江美颜
中山市建中建筑工程有限公司 广东中山 528434
摘要：本文主要针对深基坑高压旋喷桩止水帷幕的施工质量控制展开了探讨，介绍了高压旋喷桩止水帷幕的适用范围及要点，结合具体的工程实例，对深基坑高压旋喷桩止水帷幕的施工工艺及质量控制作了详细阐述，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：深基坑；高压旋喷桩；止水帷幕；施工
高压旋喷桩作为地基加固处理的一种技术，多作为深基坑止水帷幕、地下连续墙补缺、防止涌砂冒水等方面的地基处理，并对深基坑工程的施工有着重要影响。因此，我们需要采取有效措施保障其的施工质量。基于此，本文就深基坑高压旋喷桩止水帷幕的施工质量控制进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 高压旋喷桩止水帷幕的适用范围及要点
随着经济社会的发展，高层建筑在各个城市拔地而起，地下建设项目的数量和规模迅速增大，由此产生了大量深基坑工程。在深基坑施工中，避免地下水的影响对于确保深基坑施工安全，保护临近建筑以及周边设施的安全有重要意义。高压旋喷桩除了用于地基加固处理外，在基坑垂直防渗领域中也占有相当重要的位置，不少项目采用高压旋喷桩止水帷幕来止水防渗，通过桩与桩之间的紧密咬合，形成竖向帷幕，用于阻止开挖降水时基坑外透水层在坑内外水位差的作用下向坑内渗流。
高压旋喷桩适用于砂类土、黄土、粉土、粘土夹砂等地层，对直径过大含量过多的卵石层，以及含大量有机质的腐植土，效果会差点；对存在大量植物根茎或地下水流速过大的，则需慎重使用或根据现场试验结果来确定。高压旋喷桩按注浆法分为定喷、摆喷、旋喷，根据工程需要和土质情况可分别采用单管、双管和三管法。
2 工程简介
某拟建项目，基坑面积约为50648m2，周长约952m，基坑开挖深度为9.50～12.30m。场地原始地貌类型大部为港湾滩涂，西侧局部为冲洪积二级阶地，北侧中部局部为剥蚀残丘，周边道路地下市政管线繁杂，主要为通信、燃气、电力及给、排水等地下管道管线，埋深大部小于3m。
据钻探揭露，拟建场地地层结构较为复杂。围护结构及土方开挖涉及到的土层，按自上而下各岩土体的分布情况如下：①人工填土；②淤泥；③粗砂；④粉质粘土；⑤淤泥质土；⑥粉质粘土；⑦粗砂；⑧残积土；⑨全风化花岗岩；⑩砂砾状强风化岩；輥輯訛碎块状强风岩。
拟建场地地下水主要赋存和运移于人工填土、粗砂的孔隙及残积土、各风化带基岩的孔隙～网状裂隙中。人工填土含水层以潜水为主；粗砂含水层属承压水，局部地段上覆盖弱透水层缺失转为潜水；残积土及各风化带基岩以潜水性质为主，局部地段受上面覆盖弱透水层的影响而略具承压性。地下水主要接受大气降水的下渗及相邻含水层的侧向渗透补给，地下水总体随原地形倾向由西北向东南渗流排泄。场地地下水位埋深变化较大。
3 项目设计情况
图1 桩间墙及桩间止水大样图
本工程止水帷幕为基坑支护排桩间设置高压旋喷桩，通过支护桩和旋喷桩的咬合形成竖向止水帷幕。基坑支护桩为灌注桩，直径1000mm，桩间距1500mm。旋喷桩采用三重管高压喷射注浆工艺，旋喷桩设计有效尺寸1000mm，桩间距1500mm。止水帷幕的旋喷桩长度以引孔地质钻机钻探揭示地层为主要控制依据，当揭示的粗砂层层底埋深大于基坑深度时，以进入粗砂层底部不少于2m控制。当揭示的粗砂层层底埋深小于基坑深度时，以进入基坑底部不少于2m控制，见图1。
3.1 设计施工参数
（1）高压旋喷桩施工在围护桩砼强度达到设计要求的80%后开始，旋喷桩的现场定位在围护桩桩头开挖暴露后进行。确保旋喷桩的施工位置准确，成桩搭接满足要求。
（2）旋喷桩的现场定位误差不得大于50mm，地质钻机导孔的钻孔倾斜度不得超过0.5%，钻孔深度误差不得超过100mm，孔径≥110mm。
