深基坑止水工程中灌注桩和高压旋喷桩的应用

龚文杰

(上海长宁建设项目管理有限公司)

1 工程概况

虹桥商务区核心区北片区08号地块地下二层区域基坑开挖深度9.55～10.25m，基坑面积总12740m2，地下一层区域基坑开挖深度5.45～6.35m，基坑面积31908m2，拟建场地地貌形态单一，属滨海平原地貌类型。场地较平坦，勘察期间地面标高在+4.08～5.32m之间。场地浅部地下水属潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，勘察期间实测稳定水位埋埋深一般为0.5～0.7m，设计计算时水位埋深取为0.50m。基坑深度较深，地下水位对其影响较大，将灌注桩、高压旋喷桩两者技术融合，能在降水阶段将土体扰动最小化，并达到高效完成工程止水的目的。

2 钻孔灌注桩施工

2.1 护筒埋设

⑴以项目规划为基准，严格按照基坑开挖技术规范，以桩基中心为圆心，旋转开挖出基坑，保证基坑直径大于灌注桩设计桩径200mm，开挖方式选择人工开挖埋设护筒，开挖深度达到1.10～1.30m，若存在杂填土较多的范围可适当调整开挖深度。清理基坑障碍物后方可实施钢护筒埋设作业。

⑵为了保证钢护筒埋设精度，应采用十字中心吊锤法，吊装校正钢护筒，控制钢护筒倾斜度与高度，其中钢护筒倾斜度不得超出1%，地面外露高度控制在10cm，还要避免钢护筒中心偏差，检查钢护筒埋设，并且确定各项参数均符合设计要求后再开展填充作业，选择黏土作为填充材料，填充夯实钢护筒周围的空隙[1]。具体埋设情况如图1所示。

图1 护筒埋设示意图

2.2 钻进成孔

在正式开展钻孔作业前，做好设备的维修与校正工作，确保钻机的滑轮组、回转器、钻头等均处于正常状态，并在同一铅垂线上，吊紧钻头，确定钻头垂直度、钻进速度以及进尺速度等参数。钻进作业应保持平稳，不得突然停止，初钻速度不宜过快，避免影响钢护筒筒底护壁的稳定性。在钻孔过程中，工作人员要具体情况具体分析，针对不同土层的实际情况确定最佳的进尺速度、泥浆标高，若钻机钻进时遇到塑性大的土层可选择采用反复扫孔施工方法，同时如实记录钻孔情况，生成成孔记录[2]。护壁泥浆标高必须达到设计标高，并选择原土造浆，检查泥浆比重和清孔泥浆比重，前者为1.05～1.15，后者为1.30范围内。

2.3 一次清孔

清孔作业是钻孔灌注桩施工的重点工作，清孔效果会直接影响灌注桩后续的使用，故本项目清孔作业采用两次正循坏清孔工艺，即安排在终孔后和实施灌注施工前。钻机钻进到终孔深度时，操作手应调整钻机钻进速度，提起钻头，约提起0.2m，采用全泵量冲孔方法，研磨分散土层颗粒，为清孔作业创造良好条件，清孔完毕后要检查清孔效果，查看是否无泥块、泥皮返出，判断是否达到设计要求。具体清孔清孔如图2所示。

图2 清孔示意图

2.4 钢筋笼安装

⑴制作。以设计图纸为指导标准完成钢筋笼生产与制作，同时严格控制制作偏差，不得超出允许范围。

⑵提放。质量验收达标的钢筋笼才能放置到钻孔内，并且缓慢平稳提放钢筋笼，若受到阻碍应马上停止下放，及时检查受阻原因，并采取针对性措施给予处理。

⑶吊放。控制钢筋笼吊放高度，绑扎吊筋时应该将其充分紧固，避免在开展混凝土灌注作业时出现钢筋笼上浮问题。

⑷焊接。严格按照钢筋笼焊接规范实施作业，控制钢筋笼垂直度，不得超出1%的范围，钢筋笼与孔口对接出采用单面搭焊施工工艺，控制焊接偏差，确保搭焊长度与焊缝厚度均处于允许范围，本项目对应搭焊长度为12d，焊缝厚度为0.35d。

2.5 下导管

⑴选择。根据项目实际情况确定采用ϕ219mm灌浆导管。

⑵检查。在正式下管前应清点根数，检查导管品质，确保导管平直，各项性能均符合设计要求，确定导管长度。

⑶密封连接。采用“0”型密封圈作为导管连接密封的材料，确保导管密封性。同时，在开展导管与孔口连接作业时可选择在钢筋丝扣上涂抹机油，方便拧紧和拆卸。

2.6 二次清孔

完成下导管作业后方可开展二次情孔作业，二次清孔工艺采用正循坏清孔，具体施工流程可参考一次清孔作业，当沉渣厚度不大于100mm时即可终止二次清孔作业。完成二次清孔后由监理单位实施质量验收，验收合格后才能开展混凝土灌注施工。

