單排高壓旋噴樁止水帷幕在流砂層地質(zhì)中的應(yīng)用

段榮豐

(中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東深圳 518000)

高壓旋噴注漿法始創(chuàng)于日本，是在化學(xué)注漿法的基礎(chǔ)上，采用高壓水射流切割技術(shù)發(fā)展而來(lái)的地基加固技術(shù)。它是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定的深度后，以20～40MPa的壓力把漿液從噴嘴中噴射出來(lái)，同時(shí)鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)，一邊上升，形成噴射流沖擊破壞土層，使土顆粒與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列，凝固后在土層中形式固結(jié)體(即旋噴樁)，有一定強(qiáng)度、相鄰樁體相互咬合成一體的固結(jié)體能起到止水與土體加固的作用。高壓旋噴樁作為止水帷幕和加固地基的常用方法，已經(jīng)在我國(guó)大量地下工程建設(shè)中被廣泛使用。

1 工程概況

某海濱城市市政道路采用三孔大箱涵形式與南約河相交，南約河河道寬13m、深5.5m；跨南約河箱涵為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，箱涵三孔凈寬為4.5m+5m+4.5m、凈高為5m，箱涵長(zhǎng)31m，箱涵基礎(chǔ)底位于現(xiàn)狀河床以下1.5m、現(xiàn)狀河堤頂以下6.5m位置。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

2.1 工程地質(zhì)

施工區(qū)位于南約河上游，龍崗盆地邊緣，地貌屬殘丘及臺(tái)地地貌，沿線地形經(jīng)修整后，地形起伏變化不大。根據(jù)工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)地層自上而下分別為：第四系人工堆積層(Q4ml)、第四系沖洪積層(Q4al+pl)、第四系殘積層(Qel)及石炭系下統(tǒng)測(cè)水組(C1c2)地層，各巖層土特征如下。

(1)①第四系人工堆積層(Q4ml)：巖性較復(fù)雜，有素填土、雜填土、填石三種。①-1雜填土：由建筑垃圾和生活垃圾回填，稍濕，成份和密實(shí)性不均一，平均層厚3m，修正后重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)平均2.79擊。①-2素填土：紫紅色、棕紅色為主，為砂巖風(fēng)化土回填，稍濕，松散～稍密狀，平均層厚1.84m，實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)平均8.3擊；修正后重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)平均3.49擊。①-3填石：為南約河河道護(hù)岸和護(hù)底，花崗巖塊石，堅(jiān)硬狀，河道護(hù)底塊石厚0.4～0.6m。

(2)②第四系沖洪積層(Q4al+pl)：主要有粉質(zhì)黏土和粉細(xì)砂。②-1粉質(zhì)黏土：灰黃色、灰色，可塑，含少量粉砂，含少量有機(jī)質(zhì)，平均層厚2.81m。實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)平均7.3擊。②-2粉細(xì)砂：淺灰色，飽和、松散，含少量淤泥質(zhì)，平均層厚2.61m。實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)平均6.6擊。

(3)③第四系殘積層(Qel)：殘積土，灰綠色、黃色，可塑～硬塑，位于粉細(xì)砂層之下，平均層厚1.62m。

(4)④基巖：有強(qiáng)風(fēng)化砂巖、弱風(fēng)化砂巖，隱裂隙發(fā)育，平均厚度分別為1.9m、5m。

2.2 水文地質(zhì)

場(chǎng)地地下水為第四系地層中的孔隙水，含水量大，主要補(bǔ)給源為地表水和河流的側(cè)向滲透補(bǔ)給，地下水位高程40.89～41.13m，高于南約河水位。

3 旋噴樁設(shè)計(jì)及要求

3.1 方案選擇

根據(jù)上述工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合已往的工程經(jīng)驗(yàn)分析認(rèn)為，施工場(chǎng)地砂層厚、含水豐富，箱函基坑底位于粉細(xì)砂層以下，為避免出現(xiàn)流砂現(xiàn)象影響基坑開(kāi)挖、周邊河道堤岸、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兩種：深層水泥攪拌樁加固止水和高壓旋噴樁帷幕止水。深層水泥攪拌樁適用處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、素填土及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等軟弱地基。高壓旋噴樁除適用上述軟弱地基外，還具有操作空間小、樁體強(qiáng)度高、抗水平推力大、止水效果良好、工期短等特點(diǎn)。根據(jù)以上分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用雙管高壓旋噴樁止水帷幕施工工藝。

3.2 旋噴樁止水帷幕設(shè)計(jì)

