李世忠（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002）

帷幕注漿止水技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用

李世忠（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002）

房屋建設(shè)工程深基坑施工過(guò)程中，地下水處理的好壞直接關(guān)系到整個(gè)基坑開(kāi)挖工程能否順利進(jìn)行，因此，必須采取有效措施處理好地下水問(wèn)題，來(lái)降低地下水流失給周邊環(huán)境所造成的影響，而設(shè)置止水帷幕是保證整個(gè)基坑施工質(zhì)量的主要措施。本文主要從帷幕注漿止水技術(shù)的施工工藝原理、施工技術(shù)要點(diǎn)入手，并將其在深基坑施工中的應(yīng)用進(jìn)行分析，僅供參考。

房建工程；深基坑施工；注漿技術(shù)；帷幕止水

1　引言

當(dāng)擬施結(jié)構(gòu)底板的標(biāo)高位于地下水位以下時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施，常用措施主要有管井降水和冷凍法，其中管井降水，要求地表具備設(shè)置降水井及降水井施工的作業(yè)條件，且抽排地下水會(huì)對(duì)地下水資源產(chǎn)生負(fù)面影響；而冷凍法的施工工藝較為復(fù)雜，使用的設(shè)備較多、能源消耗大、施工周期長(zhǎng)。而采用帷幕注漿止水技術(shù)對(duì)地下水進(jìn)行處理，其施工工藝較為簡(jiǎn)單，不需要抽排地下水，同時(shí)保證漿液配合比設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性，在施工過(guò)程中，不會(huì)對(duì)地下水造成污染，不僅有利于保證結(jié)構(gòu)施工無(wú)水作業(yè)的條件，還有利于保護(hù)地下水資源。

2　帷幕注漿止水技術(shù)的概述

2.1帷幕注漿止水原理

帷幕注漿止水技術(shù)適用于淤泥質(zhì)、粉質(zhì)粘土和中強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化及破碎代巖層的巖體中，該技術(shù)的主要止水原理即是通過(guò)壓漿機(jī)貫穿巖體的鉆孔，將已按比例配置好的漿液注入巖體中，使其填充到巖體中的空隙、松散破碎巖石的縫隙及裂隙中，隨著水泥漿液的不斷注入，其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的頻率也在增加，由水泥各種成分所生成的膠凝膜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟z凝體，并不斷的增大、硬化，大大降低了巖體中的空隙度、提高了密度，在一定程度上，直接改變了巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，使巖體從當(dāng)前的含水層或透水層轉(zhuǎn)變?yōu)楦羲畬樱源藖?lái)堵塞地下水活動(dòng)通道，從而達(dá)到止水的目的。

2.2帷幕注漿止水施工工藝

（1）一般選取普通水泥或者超細(xì)水泥作為注漿的主要材料，該注漿材料的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：凝膠時(shí)間可任意調(diào)整；有效縮短地層里面漿液擴(kuò)散的距離；不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，避免其對(duì)地下水造成污染；和其它材料相比而言，其施工成本低，施工效果好。

（2）針對(duì)袖閥管部分，應(yīng)采取垂直后退的方式進(jìn)行分段注漿，并根據(jù)地質(zhì)的實(shí)際情況，來(lái)設(shè)定注漿參數(shù)，一般將止水帷幕自身的連續(xù)性及帷幕厚度的有效性作為標(biāo)準(zhǔn)。

（3）深基坑注漿施工應(yīng)采取適宜的施工設(shè)備，且保證操作工藝的方便性，盡量降低施工成本。

（4）施工人員應(yīng)按照相關(guān)的施工規(guī)范進(jìn)行施工，嚴(yán)禁違規(guī)操作，避免給工程造成不利影響。

（5）在施工過(guò)程中，可將深基坑的注漿段劃分為多個(gè)區(qū)域，并將其分別投入到施工設(shè)備中開(kāi)展施工作業(yè)，有利于縮短施工工期。

2.3注漿止水帷幕施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）需要借助地質(zhì)鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，通常會(huì)從地面的垂直地方開(kāi)始鉆孔，盡量提高鉆孔速度，一般其速度越高，鉆孔的可靠性就越大，從而對(duì)整個(gè)鉆孔的垂直度進(jìn)行有效控制。

