深基坑边坡支护中高压喷射注浆法的应用

张长清

（重庆市江津区第六建筑工程有限公司，重庆 400000）

0 引言

在设计与建设高层建筑时，开挖支护是非常重要的环节，对整个建设工程的质量起着非常重要的作用。在基坑开挖过程中，边坡是非常重要的一个部分。主要是利用一定的技术手段，当基坑开挖后和地面形成一定倾角的坡面，便于方便施工。还有一些边坡是需要依据工程需要设计的。无论建筑基坑边坡的形成原因是什么，都必须在形成后进行必要的支护，以保证边坡结构具有良好的稳定性。在过去边坡支护技术中，通常是利用外力作用加固，形成一定的支护功能，在实际工程项目中，通过挡土墙等形式加强边坡支护，无论是支护效果还是支护时间都难以令人满意。基于此，人们一直在积极探索如何满足建筑项目施工要求的情况下所采取的科学的边坡支护技术，这逐渐引起了建筑行业的重视，同时也出现了许多新的边坡支护技术。在各种边坡支护新技术中，新型的高压喷射注浆法无论是支护效果，还是支护耐久性等方面均符合实际工程要求，因此高压喷射注浆法逐渐被广泛应用于深基坑边坡支护工程。

1 深基坑边坡支护设计与施工简介

深基坑支护主要指在施工项目地下作业时，采用排水、基坑开挖等方法在施工点周边围挡进行基坑围护，以保证施工工作环境不受破坏，不仅如此，我们在施工当中还要及时检查施工点周边的地下管线、建筑物等各种状况，及时展开维护，利用这些方法来提升施工作业安全性、可靠性与稳定性。该项目将维护系统通常分为了围护和开挖两个主要部分。围护结构属于临时作业搭建的，并非绝对安全，相对来说风险系数还是很大的。因此，我们对维护结构提出的基本要求是，稳定深基坑外围裸露的地面，确保地面不塌陷以致损坏地下管线和其他建筑物，并确保地下水不淹没施工现场。深基坑边坡支护技术中，边坡必须保持稳定，同时边线也不能越界。边坡支护效果如图1所示。

图1 深基坑边坡支护

2 深基坑边坡支护设计与安排

深基坑边坡支护技术主要是在城市中高层建筑施工中应用，当前时期，我国城市建设有了迅猛发展，土地利用率也在不断增加。因此，工程周边的深基坑间的距离通常很近，因此施工的安全性就成为一个特别重要的问题。根据工程设计要求，最主要是确保工程质量，再保证工程设计的造价与施工效率的优化。因而施工过程可以分为以下4个步骤展开。

（1）检查施工现场情况，特别是地下管线分布状况，了解现场支护段的边界，同时对开挖基坑展开详细调查，采集施工现场土壤情况，结合勘察报告掌握施工场地地下水层具体情况。

（2）确定建设项目的详细施工步骤，通常根据钢管桩结构及后期土方开挖、锚杆与混凝土结构施工。

（3）喷锚施工阶段可以同土方开挖有机结合。对于土方开挖深度做出基本层级划分之后，要分析具体开挖情况进行锚杆排距安排，而喷锚混凝土施工必须在喷锚工作面成形之后最短时间内进行施工，以避免天气等外界因素对深基坑倾角造成严重影响。一般来说，在施工过程中，根据土方开挖层级展开全面施工管理，喷射混凝土的时间将尽可能与水泥浆的强度和成型状态相关联。

（4）在项目施工后期，必须通过科学的监测系统监测现场的位移与沉降情况，并在土方开挖层级加深过程中进行土层状况调查，监测过程当中，要注意支撑桩顶部的水平位移，支撑桩的深层位移，沉降值等出现较大的数据变化情况下，必须及时找到影响因素，比如土层状况、水土作用等，依据不同影响因素，采取科学措施确保施工效果和施工安全。

