深基坑工程中三重管高压旋喷桩和桩间墙二次施工应用分析

沈朝旭

摘  要：高压旋喷桩作为一种地基止水处理的技术措施多用于防止地基突涌冒水以及深基坑止水帷幕等方面地基加固。以实际深基坑工程中的三重管高压旋喷桩和桩间墙二次施工为例，针对高压旋喷桩三重管及桩间墙二次施工技术中成桩效果、抗压强度及施工效率等方面进行了对比分析，提出了今后类似工程项目地基处理的推荐方案为今后类似的工程提供参考经验。

关键词：深基坑  三重管  高压旋喷桩  桩间墙  二次施工  成桩效果  强度

中图分类号：TU753                           文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（c）-0013-04

Abstract： High-pressure jet grouting piles， as a kind of foundation water-stop treatment technical measures， are mostly used for foundation reinforcement in such aspects as prevention of water inrush and deep foundation pit water-stop curtain. Taking the secondary construction of triple-tube high-pressure jet grouting piles and the wall between piles in the actual deep foundation pit project as an example， the pile formation effect， compressive strength and construction efficiency in the secondary construction technology of high-pressure jet grouting piles with triple-tube and pile walls as targeted， a comparative analysis was carried out in other aspects， and the recommended plan for foundation treatment of similar projects in the future was proposed to provide reference experience for similar projects in the future.

Key Words： Deep foundation pit; Triple pipe; High-pressure jet grouting pile; Wall between piles; Secondary construction; Pile formation effect; Strength

1  工程概况

1.1 项目概况

本工程马銮湾医院基坑支护项目位于海沧区东孚水头村，本项目总用地面积101 700.895m2，总建筑面积约320 300m2，其中地上136 000m2。下设2层地下室。除了病房楼、学生宿舍及专家楼和后勤用房采用框剪结构，其他均为框架结构。建筑高度为22.6～49.8m，基础采用冲孔灌注桩基础。

1.2 基坑概况

1.2.1 地形地貌

拟建工程场地位于厦门海沧区东孚水头村。场地原始地貌跨两个地貌单元——残坡积台地和冲洪积堆积地貌单元，地形起伏较大，并总体由西向东缓倾斜。

坡残积台地地貌：分布于场地西半侧，主要由第四系坡积土及花岗岩长期风化剥蚀的殘积土组成，呈台阶状或缓坡长条状，地形起伏变化较大，现阶段在开挖整平当中。

冲洪积堆积地貌：分布于场地东半侧，主要由全新统粉质黏土、砂土组成。地表水系较发育，主要为池塘，塘底分布有厚度较大的淤泥层。

1.2.2 工程环境条件

场地西北侧地下室外墙线距红线最近约4m，红线外为拟建道路，红线外约8m有房子未征拆;东北侧地下室外墙线距红线最近约5.9m，红线外为拟建道路;西南侧地下室外墙线距红线最近约6m，红线外为拟建道路，现红线外存在最大高度约18.5m的陡坎;东南侧地下室外墙线距红线最近约5m，红线外为拟建道路，现红线外存在最大高度约7.5m的陡坎。据现场踏勘，场地内有局部电线杆需要及时外移，靠近基坑边的电线杆基础待设计出具加固方案后方可开挖，北侧及南侧各有一座高压铁塔，临近高压铁塔处需要布设较为密集的检测点，加强监测。

1.2.3 地质条件

据钻探揭露，本基坑支护土层主要由近代人工填土层、第四系全新统冲淤积层、第四系全新统坡积层及第四系残积层组成。

1.2.4 水文条件

本场地在东侧分布有人工开挖形成的灌溉、养殖用鱼塘、水塘。地表水主要接受大气降水的汇流补给。流量及水量受季节性影响。变化较大。

1.2.5 支护结构设计概况

基坑支护结构形式采用悬臂桩结合内撑、桩锚结合放坡、挂网喷锚的形式进行支护，本基坑依据设计采用三重管高压旋喷桩河，旋挖钻灌注桩，桩间墙二次支护施工做帷幕。本文重点介绍三重高压旋喷桩施工和桩间墙二次施工工艺的应用。