2.7 水下混凝土灌注

⑴准备工作。保持导管居中，与钻孔孔底距离恰当，控制在0.5m作业效果最佳，放置球胆和盖板，操作自卸混凝土车，连续开展混凝土灌注作业。

⑵拔管。现场质检员应根据项目设计要求和实际情况，确定拔管长度，并且在每次拔管前采用测绳测量的方式精确确定拔管长度，如实做好记录。

⑶疏导。若在灌注混凝土的过程中出现堵管现象，应及时疏导并记录疏导情况。

⑷灌注。为了保证灌注效果，应该连续不中断地开展混凝土灌注作业，首斗灌注量必须足量，并使得导管底部埋入混凝土面，埋入深度＞1.2m。

3 高压旋喷桩

高压旋喷桩是深基坑止水工程中常用基坑形式之一[3]，本项目所应用的高压旋喷桩采用两重管施工工艺，桩径为800mm、水泥掺量25%、水灰比为1.0。高压旋喷桩制作方式采用台班轮作，并制作一组试块，对试块开展28d侧限抗压强度试验，检查旋喷桩成桩效果和抗压强度，保证旋喷桩抗压强度≥1.0MPa。

⑴测量放线。以设计图纸作为参考标准开展测量放线作业，确定桩位后用红色油漆标注桩位中心，测量孔口地面高程，如实记录相关数据。

⑵就位对中。旋喷桩机就位后及时调整对中误差、垂直度偏差，前者不得超出2cm允许范围，后者不得超出旋喷桩桩长1/150。

⑶钻孔。根据项目实际情况和施工单位的设备配置，钻孔设备采用GD-2型钻机，在实施钻进时，操作手要密切观察钻机钻进情况，不得让钻孔垂直度偏差超出0.5%的允许偏差范围。

⑷下喷射管。调试高喷台车并将高喷台车移动到孔口位置，下管前采用胶布将喷射水管和气嘴进行包扎堵塞，严格按照喷射规范实施喷射作业，保证喷射效果。

⑸制浆。根据试验室确定的配比制备浆液，其中高喷灌浆水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥。

⑹喷射提升。控制喷射管下入深度，确定喷射管下入达到设计深度后方可开展水气液的喷射作业，确保终喷高度符合设计要求。在浆液外冒后应及时提升喷管，控制旋转速度。完成喷射作业后，工作人员要及时冲洗清理喷射管道和其他设备，做好设备的日常养护。

⑺施工控制。因钻孔排桩在施工过程中可能出现桩位偏离现象，桩间高压旋喷桩的定位必须根据实际钻孔灌注桩的桩位来确定。即在确定高压旋喷桩桩位前要求施工人员挖出钻孔灌注桩桩头，先确定钻孔灌注桩的中心位置，然后根据其连线中点垂直外放200mm作为桩间高压旋喷桩的中心位置。如钻孔灌注桩因坍孔造成桩径扩大，应进行引孔喷浆。当钻孔灌注桩的桩位偏离较大，如超出300mm时，应以弥补在先的原则，在钻孔灌注桩外侧边线连线位置三等分布设2根高压旋喷桩进行补救，以避免土方开挖过程中出现险情。

施工中对钻杆提升喷浆过程控制是桩间高压旋喷桩施工控制的关键工序。在钻杆提升喷浆过程中，施工人员要调整好各个施工参数以适应不同土层的变化，最直观的指标是随时观察返浆的变化情况。返浆量少甚至不返浆说明通过泵送的水泥浆大量渗流到土层中，未能形成桩体，造成水泥浪费而无效果。应调整水泥浆稠度或加入速凝剂等，并调低水泥浆泵送压力以及调整水、气的泵送压力以适应土层的变化，并在提升速度上作适当调节；返浆量过大则说明水泥浆未进入土层，桩体的扩散范围达不到设计要求，水泥通过返浆而大量浪费，应先调低水泥浆泵送量，减慢钻杆提升速度，同时通过调整参数加大切削土层的能力后，再调整水泥浆泵送量并进行复喷水泥浆，以满足设计桩径的要求。

4 效果检验

通过对现场基坑开挖后检验证明：高压旋喷桩止水帷幕与灌注桩相结合的支护结构的挡土挡水效果较好，深基坑开完后土体稳定，无透水涌水现象，止水效果良好，如图3所示。

图3 止水效果

5 结语

建筑工程开挖深基坑时应格外注意止水效果对基坑施工的影响，如果止水效果差，导致水位下降，不仅会拖延项目工程的建设进度，还会对邻近的建筑物地基造成影响。在基坑施工中，采用合适的施工工艺和措施能够有效提升止水效果，降低基坑开挖与地下水变化对周围建筑物地基的影响，确保建筑工程在规定工期内完成建设。