32米深基坑单管高压旋喷桩止水帷幕施工技术讲解

1、工程概况

某市政道路隧道工程，采用下沉式方案，隧道为双向4车道，断面全宽为27.84m。该基坑的闭口段深度为11.2m，泵房处深度为15.4m，整段基坑最大深度达到了32.4m。场地的地下水主要是第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，第四系孔隙水主要存在于填筑土层及冲洪积砂层中，水量较丰富；基岩裂隙水较贫乏。场地地下水主要补给为大气降水补给，地下水埋深0.6~4.2m。地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土中的钢筋无腐蚀性。根据地质资料显示，K2+281.9~K2+991.9段预测坑道涌水量为377.61m3/d。

为此，经专家研究决定，隧道支护采用高压旋喷桩桩间止水，对于局部或隧道底板渗水，可采用集水坑抽水排放。

2、高压旋喷桩施工

隧道钻孔桩基坑止水帷幕采用Φ800mm单管高压旋喷桩桩间止水，与钻孔灌注桩咬合15cm，水泥采用42.5级，每米水泥用量为150kg；单管高压旋喷止水桩要求穿越透水层进入不透水层1m以上，若基底为淤泥质土，则止水桩应穿透淤泥质土至少1m。

本工程高压旋喷止水桩6252.8m，主要用于防水防渗及增强基坑边坡稳定性。旋喷桩设计桩径为Φ800mm，间距为600mm、桩间搭接200mm，每排孔应按三序孔跳孔施工并保证桩的连续搭接。摆喷桩为对桩间缝喷射，间距为钻孔桩的间距。

2.1 施工工艺
　　施工工艺流程：喷钻机就位→钻杆下至导孔底部→开启压缩空气→开启高压水泵→开启浆泵→旋转提升至桩顶标高→关闭气、水、浆→成桩完毕、移动钻机到下一桩位。

2.2 主要施工技术
　　2.2.1定位
　　桩机需要平稳、平正，桩机的垂直度需要控制在1%以内，可以采用线锤对龙门立柱进行垂直定位观测。
　　2.2.2钻孔
　　钻孔采用XY-1型地质钻机，金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。如遇漏浆情况可采用泥浆固壁，根据不同地层采用不同浓度的泥浆。钻孔孔径不小于Φ130mm，孔位偏差不大于5cm，孔底偏斜率不大于1%。将钻机对准孔位木桩，调平钻机，再次校正孔位，准确校正钻机立轴垂直度后方可开钻。钻进过程中必须勤于检查钻孔孔斜率是否满足精度要求；控制固壁泥浆流量、压力及回次进尺以正常钻进，并详细记录孔内情况，如换层、遇块石、漏浆等。
　　2.2.3浆液制备
　　采用P042.5级普通硅酸盐水泥，水泥应新鲜无结块，通过0.08mm方孔筛的筛余量≤5%，每批次进场水泥必须具有产品合格证和出厂检验报告，进场后按规定进行抽检。制浆用水必须清洁无污染，符合拌制水工砼的要求。制备水泥浆液时，按照浆液配比：水：水泥=1.42：1准确称量，严格控制水泥浆液比重。水泥浆采用高速搅浆机制浆，搅拌时间不小于30s，水泥浆拌好后必须过筛放入储浆桶，防止杂物进入浆管堵塞喷咀。为使水泥浆不发生离析，储浆桶内设慢速搅拌装置，且水泥浆液存放不超过4h，否则作为废浆处理。
　　2.2.4高喷作业
　　①高喷台车就位：高喷管下入前，校正高喷台车水平及高喷管垂直，使高喷管与钻孔孔向一致，确保高喷成墙的倾斜偏差在1/150以内。
　　②下喷射管：检查高压泥浆泵、空压机运行良好，检查高压输浆管、供风管畅通及完好，准备就绪后下入喷浆管。为防止下管过程中堵塞喷嘴，可将喷嘴包扎或低压力送浆下管。
　　③喷射提升：高喷管下至设计深度后，输入水泥浆液和压缩空气，待浆压和风压升至设计规定值并孔口返浆后，按设计提升速度、旋转速度及摆动角度旋转摆动提升喷管，进行喷浆作业，直至达到孔口孔口返浆率20%~30%以此判别成墙强度。在接卸管时，速度要快，以防止埋管。
　　④回灌：喷浆结束后，如遇到孔口浆面下沉，应进行回填灌浆，可利用相隔孔喷灌作业返浆，直到浆面不再下沉为止，以确保高喷防渗墙形
　　成后达到墙顶高程。每个喷浆孔喷浆完毕后，移开喷浆管，用清水把泥
　　浆泵和管路内的残留浆液全部排出，冲洗干净。
　　⑤复喷处理：施工过程中，因机械故障、孔内事故、卸接管等原因中断，恢复喷射时均须进行复喷，复喷搭接长度不小于0.5m。
　　⑥记录：施工过程中钻孔、旋喷灌浆的各道工序应详细、及时、准确记录，所有记录需按要求使用统一表格。

2.3 高喷灌浆施工参数(见表1)

3、施工中出现的问题及控制要点
　　3.1、旋喷桩施工过程中如果遇到了阻力，无法继续进行下插时，可以采用上下窜动注浆管的方法，并将管口插入到设计深度位置，如果不能做到，则直接跳过此桩，跳喷下一根桩，此桩位需要进行重新成孔。
　　3.2、高压喷射注浆过程中如果出现了压力突然下降、上升，或者大量冒浆等不正常的现象，需要及时查明原因并采取相应的措施，处理完故障后再进行接桩时，需要将停喷点下移1.0m处后再进行重新的喷射接桩作业。
　　3.3、在喷射过程中，如果出现了堵塞喷嘴现象，需要及时的更换钻头。此外，在完成一根桩的施工后需要及时的清洗注浆管，保证管内的不得残存水泥浆。
　　3.4、为了有效防止浆液凝固收缩过快影响到桩顶的质量，可以采用超高喷射的办法，喷射高度高出桩顶标高0.6m左右。

4、综合效果分析
　　4.1、施工质量效果
　　对基坑进行开挖后，我们发下旋喷桩和灌注桩接合的非常紧密，两者相互搭接（图1），有效防止了外侧水进入基坑基。此外，对于基坑内的水采用了降水井方法降低了地下水位，保证了后期挖土工序的顺利进行。工程完全达到了预期的止水效果。

在本工程中灌注桩和高压旋喷桩的施工对于周围土体的扰动非常小，对外围水起到了截止作用。基坑开挖之后，我们对基坑的进行了全面的沉降观测，根据现在采集的监测数据，基坑最大的侧向位移为17.5mm，沉降最大位移为23.5mm，这充分说明基坑的开挖过程对周围土体的影响非常小。由此可见，高压旋喷桩+灌注桩的施工方法保证了施工质量。
　　4.2、效益分析

高压旋喷桩加灌注桩施工减少了施工作业面积，有效保证了基坑的止水效果。此外，工程可以多个钻机同时作业，操作人员较少，节约了人工成本，缩短了工期，保证了施工安全。总之，取得了良好的社会和经济效益。