3 高压喷注浆具有的特点

3.1 固结体的可靠性

通过高压喷射流喷射作用，土壤被严重破坏，然后在该区域形成固结体。经调查发现，固结体的直径直接受外界土层的影响，一般呈凹凸形状。当外固结体保持良好的情况下，强度会逐渐增加，然后由工作人员对该区域进行详细测试后，最终的数据是加固程度能够达到原来的1.5倍，但需要的时间比较长。只要在不结冰的情况下，固结体就可以当作永久地基来使用。

3.2 构筑物的可靠

复合地基由多个不相连的旋喷桩组成。在喷射当中，需要有一定直径或形状的旋转装置来支撑，同时在旋转桩外也需要一些支体作支撑。这些支撑物主要是在土壤裂缝中所形成，其具体参数与喷射技术相关。在力学性能方面，它们可以对桩间土力学性能的改变，来增加承载力，从一定程度上能够抵消复合地基带来的沉降量。确保该区域的土层可以保持相当高的密实度并承受更多的荷载，同时因密实度的提升，可以确保该区域的防水性。

3.3 注浆材料的可靠性分析

注浆材料与注浆配方是应用高压射流注浆工艺的重要环节。注浆材料通常由主剂、助剂所组成。对于特殊用途材料来讲，主剂可以由多种材料组成，不同的成分设计用于承接不同的功能。我们由材料学分类上来讲，可将其分成水泥类与化工类，经研究发现，我国建筑业通常使用的是水泥类当作注浆材料。

4 高压喷射注浆法的操作中的关键技术分析

4.1 防渗机理

深基坑开挖区土层岩性较差、渗透性强，水流作用下支护体系对深基坑安全性能造成了很大的破坏。针对深基坑渗流问题，为寻求合理有效的解决方案，经过不断实践研究发现，工程施工中采用高压喷射注浆法产生良好的效果。这种方法工作效率高，成本低，可充分运用原地岩体，节约了原材料。与传统混凝土墙相比，具有占地少、施工方便多种优势[1]。

4.2 加固机制

高压射喷注浆的最大特点就是加固机理，它可以在高压高速条件下，利用高浓度喷射流与岩土石混合，凝聚成结构新颖、强度高、防水性能强、化学稳定性好的固结体。此类固结体由于具有强度高的特性，所以可作为永久性地基。研究发现，固结体的强度会伴随时间的推移而逐渐增加强，强度最好达到1.5倍。

4.3 浆液材料

灌浆材料及配方是高压喷射灌浆法的重要组成部分，主要材料为纯水水泥，一般是p.0325级及以上硅酸盐水泥。水泥浆必须具有足够的可喷性和良好的稳定性。灌浆材料通常情况下会有多种配方，利用加入添加剂然后经化学或物理变化之后固化成固体。灌浆过程中，必须控制浆液，防止离析与断浆，不允许产生夹层。

4.4 灌浆压力

控制注射压力是高压喷射注浆的关键。在灌浆过程中压力应保持匀速稳定。假如其他各项参数都不变，当压力降低，就会导致泄漏；假如压力突然增大，超出了最大极限，则出现断浆或连续冒浆情况，这时灌浆不均匀，也会使管道发生堵塞，针对这种情况，施工人员应尽快停止灌浆，及时检修机器，再进行二次灌浆。喷射流与灌浆压力密切相关。在高压、高速条件下，射流具有较大的功率，即单位时间内从喷嘴出来的射流有很大的能量。

5 高压喷射注浆法土体加固的控制要点

5.1 施工环境的调查

虽然高压喷射注浆方法的适用范围很广，但在复杂的土层成分（例如具有更多块状或有机物质的土层）中，处理效果可能会有很大差异。所以，在土体加固施工前，一方面拆除或清理地下线路、废弃地基等地下障碍物外，另一方面要采取试桩验证的形式证明其适用性，否则，应与设计人员协商，使用其他处理形式[2]。

