梁 寧，張洪欣，黃全海

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)勘查院，河南洛陽(yáng)471023)

1 工程概況

河南省建行本部綜合樓基坑工程大致成長(zhǎng)方形，如圖1所示，屬深基坑。平面尺寸53．7×135.4 m，開(kāi)挖深度為自然地面下18～20 m，總開(kāi)挖土方量約16萬(wàn)m3?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)采用樁錨體系，直壁開(kāi)挖方式，支護(hù)結(jié)構(gòu)為混凝土灌注排樁(局部2排)，降水方式為坑外止水帷幕墻+坑內(nèi)管井疏干降水。止水帷幕墻位于支護(hù)結(jié)構(gòu)單雙排樁之間，設(shè)計(jì)深度為自然地面下34．6 m。由于本工程受現(xiàn)場(chǎng)的空間條件、密實(shí)中粗砂層、基坑北側(cè)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層等影響，設(shè)計(jì)圖紙中只針對(duì)止水帷幕墻的深度、均勻性和滲透性提出了要求，具體采用何種施工工藝，施工單位要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行工藝選擇，并由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定。

2 施工難點(diǎn)分析

(1)周邊環(huán)境復(fù)雜，四周緊鄰高層建筑物和市區(qū)主干道(花園路)，開(kāi)挖深度為18～20 m。止水帷幕墻整體截水效果高低，將直接影響到周邊建筑物和后期主體施工的安全。

(2)場(chǎng)內(nèi)作業(yè)面小，施工工藝和設(shè)備有所限制?；颖眰?cè)圓弧段緊鄰場(chǎng)外道路，道路以下天然氣、給水、污水電纜溝等，管線較多，常規(guī)施工工藝無(wú)法施工，必須進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

(3)地質(zhì)條件復(fù)雜，止水帷幕墻施工深度為34.6 m，地層中的密實(shí)中粗砂層、基坑北側(cè)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層等影響，采取常規(guī)施工技術(shù)無(wú)法施工。如此深度、復(fù)雜地質(zhì)條件下的基坑止水帷幕墻施工在國(guó)內(nèi)遇到的很少，無(wú)成熟的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。

(4)幕墻均勻性和滲透性要求高，試驗(yàn)確定數(shù)據(jù)多，幕墻滲透性系數(shù)K≤10－7cm/s。設(shè)計(jì)圖紙中未指明具體采用何種施工技術(shù)。

3 施工方案的選擇

3．1 方案1:高壓定噴樁止水帷幕墻(基坑?xùn)|西南北側(cè))

圖1 河南省建行本部綜合樓基坑工程平面圖

設(shè)計(jì)墻厚為400 mm。施工順序采用雙向噴射工藝，第一次順時(shí)針?lè)较驀娚鋵挾取?00 mm，第二次逆時(shí)針?lè)较驀娚鋵挾取?00 mm。幕墻頂部停灰標(biāo)高為水位上3 m，底部進(jìn)入層粉質(zhì)粘土層≥1．6 m。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快、東西南側(cè)均可施工;缺點(diǎn)是垂直度和截水效果差，造價(jià)高，機(jī)械化程度低。

3．2 方案2:高壓旋噴樁止水帷幕墻(基坑?xùn)|西南北側(cè))

設(shè)計(jì)樁直徑為600 mm，間距為350 mm，咬合250 mm。采用二重管法工藝，施工順序采用跳打法，孔與孔之間技術(shù)間歇需滿足48 h以上。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是垂直度好，截水效果較好，機(jī)械化程度高;缺點(diǎn)是達(dá)不到預(yù)定孔深，施工速度慢，工作場(chǎng)地要求較高。

3．3 方案3:三軸攪拌水泥土樁止水帷幕墻(基坑?xùn)|西南北側(cè))

設(shè)計(jì)直徑850 mm，樁搭接250 mm，樁心距為1200 mm。按照超深SMW工法施工，施工順序采用套打一孔工藝，采用跳打法。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是垂直度好，可以達(dá)到設(shè)計(jì)深度，施工速度快，截水效果好。缺點(diǎn)是機(jī)械笨重，移動(dòng)不方便，造價(jià)高，基坑北側(cè)場(chǎng)地限制無(wú)法施工。

3．4 方案4:三軸攪拌水泥土樁止水帷幕墻(基坑?xùn)|西南側(cè))+高壓旋噴樁止水帷幕墻(基坑北側(cè))的混合型施工工藝

設(shè)計(jì)在基坑?xùn)|西南3側(cè)采用三軸攪拌水泥土樁止水帷幕墻，北側(cè)采用高壓旋噴止水帷幕墻。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是截水效果好，垂直度好，可以打到設(shè)計(jì)深度，能減少造價(jià);缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)高，工作場(chǎng)地要求高。

3．5 方案確定

通過(guò)對(duì)4種方案的對(duì)比分析、認(rèn)真研究和專家論證，在滿足安全質(zhì)量工期等要求的前提下，選擇科學(xué)合理的施工工藝，最終選用方案4:三軸攪拌水泥土樁止水帷幕墻(基坑?xùn)|西南側(cè))+高壓旋噴樁止水帷幕墻(基坑北側(cè))的混合型施工工藝。

