降低高压旋喷桩止水帷幕渗漏风险

2021-11-05付毓

建筑施工 2021年7期

付毓

上海市水利工程集团有限公司上海 201612

1 工程概况

南新泾泵闸工程主要功能为上海市淀北片的防洪除涝，兼顾水资源调度和水生态环境改善，工程设计排水流量40 m3/s，单孔水闸净宽12 m，为Ⅰ等工程，合理使用年限为100 a。本工程设计高压旋喷桩止水帷幕长17 m，根据地勘报告，止水帷幕穿透①1杂填土层、③1淤泥质粉质黏土层、③2黏质粉土层、⑤1-1粉质黏土层，无流砂层情况出现。同时根据地勘报告，拟建场地微承压水埋藏较深，承压水含水层层顶最小埋深20.4 m（标高为－14.06 m）。

止水帷幕的要求是均匀性、密闭性、具有一定的强度、较低的渗透性。若达不到，基坑内难以保持干燥环境，不利于正常施工，同时对基坑安全和周边建筑基础造成影响。止水帷幕渗水点的修补需要花费大量时间，同时会造成成本升高，不利于项目管理。

2 影响因素分析

通过对相关事故案例分析及同类工程施工经验总结，从“人、机、料、法、环”这五个方面分析出控制高压旋喷桩止水帷幕渗漏风险的影响因素主要有：地质状况（如地下障碍物、地下流砂层、承压水层等）、施工不到位，未形成封闭（如工艺参数、局部拌和不均匀、土体水泥掺入不足、桩机人员水平不达标、施工监管不到位、局部帷幕厚度不足）、机械材料（如水泥原材料、施工拌和用水、水泥浆密度、空气压缩机送风压力、泥浆泵压力）等[1]。结合本工程实际工况分析，撇开客观因素，高压旋喷桩止水帷幕布置、帷幕均匀性和完成性、水泥浆相对密度和施工过程监管对高压旋喷桩止水帷幕渗漏影响较大。

3 影响因素应对措施

3.1 止水帷幕布置

经多方探讨，本工程的基坑止水帷幕采用桩径800 mm、间距500 mm的双排高压旋喷桩布置（图1），使用P·O 42.5水泥，每立方米土体中水泥掺量不少于450 kg，水泥掺量≥25%，水灰比宜为0.7～1.0。水泥土加固体的28 d龄期无侧限抗压强度不宜低于1.0 MPa。施工工艺采用双重管高压旋喷灌浆法。

图1 基坑止水帷幕布置

通过此帷幕布置形式，避免因设计方面的问题，如支护桩间距过大、高压喷射注浆帷幕的水泥用量太少、帷幕的水泥固结体搭接宽度不足、成桩工艺选择不合理等原因造成基坑止水帷幕渗漏现象。

3.2 帷幕均匀性和完整性保证

本工程先进行支护排桩施工，后进行高压旋喷注浆施工。旋喷施工过程中，冒浆量控制在10%～25%之间，在基坑重要区域或桩身强度有特殊要求位置，采用复喷措施。喷射注浆时由下而上均匀喷射；高压旋喷注浆的施工作业顺序应采用隔孔分序方式，相邻两孔喷射施工间隔时间不宜小于48 h，并确保有效搭接。

试验桩长5 m，水泥浆水灰比为1.0，密度为1.52 g/cm3，分别采用不同转速、提升速度、空气压力和进浆流量进行试桩，通过目测检查桩体均匀性完好程度、成桩直径以及测量桩身无侧限抗压强度和渗透系数，确定了基坑高压旋喷桩采用每立方米土体中水泥掺量455 kg，旋转速度15 r/min，提升速度15 cm/min，喷浆压力25 MPa，空气压力0.7 MPa，进浆流量45 L/min的参数。