5.2 作业时间的安排

高压喷射注浆法需要合理的地基处理时间，以满足结构强度要求。因此，在开挖基坑前，应在考虑桩基养护周期的基础上，提前约定其作业时间。另外，深基坑加固运用高压喷射注浆法时，往往需要根据工期的需要与其他工艺并行进行。值得人们注意的是，在工程实践中，当高压喷射注浆施工与排水井施工同时或在排水井之后施工，我们要考虑到高压喷射注浆易于引发堵塞降水井虑管，所以施工时间应早于排水井施工。

5.3 水泥材料的控制

高压喷射注浆工艺的选用的主要材料是水泥。因为生产、运输以及储存等方面的原因，水泥质量往往差异很大，从而对成桩质量产生较大影响。因此，要做好每批次到达施工现场水泥的取样和检测工作，并在试验合格后方可进行使用。（应采集两份水泥样品，一份用于检查，一份用于储存）。同时，水泥材料应妥善储存和保管，避免管理不当发生引发水泥质量变化。

5.4 成桩孔位与垂直度控制

计划桩孔位置与实际施工孔位的偏差以及每根桩的垂直度是保证成桩质量的重要内容，所以要保证成桩施工参数在规范允许差异范围内，假如孔位放样差异或成桩垂直度差异过大，那么就直接影响到单个桩之间的有效重叠长度，从而导致加固土体中出现薄弱环节，从而削弱加固效果。因此，在成桩之前，有必要做好桩位放样工作，并做好相应的标记以避免偏位。成桩过程中必须要确保钻杆的垂直度，并经常进行检查。

5.5 成桩施工参数控制

高压喷射注浆工艺的加固效果，不仅与土壤结构和土质类型紧密相关，同时还与施工过程中的施工参数有关，只有在施工过程中依据工程实际对工艺和参数进行相应调整，才能达到理想的处理效果。

5.5.1 水灰比的控制

水泥浆由水泥与水组成。从理论上分析，水灰比越小，桩身强度越高。但是，如果水灰比太小，也很难喷射浆液。因而，我们首先应依据工程实践经验或试验桩情况，审慎选择水灰比，必要时可根据工程需要添加适量的外加剂（比如早强剂），提高水泥浆的性能。其次是要采取必要的措施，确保水泥用量和水灰比的配比准确，并在施工过程中重视检查与记录，控制好水灰比，使其处于合理范围内[3]。

5.5.2 喷射压力的控制

高压喷射注浆中喷射压力是重要的设计参数。一方面，喷射水泥浆使原有土体体积膨胀，容易造成地面隆起问题。另一方面，在水泥浆没有硬化之前，在一定的喷洒范围内，原有土体受扰动，造成强度降低，容易导致土体沉降。由此可以说明，对高压喷射压力加强合理控制，对于保证周围环境安全非常重要，我们在施工过程中，应根据工程的实际情况，慎重选择、加强控制与科学监测。

5.5.3 成桩质量的检验

根据设计规定要求，对高压喷射注浆加固的要求，通常是加固之后28d给出抗压强度数值或渗透系数指标。工程实践当中，在开挖基坑之前，常采用钻孔取芯形式来检查加固体的质量，取芯位置要布置到有标志性的桩位（如异常的桩位、复杂地质条件路段等）。基坑开挖之后，我们要对周边区域进行监测观察，充分验证加固体能否达到设计要求[4]。

6 结语

边坡属于深基坑工程建设中非常关键的部分，在对岩层开凿后，基坑会同地面构成一个坡面，高压喷射注浆主要是依据此坡面构成的角度来形成一个固结体。由于高压喷射注浆法具有良好的防渗机理、加固机制，并且灌浆压力作用下，会对深基坑支护产生良好的稳定作用。在深基坑边坡支护的工程中，使用了高压喷射注浆法，无论从作用时间还是效果来分析，都体现出较强的优越性。高压喷射注浆法特别是在地基处理与基坑底部加固、边坡防护施工中效果较为明显，可以促进地下防水工程以及深基坑支护功能的实现，因而高压喷射注浆法应用范围较广[5]。