4 施工技術(shù)措施

4．1 三軸攪拌水泥土樁(基坑?xùn)|西南側(cè))

圖2 上部弱加固區(qū)三軸攪拌樁剖面圖

4．1．1 施工方法

按照超深SMW工法施工要求。采用隔幅跳打的施工順序(圖3)，套打一孔工藝。

圖3 三軸攪拌樁隔幅跳打示意圖

(1)開(kāi)挖溝槽。根據(jù)控制線，采用挖機(jī)開(kāi)挖溝槽，并清除地下障礙物，溝槽深度為1 m、寬度為1～1．2 m，保證正常施工，并達(dá)到文明工地要求。

(2)定位。從攪拌樁中心線出來(lái)1．2 m，用定位鋼筋敲入土中，拉一根鐵絲，作為樁機(jī)吊錐定位線，在定位線上用膠布標(biāo)記間隔1．2 m的樁中心位置。樁位平面偏差≯20 mm。如圖4所示。

圖4 三軸攪拌樁定位圖

(3)攪拌速度。三軸攪拌樁攪拌下鉆時(shí)噴漿、下鉆平均速度控制在0．5 m/min，攪拌至設(shè)計(jì)深度后，靜止噴漿20 s后開(kāi)始復(fù)攪，按照≯1 m/min的速度提升5 m后再下沉，到樁底后攪拌提升至樁頂，下沉攪拌速度≯1 m/min，提升速度≯2 m/min。

4．1．2 技術(shù)參數(shù)

(1)水泥摻量:每幅樁水泥用量為6．88 t;

(2)摻量百分比:強(qiáng)加固為22%，弱加固為10%;

(3)提升、下沉速度:下沉速度為1．17 m/min，提升速度為2 m/min;

(4)下沉、提升水泥用量:提升水泥用量為3．38 t，下沉水泥用量為 3．5 t。

4．2 高壓旋噴樁(基坑北側(cè))

北側(cè)存在10 m厚新近沉積粉土層和10 m厚淤泥質(zhì)粘土層。為了保證成孔孔徑，不發(fā)生不縮孔、埋管現(xiàn)象，保證成樁質(zhì)量，先使用動(dòng)力較強(qiáng)的SPC－100型回旋鉆機(jī)進(jìn)行引孔至孔底，后采用高壓旋噴樁機(jī)注漿，樁直徑為600 mm，間距為350 mm，咬合250 mm。共設(shè)計(jì)200根樁，孔深34～35 m，有效樁長(zhǎng) 28．5 m。水泥(P．O 42．5)用量 160 kg/m。止水為落底式并插入層粉質(zhì)粘土1．6 m。兩種改進(jìn)后的設(shè)備協(xié)同作業(yè)，提高了施工速度，保證了工程質(zhì)量，取得了預(yù)期效果。圖5為施工后的高壓旋噴止水帷幕樁。

圖5 高壓旋噴樁最窄處大于600 mm

4．2．1 引孔施工方法

引孔鉆孔施工時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整樁機(jī)水平，防止因機(jī)械振動(dòng)或地面濕陷造成鉆孔垂直度偏差過(guò)大。穿過(guò)砂層時(shí)，必要時(shí)采用濃泥漿護(hù)壁成孔，以防塌孔。由于連續(xù)施工，相鄰樁施工必須在12 h以上，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)過(guò)短都不行，計(jì)劃施工1、10號(hào)樁等，按每根樁成樁時(shí)間3 h來(lái)控制，那么施工完30號(hào)樁時(shí)1號(hào)樁已超過(guò)12 h，所以，施工完30號(hào)樁后必須移機(jī)施工1號(hào)樁的鄰樁2號(hào)樁。然后，施工11、21樁等，依次類推進(jìn)行3、12、22號(hào)樁的施工。其次，引孔直徑＞200 mm，間距同高壓旋噴樁一致。用鋼尺和測(cè)線實(shí)地布設(shè)樁位，一樁一簽，保證樁孔中心移位偏差＜10 mm。鉆機(jī)就位后，對(duì)樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平、對(duì)中，調(diào)整樁機(jī)的垂直度，保證鉆桿與樁位一致，偏差在5 mm以內(nèi)，鉆孔垂直度誤差＜0．5%。并用紅油漆在鉆塔旁標(biāo)注深度線，保證孔底標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)深度。

4．2．2 引孔作用

克服成孔難度，更好的控制垂直度，保證孔內(nèi)通暢、樁身質(zhì)量和樁徑。為旋噴樁施工奠定基礎(chǔ)，更關(guān)系著帷幕墻的止水效果

4．2．3 高壓旋噴樁施工工藝

高壓噴射注漿法是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的鉆頭鉆進(jìn)地層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水、(空氣)成為20～40 MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來(lái)，沖切、擾動(dòng)、破壞土體和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用，同時(shí)鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律的重新排列在土中形成一個(gè)圓柱狀固結(jié)體(即旋噴樁)，如圖6所示，以達(dá)到止水防滲的目的。

