摘要：本文所依托的项目为中建八局虹许虹梅雨水泵站及总管新建工程，本文介绍了高压旋喷桩的概念、其止水机理及适用范围，并结合本工程在施工过程中遇到的问题，分析其原因，总结施工过程中应注意的问题，为后续顶管工作井施工提供经验。
关键词：高压旋喷桩：工作井：止水机理
引言
高压旋喷就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至设计深度后，将带有特殊喷嘴的的注浆管（钻杆），通过钻孔插到加固土层的预定深度，然后从喷嘴喷出高压水、压气和水泥浆等物质，把土层切割使之崩落与水泥浆混合，最后形成一种水泥与土的混合体。【1】
目前，普遍认为的高压旋喷桩的成桩原理是喷射理论。高压喷射流对土体进行切削破坏，水泥浆填满土壤中的空隙，并与土壤颗粒搅拌混合，形成水泥-土混合体。在28d的龄期内，水泥浆水化形成的胶凝体和水化物不断地包裹渗透挤密土体，与土体形成不溶于水的稳定结晶水化物，从而使得土体强度不断提高，并且具有良好的止水作用。【2】
高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地质，但当遇到土中含有较多的大粒径块石或者有机质较多时，高压旋喷桩的喷射质量稍差，效果甚至不如静压注浆。
高压旋喷桩常用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、地下大口径管道围封与加固等。高压旋喷桩由于桩体不插筋，不能作为单独挡土止水桩，常与钻孔灌注桩配合使用，既能承担一部分的土压力，还具备良好的止水功能。
1工程概况
本工程为虹许红梅雨水泵站及总管新建工程，设计内容主要包括7座工作坑、5座接收坑、14座天窗井及雨水主管，工作井、接收井基坑开挖深度范围为6.98-17.6m，围护形式均采用Φ800-1000的钻孔灌注桩和两排Φ800高压旋喷桩，钻孔灌注桩桩长为22-35m，桩心距为1150mm，高压旋喷桩桩长为15-25m，桩心距为500mm，搭接300mm。顶管进出洞口处以及坑底采用高压旋喷桩加固。根据围护设计的要求，所选择的配套设备既能适应以上工艺技术的实施，同时在保证工程质量和提高工效方法上发挥作用，本工程拟采用MGJ-15 型桩机施工，配备2套设备。
图2-1 HSY/03工作井围护平面图
1.1 施工技术参数
1）旋喷桩注浆浆液采用纯水泥浆，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量25%，水灰比1.0，28天龄期无侧限抗压强度q≥0.8MPa；
2）两重管压力控制：气压不小于0.7MPa，水泥浆压力不小于20MPa；
3）旋喷提升速度不大于15cm／min，注浆管分段提升，接长度不小于300mm。强度大于1.2Mpa；
4）高压旋喷桩桩径Φ800mm，中心间距500mm，搭接300mm。
1.2 主要施工流程
定位→旋喷机就位→设备调试→钻孔下旋喷管→配送浆液→旋喷提升→清洗机具就位新孔。
2 地质、水文情况
2.1 工程地质
全场地约25m以浅分布土层基本一致，主要土层依次为①层、②层粘土、③层淤泥质粉质粘土夹粘质粉土、④层淤泥质粘土、⑤1层粘土，25m以下“正常沉积区”与“古河道沉积区”土层分布略有变化。其中“正常沉积区”约25m以下主要土层依次揭露为⑤2层砂质粉土夹粉质粘土、⑥层粉质粘土、⑦1-1层砂质粉土、⑦1-2层粉质粘土夹粘质粉土、⑦2层粉砂，“古河道沉积区”约25m以下主要土层依次揭露为⑤2层砂质粉土夹粉质粘土、⑤3-1层粘土夹砂质粉土、⑤3-2层砂质粉土、⑤3-3层粉质粘土与砂质粉土互层等。
2.2 水文地质条件
