工期间的技术要点，同时加强成桩质量控制，继而取得理想的施工效果。