（3）水压25～30MPa，水流量80～120L/min；气压0.7MPa，气流量1～2m3/min；水泥浆压1.0～3.0MPa，水泥浆流量80～150L/min。
（4）旋喷钻机提升速度15cm/min，回转速度15r/min。
（5）水泥采用P.O42.5级硅酸盐水泥，水泥掺入量为25%～40%，水灰比为0.9～1.1，28d无侧限抗压强度≥3.0MPa。
（6）中断喷射后，恢复注浆时搭接长度≥0.5m。
3.2 设备配备
主要施工机具设备：ACF-700型高压泵、XJ100型振动钻机、三重旋喷管，高压胶管等。
4 深基坑高压旋喷桩止水帷幕施工工艺
旋喷桩正式施工之前，各参建方根据地质勘察报告、现场情况选定了典型地层，进行旋喷桩施工工艺和成桩效果试验。成桩3d后，通过开挖桩体检验，对部份地层地段的设计施工参数进行了改进调整，增大了密实层的旋喷压力，同时减小提升速度，成桩效果达到预期要求。
主要施工程序：钻机定位→钻孔→制浆→插管喷浆→旋喷提管→冲洗→移位。
（1）钻机定位：移动钻机至设计孔位，使钻头对准孔位中心。钻机就位后，先作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，保证钻孔垂直度满足设计要求。在校直纠偏检查中，利用垂球从垂直两个方向进行检查，若发现偏斜，则在机座下加垫薄木块进行调整。确保成桩垂直度。
（2）钻孔：钻孔的目的是为了将注浆管插入预定的地层中。钻孔位置与设计孔位偏差不得大于50mm，插管中为防止喷嘴堵塞，采用不超过1MPa的水压力边射水，边插管。水压力要控制好，否则易将孔壁射塌。
（3）制浆：钻孔的同时，即可配置浆液，浆液要严格按照试验选定的配合比配置，浆液要经过搅拌和两次过滤后方可进入高压泵，以防搅拌不充分，过滤是为防止粗颗粒或杂质堵塞输浆管。
（4）喷射注浆：喷射注浆管插入预定深度后，由下至上同时利用高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大孔隙，另注入水泥浆液填充空隙。注浆时随时检查浆液流量、浆液压力、旋转提升速度、水压力、水流量及空气压力、空气流量等参数，看是否符合设计及规范要求，并做好记录。开始喷射注浆后，应先旋转喷射，待压力达到要求后才开始提升注浆管。
（5）旋喷提升：钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆继续旋喷时，其搭接长度应满足规范要求，接、换管要快。其他原因造成同一桩体施工中断时，后序施工钻杆伸入原先施工桩体的搭接长度应≥0.5m，确保桩体搭接连续严密。停机时先关高压水和压缩空气再停止送浆。施工顺序为先喷浆后旋转和提升。如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复喷。
（6）冲洗、移动机具：施工完毕后，冲洗干净注浆管等机具设备，管内、机内不得残存水泥浆，将钻机等机具设备移至新孔位。
5 高压旋喷桩质量通病及控制措施
（1）断桩。产生断桩的主要原因为喷射管分段提升时，接头处搭接长度不够，甚至没有搭接。或其他意外情况至同一桩施工中断，防治措施应保证搭接长度不小于0.5m。
（2）缩颈。桩径缩小产生原因主要为土层密度偏大，喷射压力偏小，提升速度过快，喷嘴口小，喷射过程中出现故障等。防治措施切实把握地质分层资料，对密实程度大的土层制定详细的旋喷施工措施。
（3）喷浆中管道或喷嘴堵塞。喷浆中管道或喷嘴堵塞主要原因为喷浆管中有碎渣等硬物或橡胶密封件破碎后进入管内。防治措施一是拆除检查注浆管路与注浆泵体后砌底清洗，二是加强水泥浆液过滤作用，采用过滤网。
（4）喷浆压力骤降或上升。喷浆压力骤降或上升主要原因为注浆泵工作不正常，吸浆管进浆不正常，注浆管有泄露或堵塞的地方，人员控制压力不熟练等。防治措施一是检查泵体及管道排除泄露、堵塞，二是操作人员熟悉操作技能。?