潜水层稳定水位埋深在1.10m～1.80m之间，相应标高3.38～2.52m。微承压水赋存于⑤2层、⑤3-2层砂质粉土层中，水头埋深一般在地面以下3～11m，呈周期性变化。承压水赋存于⑦层（⑦1-1层砂质粉土、⑦2层粉砂层）中，水头埋深一般在地面以下3～12m。
3工程实例应用
3.1 施工过程中事故发生情况
在3#工作井到2#接收井顶管段顶进58节管节时，工作井洞门处灌注桩与内衬墙缝隙•之间有泥水渗出，持续时间约8~10分钟，项目部组织人员立即对顶管各项环节进行了排查，未发现异常。在顶进102节管节完毕时，顶管机抵达接收井洞门外，地面巡视人员发现工作井加固区外至虹中路路面有剧烈沉降的现象，施工人员立即停止了后续施工作业。
图3.3-1 3#~2#顶管段平面图
3.2 施工过程问题分析
从地勘报告上看，本工程工作井高压旋喷桩范围内无不良地质条件。由于地质勘探的局限性，不能具体地反映一个具体部位的地层情况，一些未知的地质条件未能真实地反映在地勘报告之中。根据检测单位提供的检测报告显示，钻孔灌注桩及高压旋喷桩均无漏桩和废桩，基坑围护安全稳定，能承受来自基坑周边的土压力。根据实地观察及分析，造成高压旋喷桩止水帷幕失效的原因有：
（1）设计图纸过于理想化。在设计上钻孔灌注桩和高压旋喷桩之间仍存在较大的空隙，未能充分利用两种桩体相切，从而共同形成止水帷幕。尽管设置了双排高压旋喷桩，但按照现行规范上规定的桩体垂直允许偏差及桩位允许偏差，使得高压旋喷桩之间存在空隙，形成涌砂涌水通道。
（2）城市地下管线排布错综复杂，物探报告未能探测到一些潜在的管线，场地平整时管线破坏，导致周边地区静水压力增大。随着基坑的挖土抽水，周围的动水压力和土压力增大，造成灌注桩和高压旋喷桩挠曲和侧向偏移，从而形成了涌土涌水通道。
（3）在施工过程中，由于注浆管提升速度较快、喷射流压力偏低等原因，造成成桩表面凹凸不平，桩体不连续，存在开裂、颈缩等质量问题，形成涌土涌水通道。
3.5 事故处理措施
（1）事故抢险堵漏注浆采用25玻美度水玻璃注浆，注浆孔距离渗漏点处1-2m，注浆范围为渗漏点1-2m。
（2）加强对周边建筑物、构筑物的监测。当发现周边建筑物构筑物沉降裂缝时，及时分析原因，并采取合适的措施。如遇到周面建筑物沉降较大，在建筑物和基坑之间设注浆孔。若因基坑降水引起的基坑外地下水位剧烈下降，应采取回灌措施。
（3）为避免后续工作井施工中高压旋喷桩出现成桩质量不佳的问题，实际施工中，严格按照规范要求施工，对于不同的地质条件及时调整注浆参数或者采取复喷。
（4）在后续施工过程中，应减少对周边土体的扰动，控制施工时间和施工顺序，减少建筑产生附加沉降。
结语
由于城市中心区地下环境复杂，加上在施工环节未进行严格把控，高压旋喷桩成桩质量不佳，最终导致止水帷幕失效。为了保证高压旋喷桩的施工质量，应注意以下几点：1）勘察、设计过程中，应充分做好勘察工作，探明基坑周围的不良地质环境，在设计中充分考虑地质环境及施工误差，合理设计桩位及桩间距；2）在施工过程中，应严格按照施工方法及施工工序进行施工，做好现场实验检验，提高成桩质量；3）加强对高压旋喷桩施工效果及周边环境的监测，及时发现问题，分析原因，采取措施。
参考文献：
[1]马骏.多头搅拌桩结合高压旋喷桩施工技术在深基坑防渗帷幕中的应用[J].水运工程，2016（06）：183-186.
[2]冯仲康，沈浩.高压旋喷桩止水帷幕及止水机理及质量问题探讨[J].低碳世界，2016（13）：163-164.
[3]JGJ 79-2012. 建筑地基处理技术规范 [S].
论文作者:钱福健,李小杰,王鹏,左承晨
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/7
标签：高压论文; 基坑论文; 粘土论文; 土层论文; 注浆论文; 钻孔论文; 水泥浆论文; 《基层建设》2018年第34期论文;