梁學(xué)元

（珠海九洲置業(yè)開發(fā)有限公司 珠海519000）

0 前言

高壓旋噴樁是利用鉆機(jī)將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，將預(yù)先配制好的漿液通過高壓裝置使液流獲得巨大能量后，從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體，噴射過程中，鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌?，在土中形成一定直徑的柱狀固結(jié)體［1］。利用高壓旋噴樁形成的連續(xù)水泥固結(jié)體封堵支護(hù)樁之間的空隙，可實(shí)現(xiàn)基坑截水目的。高壓旋噴樁已廣泛應(yīng)用于基坑止水帷幕，其技術(shù)成熟、機(jī)械普遍，具有施工占地少、振動(dòng)小、成本低等優(yōu)勢(shì)［2］。

1 工藝性試樁的重要性和必要性

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程：JGJ 120-2012》［3］規(guī)定，高壓旋噴樁施工前需進(jìn)行工藝性試樁，試樁數(shù)量不少于3根，試樁目的是判斷施工機(jī)械的適用性，確定針對(duì)工程地質(zhì)施工所需的相關(guān)工藝性參數(shù)，如：鉆桿下沉和提升速度、噴漿壓力、水灰比、水泥摻入量等。地質(zhì)情況千變?nèi)f化，每個(gè)項(xiàng)目的地質(zhì)條件各不相同，尤其是淤泥、孤石、堅(jiān)硬巖層等都會(huì)對(duì)高壓旋噴樁的成樁質(zhì)量造成極大的影響。對(duì)于新項(xiàng)目，以往的施工經(jīng)驗(yàn)只能作為參考，不能一概而論地照搬使用。而且高壓旋噴樁的成樁位于地下，肉眼無法判斷質(zhì)量是否可行，唯有通過試樁和抽芯檢測(cè)才可判斷成樁質(zhì)量及施工工藝的成敗。如果沒有經(jīng)過試樁而盲目地大規(guī)模展開施工，待土方開挖后才發(fā)現(xiàn)成樁質(zhì)量差、基坑漏水嚴(yán)重等現(xiàn)狀，那么前期的高壓旋噴樁施工就會(huì)付諸東流，既造成工程浪費(fèi)，也拖延了施工工期［4］。由此可見工藝性試樁在工程實(shí)施中的重要性和必要性，下述工程實(shí)例展開討論。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某綜合體辦公樓地下設(shè)置4 層停車場(chǎng)，基坑開挖深度約為18.5 m，基坑周長(zhǎng)約476 m，基坑開挖面積約13 680 m2。支護(hù)樁采用φ 1 200@1 400 鉆孔灌注樁，樁間采用二重管高壓旋噴樁作為止水帷幕。根據(jù)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程（廣東省標(biāo)準(zhǔn)）：DBJ/T 15-20-2016》［5］和設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)目高壓旋噴樁的施工參數(shù)初定如下：采用P.C.42.5R 復(fù)合硅酸鹽水泥，每米水泥用量≥250 kg，水灰比1.0～1.5，噴漿壓力≥20 MPa，注漿管提升速度15 cm/min～20 cm/min，樁身垂直度偏差≤1%，樁位偏差≤20 mm。

2.2 試樁位置的選定

試樁目的是檢驗(yàn)施工參數(shù)對(duì)工程地質(zhì)的適用性，所以試樁位置的地質(zhì)情況必須具有代表性，能夠較為全面地反映出該場(chǎng)地的地質(zhì)特性。本項(xiàng)目試樁位置選定的原則為：

⑴選擇涵蓋所有地層的鉆孔位置。如JK20鉆孔，該位置包含了場(chǎng)地內(nèi)揭示的所有土層及巖層，能夠全面地了解到高壓旋噴樁在各個(gè)地層內(nèi)的施工效果。

⑵選擇對(duì)高壓旋噴樁成樁質(zhì)量影響較大的地層位置。例如孤石層，大部分屬于微風(fēng)化塊石，強(qiáng)度甚高，高壓旋噴樁在此地層內(nèi)難以鉆進(jìn)及噴漿，從而極大地影響到成樁質(zhì)量。JK9 鉆孔位置孤石層較多，且厚度大，因此選為試樁位置。