3.3 水泥浆密度控制

3.3.1 水泥浆混合桶内刻制标准线

作业人员在配制水泥浆时往往随意性较大，或凭借以往经验，导致配制出的水泥浆液密度不一。为了减少该情况的发生，确保水泥浆密度不小于方案参数要求，同时降低成本，避免水泥浆密度过大导致堵管，小组成员计划采取定量化拌制方式。具体如下：按照方案要求，水泥浆中水灰比为1∶1，若向定量的水泥中逐渐加水搅拌，容易造成水泥结块，不易拌制均匀，进而造成注浆管堵管。因此采用向定量水中缓慢加入定量水泥的方式进行水泥拌和。

水泥浆拌和桶直径800 mm，高度1.5 m，体积约为0.75 m3，水泥浆密度为1.52×103kg/m3，则一桶水泥浆的质量为1.14 t，其中水的质量为0.57 t，桶内预先加入的水的高度为1.14 m，在该位置做好标线，每次拌和水加至此高度处停止。

由水泥筒仓自由倒入水泥，先倒入5 s，搅拌20 s后测定水泥浆密度，若水泥浆密度达不到1.52×103kg/m3，继续倒入5 s，搅拌20 s，持续该流程直至水泥浆密度达到1.52×103kg/m3。经试验，需持续倒入25 s左右，水泥浆密度达到1.52×103kg/m3，故要求现场作业按照该方法进行水泥浆配制。

3.3.2 每桶水泥浆测定水泥浆密度

每桶水泥浆液配制完成后，现场使用泥浆比重计进行泥浆密度测定校核，测定结果需记录在册，便于复查。

3.4 施工过程监管

3.4.1 制作高喷参数-仪表读数对照

（2）思想政治教育工作未能引起足够重视，企业高层的决策人员和管理人员片面追求生产经营效益，对供电企业职工的思想动态和心理状态重视不足，认为思想政治教育工作可有可无，难以有效发挥其“育人”作用。

高压旋喷桩机上使用的仪表为不同量程的转速表，其读数不能直接反映提升速度和转速。作业人员施工时通常按照经验或感觉进行参数控制，常造成较大的偏差。

本工程在正式施工前，选取不同的仪表读数，实测对应的实际提升速度和注浆管转速，并将数据记录后，利用Excel进行数据拟合，形成仪表读数与实际转速、提升速度之间的关系，同时根据所得的线性关系，带入需要的施工参数，得到实际现场控制的仪表转速。

3.4.2 桩架垂直度控制

桩身垂直度主要受桩架垂直度影响。本工程于桩架伸出位置悬挂一吊锤，桩机移机到位后，带吊锤稳定，测定标高h1位置吊锤与桩架边缘的距离为l1，测定标高h2位置吊锤与桩架边缘的距离l2，则桩架垂直度为（l1－l2）/（h1－h2）。计算结果小于0.5%，则垂直度满足要求。

3.4.3 加强过程管控

高压旋喷桩后台受扬尘影响，流量计长时间使用后，表面积灰严重，且仪表元器件接触失效，影响流量计正常测定和读数。因此，小组成员安排专人定期对流量计等设备进行维护清洗，同时进行校准，确保仪器正常使用。

为进一步确保施工质量，施工过程中需安排专人进行值班，在桩机移位过程中确保桩机底部平整，铺设钢板，且导轨、枕木无变形，桩机移到桩位，无偏差；在钻杆下钻过程中控制水泥浆配制，测定水泥浆密度；在钻杆提升过程中控制提升速度、转速、浆液压力、浆液流量、气体压力，随时纠偏。

4 结语

待主基坑范围内高压旋喷桩全部施工完成、基坑开挖后，南新泾泵闸工程发现的渗漏点为四处，渗水面积约0.24 m2，占整个基坑竖直方向面积930 m2的0.000 258，达到预期控制目标。同时避免了基坑渗水影响施工和引起周边沉降的不良影响，具备较强的施工可操作性，也为同类型基坑高压旋喷桩止水帷幕施工提供了借鉴。