(1)順河岸方向由于河岸較高，采用微型樁+旋噴樁組合止水帷幕如圖1所示，垂直河岸方向僅支撐河床底以下土層，采用旋噴樁止水帷幕，如圖2所示。

圖1 微型樁+旋噴樁組合止水帷幕示意

圖2 旋噴樁組合止水帷示意

(2)旋噴樁沿混凝土結(jié)構(gòu)外0.5m布置1排，樁徑0.6m，樁間距0.4m，相鄰樁咬合寬度0.2m，順河岸方向旋噴樁長(zhǎng)約7.5m，垂直河岸方向旋噴樁長(zhǎng)約5m，樁底進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化砂巖層3.5m。

(3)旋噴樁漿液水灰比1∶1，采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，加入0.05 %的三乙醇胺。

(4)旋噴樁采用雙管法施工，氣壓0.7MPa，漿壓20～28MPa，水泥漿流量60L/min，提升速度為5～12cm/min，旋轉(zhuǎn)速度為15r/min，每1m水泥用量大于等于200kg。

4 施工工藝

4.1 施工程序

(1)施工準(zhǔn)備：整平場(chǎng)地，清除場(chǎng)地地上、地下一切障礙物，按設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行測(cè)量放線，準(zhǔn)備機(jī)械設(shè)備等。

(2)鉆機(jī)定位：檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)，使鉆機(jī)鉆頭符合設(shè)計(jì)樁位，并做好相關(guān)技術(shù)參數(shù)、漿量記錄準(zhǔn)備。

(3)鉆孔插管：鉆孔、插管同時(shí)進(jìn)行，準(zhǔn)確將鉆具、插管按設(shè)計(jì)孔位鉆入，待鉆具平穩(wěn)進(jìn)入地層0.5m方可正常鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度。鉆孔過(guò)程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水、邊鉆孔插管。

(4)旋噴成樁：當(dāng)噴管下沉到設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)啟灰漿泵，使水泥漿自動(dòng)連續(xù)噴入地基，邊攪拌邊提升至樁頂設(shè)計(jì)高程。

(5)沖洗：噴射施工完畢后，將輸漿管等設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)、設(shè)備內(nèi)不得殘存水泥漿。

(6)移位：采用間隔跳樁成孔，將鉆機(jī)等機(jī)具移至下一樁孔進(jìn)行施工。

4.2 施工注意事項(xiàng)

(1)為了達(dá)到帷幕止水的效果，在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行施工，不得漏樁，并且保證樁體的垂直度、樁與樁之間的搭接寬度。

(2)保證水泥質(zhì)量，水泥使用前應(yīng)有出廠合格證，并進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，合格后方可使用。

(3)每1m樁長(zhǎng)的水泥摻量、水灰比配制嚴(yán)格按試樁配比進(jìn)行；嚴(yán)格按照段漿量控制注漿泵的供漿流量，并控制檢測(cè)漿液的段漿量及總漿量，保證整個(gè)制樁過(guò)程中邊噴水泥漿、邊旋轉(zhuǎn)提升連續(xù)作業(yè)。

(4)制樁過(guò)程中嚴(yán)格作好施工深度、段漿量、總漿量、施工時(shí)間等施工記錄。

(5)旋噴樁齡期達(dá)30d方可進(jìn)行基坑開(kāi)挖施工，基坑施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)周邊道路、建筑物沉降的觀測(cè)，若沉降速率過(guò)大，應(yīng)停止基坑施工，采取處理措施。

5 質(zhì)量檢測(cè)

(1)用鉆孔取芯的方法檢查樁的完整性、樁土攪拌均勻性、樁長(zhǎng)，將芯樣送實(shí)驗(yàn)室做28d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，以測(cè)定樁身強(qiáng)度。

(2)抽水檢驗(yàn)旋噴樁帷幕止水效果，通過(guò)在帷幕區(qū)域內(nèi)外設(shè)置抽水孔和觀測(cè)孔觀察地下水位的變化，以檢驗(yàn)帷幕止水效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

本工程采用單排高壓旋噴樁帷幕止水效果顯著，在基坑開(kāi)挖時(shí)，帷幕區(qū)域內(nèi)基坑無(wú)明顯滲流，無(wú)涌砂現(xiàn)象；周邊道路、建筑物未出現(xiàn)沉降、開(kāi)裂現(xiàn)象，跨南約河大箱涵工程在雨季到來(lái)之前保質(zhì)保量地順利完成。