2  三重管高压旋喷桩施工

2.1 根据拟建场地工程地质条件、施工规范及设计要求

本工程采用桩间设直径900mm三重管高压旋喷桩止水帷幕。

围护桩砼强度达到70%后开始高压旋喷桩施工，旋喷桩应根据相邻已施工的围护桩的位置进行准确定位。

本工程高压旋喷桩主要起止水帷幕及地基处理加固作用，砂层位置旋喷桩进行复喷，直径不小于设计要求，桩长以进入坑底不小于1000为准。

高压旋喷桩所采用水泥为P.O42.5R普通硅酸盐水泥，水泥用量为550kg/m。

高压旋喷桩采用三重管施工方法，高压水泥浆液流压力不小于25MPa，空压机压力应大于0.7MPa，水泥浆液的水灰比1.0，钻杆提升速度为10～15cm/min，旋转速度约20r/min（为试验参数，如不能满足设计要求可根据现场情况进行调整）。

为保证成桩质量和桩径，在大面积施工之前，进行试成桩确定施工工艺及施工参数（见表1）。

施工工艺流程：场地平整→放线定位→修建排污和灰浆拌制系统→地质钻机导孔施工→旋喷桩机钻进下管→水泥浆制备→旋喷提升施工→移机至下一孔位→利用部分回浆回灌。

⑴场地平整。确保施工场地的“三通一平”：正式进场施工前，进行管线调查后，不能清除的做好保护措施，但必须清除施工场地地面以下2m以内的障碍物，然后夯实并整平同时合理布置施工机械及电力线路和输送管路的位置。⑵放线定位。施工前测定旋喷桩施工的控制点，用全站仪经过复测验线合格后，埋石标记并用钢尺和测线实地布设桩位一桩一签，并用φ8钢筋钉紧保证桩孔中心移位偏差小于50mm。⑶修建排污和灰浆拌制系统。沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统：废浆液引入沉淀池中旋喷桩施工过程中将会产生10%～20%的返浆量，沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。

2.2 钻机就位

钻机就位后钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常且偏差应在10mm以内，保证钻杆应与桩位一致对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，校验钻杆长度钻孔垂直度误差小于0.3%，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。

2.3 引孔钻进

钻机施工前开始引孔钻进应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后方可进行施工操作，为了保证钻孔深度的准确，钻孔过程中要详细记录好钻杆节数。

2.4 旋喷提升

为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间，钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断以防断桩，钻机发生故障应停止提升钻杆和旋转，并立即检修排除故障。当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵将泥浆清理排出，采用由下向上的旋喷方式进行。喷射时为了防止扭断旋喷管应达到预定的喷射压力，喷浆后再逐渐提升旋喷管。为保证桩底端的质量在原位置旋转10s左右，喷嘴下沉到设计深度时待孔口冒浆正常后再旋喷提升。在旋喷提升过程中可调整旋喷参数，根据不同的土层进行相应的调整。

2.5 钻机移位

提升钻头出孔口旋喷提升到设计桩顶标高时，停止旋喷清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。

2.6 旋喷桩的施工技术要求

⑴施工前检查。在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面。①拌和用水的鉴定结果，悬浮剂、掺合料、水泥及速凝剂等原材料的质量合格证及复验报告;②是否适合工程实際土质条件的浆液配合比;③在施工前对机械设备进行检查，确定其是否正常工作并做试机运行：对水泵、高压旋喷设备、高压泥浆泵、地质钻机等作测试，同时确保钻头及导流器和钻杆畅通无阻;④试喷：桩孔数量不得少于2孔在原桩位位置试喷检查喷射工艺是否适合地质条件，试喷必要时调整喷射工艺参数。

⑵施工中检查。施工中重点检查内容有：①钻杆的钻头定位及钻杆垂直度;②材料根据水泥浆液的配合比进行称量;③钻机旋转速度、提钻速度和转速以及沉钻速度等技术参数;④喷射注浆时注浆量、注浆速度、喷浆压力、喷水压。

⑶施工后检查。施工后主要对加固土体进行检查，包括：①固结土体的整体性及均匀性;②固结土体的有效直径;③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置;④固结土体的抗渗性。

成桩质量检查：①质量检验时间、内容。应在高压喷射注浆结束后1周对喷射施工质量进行检验，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。②质量检验数量、部位。对不足20孔的工程检验点的数量至少应检验2个点，不合格者应进行补喷，频率为施工注浆孔数的2%～5%。检验点布置在下列部位：荷载较大的部位、施工中出现异常情况的部位、桩中心线上。③检验方法。旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。

钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯以检查内部桩体的抗渗能力及其均匀程度，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验。