⑶選擇巖層埋深較淺的位置。本工程高壓旋噴樁樁長(zhǎng)約24 m，大部分樁進(jìn)入到強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，部分樁甚至進(jìn)入中風(fēng)化巖層?？辈靾?bào)告反映巖層裂縫較為發(fā)育，存在較豐富的裂縫水，而且水頭壓力大，能否利用高壓旋噴樁封堵巖層內(nèi)的裂縫，達(dá)至防水目的，這成為本工程防水的關(guān)鍵。經(jīng)分析，選擇巖層較淺的JK18鉆孔作為試樁位置。

JK9、JK18 和JK20 鉆孔柱狀圖如圖1 所示。由JK9 勘探孔可知地層內(nèi)存在孤石，灰白色，主要由長(zhǎng)石、石英及云母組成，屬微風(fēng)化巖石，強(qiáng)度高，RQD 較好。由JK20 勘探孔可知場(chǎng)地內(nèi)存在淤泥層，厚度約3.3 m，天然含水量高，孔隙比大，飽和狀態(tài)，流塑狀，具有壓縮性高、強(qiáng)度低等特點(diǎn)。

2.3 試樁情況分析及改進(jìn)措施

高壓旋噴樁一般采用每延米單價(jià)計(jì)算，當(dāng)機(jī)械和樁長(zhǎng)不變的情況下，每米的水泥用量成為造價(jià)高低的關(guān)鍵因素。由高壓旋噴樁的施工參數(shù)可知，水灰比、噴漿壓力和注漿管提升速度會(huì)影響到每米的水泥用量。如何保證成樁質(zhì)量的情況下有效控制好成本將成為重中之重，其關(guān)鍵是通過試樁找到最佳的施工參數(shù)。

本次試樁采用3根，施工技術(shù)參數(shù)如表1所示。

上述的試樁技術(shù)參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。在試樁過程中嚴(yán)控各個(gè)技術(shù)指標(biāo)，做好記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)分析并處理。3根試樁過程有如下異常情況，需引起重視，對(duì)大規(guī)模施工起指導(dǎo)性作用。

圖1 鉆孔柱狀圖Fig.1 Borehole Histogram

表1 試樁施工技術(shù)參數(shù)Tab.1 Comparison of Technical Indicators

2.3.1 鉆孔的垂直度控制

在孤石層較多的JK9 勘探孔位置鉆孔時(shí)，發(fā)現(xiàn)在孤石層范圍內(nèi)鉆頭阻力大，鉆進(jìn)艱難，而且鉆桿垂直度偏差過大，已超出1%的控制范圍。分析其原因，由于孤石為微風(fēng)化塊石，強(qiáng)度高，常規(guī)鉆頭難以開孔，在垂直壓力和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力作用下，鉆頭容易滑移，從而鉆桿傾斜。參考其它工程經(jīng)驗(yàn)，鉆頭改用鉆進(jìn)能力較強(qiáng)的高強(qiáng)度合金三角形鉆頭［2］（見圖2）。而且鉆頭在孤石層開孔過程中放慢鉆進(jìn)速度，避免高速容易造成鉆頭滑移。經(jīng)上述改進(jìn)，鉆頭較好地鉆穿孤石層，而且鉆桿垂直度得以控制。