（5）孔口大量冒浆。产生孔口大量冒浆主要原因为喷浆管密封不良或接头处损伤，土层密实度大，浆液切割土体范围小或喷嘴尺寸过大。防治措施一是检查喷浆管各接头，确保接头密封完好，二是分析土层密实度资料，选择合适的喷嘴。
（6）成桩桩头凹穴。成桩桩头凹穴主要原因是浆液析水后收缩或过早停止注浆。防治措施是二次注浆或补灌水泥浆。
（7）旋喷封闭结构渗水或漏水。旋喷封闭结构渗水或漏水主要原因为孔位偏差大，钻孔倾斜偏大，或桩体直径不均匀、桩间间隙大。防治措施是保持孔位准确、钻孔垂直、桩体成柱状、搭接良好，当渗漏不严重时可用橡胶软管将渗出水排至基坑排水沟，并流至集水井统一抽排，较严重时可以用细密水泥浆进行堵漏处理，特别严重时可以在渗漏桩后进行补桩施工，以达到止水目的。
6 深基坑高压旋喷桩止水帷幕的施工分析
在该工程中，影响深基坑施工的主要因素就是地下水，工程能否安全推进、施工是否顺利，均与此因素有关。高压旋喷桩止水帷幕的作用，主要体现在此种工艺防治地下水危害的效果显著，再结合其他措施后，更能有效阻止地下水从基坑侧面渗入坑内。目前，深基坑竖向止水帷幕的施工方法很多，每种方法也都有各自的适用性和局限性，但使用较多较好且较经济的方法是深层搅拌桩法和高压旋喷桩法，而相对于深层搅拌桩法，高压旋喷桩适用土层范围更广，设备更小，且桩径大小根据注浆压力可以变化，成桩直径更大，施工深度更深；具有施工机械小、速度快、施工无振动、无噪音的优点。
高压旋喷桩是通过高压发生装置，使液流获得巨大能量后，通过钻杆注浆管从一定形状和孔径的喷嘴中，将介质以很高的能量喷射出来，冲击破坏土体，使浆液和土体搅和，在地层土中形成一定形状、具备一定强度和不透水性的固结体，以小直径钻孔旋喷成比所钻孔洞大很多倍的大直径固结体。
旋喷桩的施工，现场控制是关键，其中对外加材料、机械设备、施工工艺三者的控制指标应严格执行，确保成桩质量。当然，在止水帷幕施工过程中，难免会存在缺陷，比如成桩效果不好或接缝不严密，造成渗透。只要不影响基坑开挖的基本干作业状态要求，对于少量的渗水，加以疏导，不使其滞留就行，所以，对于竖向帷幕小缺陷或桩体间咬合不紧密造成小渗流时，渗流点采用宜疏不宜先堵的原则，结合基坑底排水沟和集水井进行收集明排，通过在渗流位置或周边采用插入缠绕滤网的塑料排水管，将渗流水引导至坑底集水井，最终抽排。采用疏导亦可起到减小基坑外头水压力，有利基坑变形控制。另外在旋喷过程中，常常会有一定数量的土粒，随着一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。冒浆是允许和难免的，只要冒浆量小于注浆量的20%就是正常现象，若大于20%，则可通过提高喷射压力或更换喷嘴，或加快旋转和提升速度，以减少冒浆量。
7 深基坑高压旋喷桩注浆止水帷幕施工前和施工中注意事项
（1）施工前注意事项。应首先做好工程地质勘察，通过工程地质勘察，掌握工程的水文条件、地质条件，获取准确的数据资料，并以此为依据，通过现场施工前的试桩检验，制定完善的施工工艺和控制方案，提高作业质量和安全性。
（2）施工中注意事项。为了保证深基坑高压旋喷桩的施工质量，应在施工中控制好水泥掺量、水灰比、提升旋转速度、喷射压力，并根据不同地质土层控制施工工艺，严格按试桩施工参数组织施工，做好每根桩的施工记录。
8 结语
综上所述，高压旋喷桩具有施工速度快、耐久性较好、施工噪音较小等特点，在深基坑工程的施工中有着广泛的应用。因此，我们需要采取有效的技术措施，做好高压旋喷桩的施工，以保障其施工质量，从而为深基坑工程的整体带来帮助。
参考文献：
[1]张小妮、李晨.高压旋喷桩止水帷幕在深基坑中的应用[J].建筑技术开发.2009（36）.
[2]吕善国、凌国华、董志高.高压旋喷桩在某临江深基坑止水帷幕中的应用[J].江苏建筑.2012（05）.
论文作者:江美颜
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/27
标签：高压论文; 帷幕论文; 基坑论文; 浆液论文; 钻孔论文; 注浆论文; 深基坑论文; 《基层建设》2016年2期论文;