3  桩间墙二次支护施工

3.1 埋设混凝土喷射厚度标志

按设计要求开挖工作面，在机械开挖后，应辅以人工修整坡面，墙面平整度的允许偏差值为±20mm。用经纬仪和水准仪测放出混凝土喷射高程和坡脚线的平面位置及坡顶位置，中间用16钢筋打入坡壁做加密厚度控制点并且要上下拉直线。

3.2 喷射第一层混凝土

（1）土方开挖的作业面修整后先预喷40mm混凝土，再铺设钢筋网。（2）混凝土强度为C20，采用42.5R普通硅酸盐水泥，喷射混凝土配合比为水泥：水泥和砂石的重量比宜取1：4～1：4.5，砂率宜取45%～55%，水灰比宜取0.4～0.45。粗骨料用粒径不大于20mm的级配砾石。砂采用干净的中粗砂，含水量5%～7%，砂的含泥量按重量计不大于3%，砂中硫酸盐、云母、硫化物和有机物等有害物质的含量按重量计不得大于1%。（3）喷射作业前控制点：受喷面有水时应做好导排工作，应对电线、水管路、机械设备及风等进行全面检查。（4）施工中使用速凝剂等外加剂时，应通过试验确定外加剂掺量，例如可根据具体情况添加速凝剂和早强剂。（5）喷射混凝土作业应分段进行，自下而上进行喷射。喷头运动一般按螺旋式轨迹一圈压半圈均匀缓慢移动，喷射混凝土搭接长度300mm，回弹物不可重新喷射。钢筋网与坡面的间隙大于30mm。

3.3 钢筋网布设

（1）钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，挂网钢筋采用植筋方式锚固在桩体内。按设计要求绑扎钢筋网，边壁上的钢筋网应延伸至地表面，长度为0.5m。钢筋网间距的允许偏差应为±30mm。（2）喷面钢筋网钢筋使用前应清除污锈，须调直钢筋，钢筋网网间搭接采用点焊，每边搭接长度不小于300mm。（3）纵向受力钢筋焊接接头应相互错开，同一连接区段内的受拉钢筋接头面积百分率不大于50%，接头应错开35d且不小于500mm。（4）纵向受力钢筋的保护层不小于35mm，当置于地面无垫层时不小于70mm。（5）钢筋网用铅丝绑扎而成，网格允许偏差为±10mm，钢筋网铺设时，与坡面应设置保护层垫块。（6）钢筋网应固定在坡面上，喷射混凝土时不得晃动。

3.4 复喷射混凝土

上层砼终凝超过2h后，再进行下层砼喷射，下层砼喷射时应先对上层喷射砼表面喷水湿润。复喷一次喷到设计厚度，喷射方法同初喷。喷射混凝土面层时，应严格控制钢筋网位置和钢筋网保护层厚度，不得有露筋现象（见图1）。

3.5 养护

终凝2h后应及时洒水养护，养护期不小于7h。

3.6 喷面施工注意事项及安全措施

（1）喷射砼机应符合下列要求：①生产能力（混合料）为3～5m3/h，允许输送的骨料最大粒径为25mm;②密封性能良好，输料连续均匀;③输送距离（混合料）水平不小于100m，垂直不小于30m。（2）选用的空压机耗风量需达到9m3/min。（3）混凝土的搅拌应采用强制式搅拌机。（4）输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能。（5）供水设施需满足喷头水压不小于0.2MPa的要求。喷射混凝土的回弹率不大于15%。（6）进行喷射混凝土作业时，必须佩带防护用品。喷射机、水箱、风包、注浆罐等进行密封性能和耐压试验，合格后方能使用。（7）喷射作业时操作人员不得擅自离开岗位或将机械设备交给其他无证人员操作，严禁疲劳和酒后作业。严禁无关人员进入作业区，喷射连续作业时，应遵守交接班制度。噴射混凝土后应经常注意观察，发现有变形和裂缝，及时支护和加固，必要时将作业人员撤离到安全地带。喷射施工时应在四周设置围挡及警示标志。夜间作业必须悬挂警示红灯，现场必须有足够的照明，照明装置应完好无损。作业结束后应将设备停到安全地带，操作人员非作业时间不得停留在机械设备内。

4  结语

深基坑三重管高压旋喷桩和桩间墙二次支护施工，作为配合钻孔灌注桩为主的基坑支护体系，解决了复杂地质中流沙地层和淤泥质的流塑地质及水系较为丰富的易坍塌地质条件下的施工难题，为今后在类似地质条件下施工提供了准确的参数，为基础施工工艺的研发提供了实践的依据。

参考文献

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