圖2 改進(jìn)鉆頭Fig.2 Improve the Drill

2.3.2 旋噴注漿過程的冒漿問題

冒漿是指在旋噴注漿過程中往往會(huì)出現(xiàn)部分水泥漿液攜帶一定數(shù)量的土粒沿著注漿管管壁冒出地面，形成“冒漿”現(xiàn)象。冒漿量小于注漿量20%屬于正?，F(xiàn)象；若超過20%或者完全不冒漿，屬于異?，F(xiàn)象［6］。試樁過程中，從樁底開始旋噴注漿時(shí)，均發(fā)現(xiàn)孔口冒漿嚴(yán)重，已超出注漿量的20%。于是停止注漿，分析原因。經(jīng)查閱勘察資料，如JK18和JK20勘探孔位置，巖層埋深較淺，樁底位置均位于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖內(nèi)，巖芯強(qiáng)度較高，干鉆不易鉆進(jìn)，標(biāo)貫擊數(shù)大于70 擊。由此可判斷巖層屬于較硬巖，強(qiáng)度高，旋噴壓力難以將巖層打散讓漿液擴(kuò)散出去，故此大部分的漿液只有沿著注漿管從孔口冒出。針對(duì)此情況，采取如下改進(jìn)措施：在巖層范圍內(nèi)注漿前先把水泥漿改為高壓注水，旋噴壓力可提高至30 MPa，利用高壓水將巖層沖散，使得巖層內(nèi)空隙加大，然后再按照工藝參數(shù)旋噴注入水泥漿，這樣可避免大量的水泥漿由于冒漿而浪費(fèi)；同時(shí)適當(dāng)降低巖層內(nèi)的注漿管提升速度和回轉(zhuǎn)速度，讓水泥漿充分注入巖層的空隙內(nèi)，達(dá)至較好的止水效果。經(jīng)后期的鉆孔取芯，可見水泥塊連續(xù)完整，成樁質(zhì)量較好，現(xiàn)場(chǎng)取出芯樣照片如圖3所示。

圖3 取芯芯樣Fig.3 Core Samples

2.3.3 防止串孔的措施

高壓旋噴樁在鉆孔和噴漿過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和向外的壓力。若鄰近新施工的旋噴樁，其樁身水泥漿在凝結(jié)前會(huì)受到周邊的振動(dòng)和水壓力之影響而流失，從而造成樁身不連續(xù)或縮徑［7］，對(duì)于軟弱的淤泥層，情況更為嚴(yán)重。由JK20勘探孔的地質(zhì)資料可知本工程地層中存在淤泥層，呈飽和狀態(tài)，流塑狀，在振動(dòng)和水壓力作用下極容易產(chǎn)生土質(zhì)流動(dòng)，影響成樁質(zhì)量。為減輕對(duì)周邊樁的不利影響，施工時(shí)采取間隔3根樁跳打的措施，從后期取芯檢測(cè)結(jié)果來看，成樁質(zhì)量得到保證。

2.3.4 地下水對(duì)成樁的影響

由勘察報(bào)告可知本工程地下水豐富，水位較淺，粗砂層透水性強(qiáng)，強(qiáng)風(fēng)化層具有透水性，以潛流的方式排泄。對(duì)于地下水豐富的粗砂層不適宜采用三重管高壓旋噴樁，原因是噴射出來的水泥漿很快被噴出來的水以及地下水所稀釋，從而影響成樁效果［8］。故此，針對(duì)粗砂層的存在，本工程采用二重管高壓旋噴工藝，同時(shí)在旋噴樁施工期間禁止抽水或排水，避免地下水的流動(dòng)帶走未凝結(jié)的樁身水泥漿。

2.4 試樁成果

經(jīng)采取上述的施工改進(jìn)措施，3 根高壓旋噴樁成樁后進(jìn)行鉆孔取芯檢驗(yàn)，從成樁效果來看，3根樁其樁身連續(xù)性較好，成樁質(zhì)量理想。高壓旋噴樁的施工技術(shù)參數(shù)確定不僅要考慮質(zhì)量，同時(shí)要兼顧成本、工期、施工難易等［9］。綜合考慮各個(gè)因素，最終采取最佳的施工技術(shù)參數(shù)，即水灰比1.0，噴漿壓力20 MPa，鉆桿提升速度15 cm/min，實(shí)際的水泥用量約為275 kg/m。

3 結(jié)語

高壓旋噴樁的施工受地質(zhì)影響較大，尤其作為止水帷幕時(shí)，成樁質(zhì)量將直接關(guān)系到基坑的安全和施工工期。在正式大規(guī)模施工前進(jìn)行試樁是必不可少的，通過鉆孔取芯檢驗(yàn)各種工藝參數(shù)下的成樁質(zhì)量，可以有效地找到最佳施工參數(shù)。不僅保證質(zhì)量，同時(shí)降低成本、縮短工期，創(chuàng)造最大效益。