圖6 旋噴樁體固結(jié)情況圖

4．2．4 旋噴樁施工方法

引孔至設(shè)計(jì)深度后，拔出引孔鉆頭，移動(dòng)至下一孔位，隨后用XL－50型鉆機(jī)注漿，并對(duì)鉆頭和注漿桿端部進(jìn)行改裝，對(duì)注漿技術(shù)參數(shù)調(diào)整:(1)提高噴漿壓力至31～40 MPa;(2)增大噴漿流量至100～120 L/min;(3)減慢提鉆及旋轉(zhuǎn)速度，提鉆速度為15～20 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度為8～11 r/min。

由下向上旋噴，同時(shí)將泥漿清理排出。噴射時(shí)，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿后再逐漸提升，以防扭斷旋噴管。為保證樁底端的質(zhì)量，噴嘴下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)，在原位置旋轉(zhuǎn)10 s左右，待孔口冒漿正常后再旋噴提升。鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，鉆機(jī)發(fā)生故障，應(yīng)停止提升鉆桿和旋轉(zhuǎn)，以防斷樁，并立即檢修排除故障。為提高樁底端質(zhì)量，在樁底部1．0 m范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)增加鉆桿噴漿旋噴時(shí)間，遇到較硬地層時(shí)應(yīng)加大噴射壓力。

4．2．5 空樁處理

北側(cè)管線密布，為防止水泥漿達(dá)到一定強(qiáng)度前，由于縮頸引起地面沉降和部分土體應(yīng)力釋放引起的沉降和位移變形對(duì)其影響，上部空樁部分采用溢漿自動(dòng)回填，保證填充密實(shí)。

4．3 不同工藝帷幕樁冷縫處理

由于止水帷幕采用三軸攪拌和高壓旋噴2種施工工藝，施工過(guò)程中出現(xiàn)斷點(diǎn)，且間隔時(shí)間較長(zhǎng)，就導(dǎo)致冷縫的產(chǎn)生。為保證止水帷幕截水效果，施工中針對(duì)不同類型的冷縫，采取2種補(bǔ)樁措施，以保證補(bǔ)樁效果。方法1:在搭接處內(nèi)外采用高壓旋噴樁相切施工，直徑為500 mm，咬合250 mm，深度一致;方法2:在施工起點(diǎn)和終點(diǎn)處一側(cè)先補(bǔ)3根高壓旋噴樁，與原高壓旋噴樁保持間距10 mm，然后在補(bǔ)樁和工程樁之間搭接3根高壓旋噴樁，咬合20 mm，深度一致。如圖7所示。

圖7 補(bǔ)樁方法示意圖

5 取得的成果

帷幕墻施工過(guò)程中，根據(jù)預(yù)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，施工完成后，對(duì)本工程基坑止水帷幕墻現(xiàn)場(chǎng)取心(如圖8)進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)檢測(cè)。各測(cè)孔滲透系數(shù)在 8．65 ×10－8～1．0 ×10－7cm/s之間波動(dòng)(見(jiàn)表1)，在基坑高壓旋噴工藝和三軸攪拌工藝搭接處，無(wú)滲透系數(shù)＞10－7cm/s的幕墻段或點(diǎn)出現(xiàn)。

圖8 現(xiàn)場(chǎng)取心(樣)

表1 北側(cè)止水帷幕墻滲透試驗(yàn)評(píng)價(jià)表

6 結(jié)語(yǔ)

深基坑34 m止水帷幕墻施工中，選用三軸攪拌水泥土樁止水帷幕墻(基坑?xùn)|西南側(cè))+高壓旋噴樁止水帷幕墻(基坑北側(cè))的混合創(chuàng)新型施工工藝的成功實(shí)施，不僅確保了基坑本身的安全，而且從根本上解決復(fù)雜地質(zhì)水文條件下，深基坑施工過(guò)度抽水降壓的常規(guī)做法所造成對(duì)周邊環(huán)境的破壞。同時(shí)相比其它單一施工工藝，帷幕墻厚度有所減小，施工工期有所縮短，質(zhì)量有所保證，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。很好的貫徹了國(guó)家綠色施工的號(hào)召。對(duì)在類似工程和城市建設(shè)過(guò)程中推廣和應(yīng)用該工藝具有重要的意義。

［1］ 張浦，柳榮華．SMW工法在深基坑工程中的應(yīng)用［J］．巖土工程界，2008，12(2):75 －77．

［2］ JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］．

［3］ JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］．

［4］ JGJ 79—2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．

［5］ 陳晨，李欣．現(xiàn)代地基處理技術(shù)［M］．北京:地質(zhì)出版社，2011．

［6］ 曹友杰，賈述望，肖光慶．鄭州鄭東新區(qū)某深基坑樁錨支護(hù)施工與監(jiān)測(cè)［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(1):53－56．

［7］ 杜甫志，王憲章，吳旭君，等．飽水砂層深基坑中懸臂式雙排樁支護(hù)及地下水處理方法［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2013，40(4):55－59．

［8］ 劉作昌，高立明，楊輝廷，等．新泰盛世佳苑擺噴帷幕止水與樁錨支護(hù)應(yīng)用實(shí)例［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(5):39－41．