（2）由于注漿需要分段進(jìn)行，因此，需要根據(jù)地層的實(shí)際情況來(lái)選擇注漿參數(shù)，以此來(lái)提高整個(gè)注漿施工的均一性，從而保障注漿施工的順利進(jìn)行。

（3）施工人員在注漿時(shí)應(yīng)嚴(yán)格做好定量和定壓工作，以此來(lái)保證整個(gè)注漿的施工效果，防止地表隆起。

3　工程實(shí)例

3.1工程水文地質(zhì)條件

某市地鐵A站臺(tái)處于市中心，周邊建筑物密集，交通系統(tǒng)較為復(fù)雜，該站臺(tái)最深基坑為32m，根據(jù)地質(zhì)勘察的相關(guān)資料顯示，該站臺(tái)所呈現(xiàn)的地貌形態(tài)為剝蝕殘丘，中夾山間沖洪積洼地，地面高程約27.10～34.00m，高差6.90m，地形整體呈現(xiàn)東低西高的特點(diǎn)。場(chǎng)地內(nèi)第4細(xì)軟土層呈透鏡狀體，厚度較小，強(qiáng)度較低；花崗巖殘積土和全強(qiáng)風(fēng)化巖遇水則會(huì)徹底崩解；基巖為微風(fēng)化巖，埋藏深度較大，層位分布較為穩(wěn)定，該基巖在受到構(gòu)造影響后，形成一定的風(fēng)化深槽，深40m，中微風(fēng)化巖的深度為43m。

相關(guān)的抽水試驗(yàn)表明該基坑地下水較為豐富，每天的出水量為500m3，且周邊建筑物具有明顯的沉降反應(yīng)，若采用強(qiáng)降地下水的方式來(lái)開(kāi)挖基坑，施工安全的風(fēng)險(xiǎn)較大。另外，花崗巖殘積土5H、6H層的滲水性較差，降水影響半徑僅有8～ 10m，并不符合基坑開(kāi)挖的相關(guān)要求。

3.2基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

圖1　地下連續(xù)墻示意圖

該站臺(tái)基坑深32m，主要采用1m后的連續(xù)墻作為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，連續(xù)墻接頭呈H形工字鋼，墻約深38m，連續(xù)墻底部位于7H層，而花崗巖風(fēng)化層處于7H、8H層，該地地下裂隙水的水壓差較高，且滲透系數(shù)較大。因此，在連續(xù)墻底部的7H層極易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，基坑開(kāi)挖可能會(huì)發(fā)生滲水現(xiàn)象，但由于連續(xù)墻的深度較深，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)連續(xù)墻的深度較深，不僅增加了工程造價(jià)，還增加了連續(xù)墻的施工難度。

3.3連續(xù)墻加帷幕注漿止水措施

為了避免基底出現(xiàn)滲水現(xiàn)象而危及基坑的開(kāi)挖安全，并對(duì)工程造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合考慮后，可采用連續(xù)墻結(jié)合帷幕注漿的方式，增加連續(xù)墻的寬度，即在連續(xù)墻外側(cè)設(shè)置兩排帷幕注漿孔，每個(gè)孔距為4m，排距為1m，并呈梅花形進(jìn)行布置。注漿范圍自連續(xù)墻底以上2m至不透水層1～1.5m。

3.4帷幕注漿工藝

圖2　注漿工藝流程示意圖

3.4.1注漿工藝流程

灌漿的施工工藝：利用金剛石鉆頭和合金鉆頭進(jìn)行鉆孔施工，確?？卓谑欠忾]的，并采用自上而下的方式進(jìn)行分段灌漿。灌漿的工藝流程：φ110mm三翼合金鉆頭開(kāi)孔約35m（其和連續(xù)墻搭接2m，或者孔深進(jìn)入7H）-洗孔注漿-埋PVC管，待凝-φ76mm鉆頭掃孔鉆孔約1～4m-灌漿-進(jìn)一步鉆孔灌漿-封孔。

3.4.2造孔技術(shù)的相關(guān)要求

造孔主要采用HGY-200C型回轉(zhuǎn)地質(zhì)鉆機(jī)及φ76mm、φ110mm合金或者金剛石鉆頭進(jìn)行鉆孔施工，開(kāi)孔φ110mm、終孔φ76mm；一般情況下，第一節(jié)鉆孔按照2m進(jìn)行施工，其它鉆孔按照3m進(jìn)行施工。另外，還應(yīng)將孔位偏差控制在0.1m范圍內(nèi)，孔斜率應(yīng)≤1%；在鉆孔施工過(guò)程中，主要采用泵量低、速度慢、低壓鉆進(jìn)，避免發(fā)生埋鉆和燒鉆現(xiàn)象，在鉆進(jìn)過(guò)程中，三翼鉆頭應(yīng)用巖心管作為導(dǎo)向，避免鉆孔傾斜。在鉆孔時(shí)，應(yīng)詳細(xì)記錄孔內(nèi)的具體情況，主要內(nèi)容包括：地質(zhì)的實(shí)際情況、各孔段水流的漏失情況、空洞等，并有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行集中處理。除此之外，在φ110mm鉆頭鉆進(jìn)完成后，應(yīng)進(jìn)行自流式灌漿，再下入PVC管；在對(duì)漿液進(jìn)行更換后，若其注入量還是很大，可在漿液中添加水泥重量3%的水玻璃，主要用來(lái)加快漿液的凝固速度，在水泥漿液初凝后才能進(jìn)行下一道施工工序。與此同時(shí)，還應(yīng)保證PVC孔口管的深度、垂直度。

3.4.3灌漿技術(shù)的相關(guān)要求

（1）孔口段灌注方法

孔口段主要采用自流式灌漿，漿液是水泥漿，在必要情況下還可添加水玻璃。

（2）孔口段以下部分的灌注方法

孔口段以下主要采用自上而下分段灌漿，并保證各分段的段長(zhǎng)為4.0m，根據(jù)灌漿段的實(shí)際情況，選擇代表性的孔做簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，在灌漿后掃孔到原來(lái)灌段的底部再進(jìn)行壓水試驗(yàn)，并對(duì)灌漿效果進(jìn)行檢查，特別是待凝灌段掃孔后，壓水試驗(yàn)壓力為該段灌漿壓力的80%。

若漏失情況較為嚴(yán)重的話，可采用水泥水玻璃漿實(shí)行自流式灌注，在水泥漿液初凝后，才可復(fù)灌。另外，采用孔內(nèi)循環(huán)的方式進(jìn)行灌漿，射漿管下至離孔底0.5m以內(nèi)；灌漿塞應(yīng)塞在已灌漿段底上50cm處，避免漏灌。

（3）漿液配比

注漿材料主要采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥。水泥漿液主要采用3：1、2：1、1：1.5、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1共7個(gè)比級(jí)。

3.5止水效果及經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)基坑開(kāi)挖之前的抽水試驗(yàn)及基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中的出水量對(duì)比進(jìn)行分析，帷幕注漿后基坑的出水量只有70m3/ d，和抽水試驗(yàn)的500m3/d相比，明顯減少，由此可見(jiàn)，注漿止水帷幕在深基坑止水中的顯著作用。

從經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)說(shuō)，該站臺(tái)注漿工程造價(jià)為350萬(wàn)元，若直接將連續(xù)墻加長(zhǎng)至不透水層，按照每幅連續(xù)墻10m進(jìn)行計(jì)算，預(yù)計(jì)工程造價(jià)需要增加650萬(wàn)元，共節(jié)約成本約300萬(wàn)元。

4　結(jié)語(yǔ)

總之，在對(duì)深基坑采取帷幕注漿止水技術(shù)時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)注漿過(guò)程中所出現(xiàn)地表變形情況的測(cè)量，通過(guò)選擇精密的水準(zhǔn)儀，安排專業(yè)人員對(duì)地表的變形情況進(jìn)行定期測(cè)量。通常在注漿的過(guò)程中，將地表隆起限值應(yīng)控制在3cm內(nèi)，以便更好的控制整個(gè)地表的隆起變形情況，不僅為整個(gè)工程的施工安全提供有力保障，還有利于保護(hù)周?chē)h(huán)境。

［1］楊將曉.帷幕注漿止水技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用［J］.建筑安全，2010（7）：41～42.

［2］王念國(guó).淺談深基坑施工中注漿止水帷幕技術(shù)的應(yīng)用［J］.中國(guó)科技博覽，2014（17）：99.

［3］李 輝，曹正軍.試論深基坑注漿止水帷幕施工方法［J］.美與時(shí)代·城市，2013（8）：34.

TU753

A

2095-2066（2016）26-0196-02

2016-8-10

李世忠（1968-），男，講師，本科，主要從事深基坑施工等工作。