王海俊 趙永強(qiáng) 楊 栓

1. 上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200002；2. 上海城市非開挖建造工程技術(shù)研究中心 上海 200002

軟土地區(qū)在深基坑工程開挖過程中，通常需要進(jìn)行降承壓水作業(yè)，以確?；影踩?。但是降水作業(yè)有可能造成周邊環(huán)境的水位下降，引起附近建筑物沉降等負(fù)面影響，因此在環(huán)境保護(hù)等級較高的情況下，一般要求基坑圍護(hù)體系能夠在豎向上隔斷承壓水層，阻止基坑內(nèi)外地下水的連通，從而避免坑內(nèi)降水對周邊環(huán)境造成影響。

然而在某些特殊工況下，現(xiàn)場條件導(dǎo)致圍護(hù)體系無法徹底隔斷承壓水層，基坑開挖深度又要求必須進(jìn)行降水作業(yè)時(shí)，基坑安全要求同周邊環(huán)境保護(hù)要求之間就產(chǎn)生了矛盾，給現(xiàn)場施工帶來困難[1-2]。

本文將針對上述情況介紹一種運(yùn)用超高壓噴射攪拌成樁工法（N-JET工法）水平隔斷承壓水的施工技術(shù)，為深基坑施工提供新的技術(shù)方案。

1 工程背景

上海市軌交14號線歇浦路站為地下3層島式車站，位于浦東大道路與羅山路路口，沿浦東大道敷設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度為22.43 m，端頭井處開挖深度為24.23 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻圍護(hù)，內(nèi)支撐采用鋼支撐和鋼筋混凝土支撐。工程難點(diǎn)在于歇浦路站主體基坑位于楊浦大橋下方，具體位置如圖1所示。

圖1 工程總平面示意

歇浦路站主體中坑基坑保護(hù)等級為一級。根據(jù)相關(guān)資料和現(xiàn)場調(diào)查，主體中坑周邊建筑物主要有9層祥和大廈、東北側(cè)新建治超站、西北側(cè)在建歇浦路站主變電站以及南北兩側(cè)的楊浦大橋引橋樁基礎(chǔ)，均距離本工程基坑外側(cè)邊線在開挖深度2倍范圍以內(nèi)，周邊環(huán)境要求較嚴(yán)格。

擬建場地分布有第⑦層砂質(zhì)粉土、粉砂，第⑦層為上海地區(qū)第一承壓水含水層，且與第⑨層上海地區(qū)第二承壓水含水層連通。根據(jù)承壓水分析，基坑開挖至22.43 m時(shí)覆土壓力不滿足抗突涌要求，須進(jìn)行降承壓水。由于本工程位于楊浦大橋下方，綜合考慮環(huán)境限高及楊浦大橋基礎(chǔ)保護(hù)因素，本工程地下連續(xù)墻深度取55 m，未能隔斷承壓水層。因此如進(jìn)行坑內(nèi)降水作業(yè)將造成坑外的地下水位下降，進(jìn)而引起建筑物的沉降。

為保護(hù)周邊環(huán)境，本工程采用N-JET工法在基坑內(nèi)進(jìn)行噴漿作業(yè)，在⑦2層位置形成1道水平隔水層，隔斷⑦層同⑨層之間的承壓水聯(lián)系。

2 N-JET工法工藝簡介

2.1 工作原理

N-JET工法是通過鉆管（桿）連接特殊噴漿裝置（鉆頭）全方位旋轉(zhuǎn)或角度旋轉(zhuǎn)、向上提升、變換提升等方法結(jié)合多噴嘴多角度噴射切削土體（水平噴射角度0°～360°、垂直噴射角度自由設(shè)定），通過水泥漿液的高壓噴射切削土體，將切削土體與漿液混合攪拌，進(jìn)行土體置換，凝固后可形成圓形、扇形、網(wǎng)格狀圓形、網(wǎng)格狀扇形的樁體形狀。N-JET設(shè)備如圖2所示。N-JET工法對周邊擾動微小，特別是對復(fù)雜敏感地質(zhì)成樁（墻）、止水帷幕及加固效果很好，是目前世界上能施工直徑和深度最大的、最先進(jìn)的旋噴工藝。

圖2 N-JET設(shè)備示意

2.2 N-JET工法優(yōu)勢分析

1）成樁速度快、質(zhì)量好、材料使用少；噴氣、噴漿的結(jié)合及交叉噴射攪拌提高效率，從而縮短施工時(shí)間，使施工過程中水泥的使用量和排漿量減少。

2）成樁的多樣性，加固的樁體形狀有圓形、扇形、網(wǎng)格狀、自由組合等類型。

3）經(jīng)濟(jì)性好，可適應(yīng)各種復(fù)雜地質(zhì)。施工時(shí)間、水泥使用量、排泥量的減少，使施工成本下降。

4）可實(shí)現(xiàn)大深度地基的改良，深度可達(dá)120 m，樁徑大、質(zhì)量好。

3 N-JET作業(yè)情況

3.1 成樁概況

本工程施工的N-JET封底止水樁樁徑2 400 mm，間距1 400 mm，與地下連續(xù)墻搭接不小于800 mm，加固噴漿范圍48～52 m（⑦2層），平面覆蓋整個(gè)基坑內(nèi)?；觾?nèi)有立柱樁時(shí)，為確保與立柱樁的搭接，樁周布置3根樁，N-JET工法樁與灌注樁間中心間距900 mm，整個(gè)基坑共施工N-JET工法樁703根。

3.2 技術(shù)參數(shù)

噴漿壓力采用40 MPa±2 MPa，氣壓1.05～1.20 MPa，水泥摻量大于40%，水灰比1∶1，漿液流量115～130 L/min，氣流量3～7 m3/min，提升速度25 mm/min，轉(zhuǎn)速2～3 r/min。

3.3 工藝流程

3.3.1 引孔鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位后，對樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平、對中，調(diào)整樁機(jī)的垂直度，保證鉆桿中心與樁位中心一致，偏差應(yīng)在10 mm以內(nèi)，鉆孔垂直度誤差小于0.4%；鉆孔前應(yīng)調(diào)試泥漿泵，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；校驗(yàn)鉆桿長度，并用紅油漆在鉆塔旁標(biāo)注深度線，確保孔底標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)深度，引孔深度比設(shè)計(jì)深度略深50～100 cm。

3.3.2 引孔鉆進(jìn)

鉆機(jī)施工前，在鉆孔機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，開始引孔鉆進(jìn)。鉆孔過程中要詳細(xì)記錄好鉆桿節(jié)數(shù)，保證鉆孔深度的準(zhǔn)確，引孔過程中需加強(qiáng)泥漿護(hù)壁，在泥漿中加入適量膨潤土，確保引孔結(jié)束后孔內(nèi)無沉渣。

引孔采用直徑為180～220 mm的鉆頭，考慮到本工程的施工深度達(dá)53 m，為確保噴漿桿順利下放，本工程擬定引孔直徑220 mm。為防止旋噴施工期間出現(xiàn)穿孔，引孔及旋噴噴漿時(shí)需有一定的間距，以間隔3～4個(gè)孔位施工為宜，或等鄰樁達(dá)到原始土強(qiáng)度后（砂層一般1～2 d），再進(jìn)行施工。

3.3.3 引孔垂直度的控制

引孔垂直度是控制旋噴樁偏差的關(guān)鍵，引孔必須滿足垂直度偏差0.4%的要求，在保證樁徑的情況下，最小垂直度要求不小于1/150。在引孔過程中需確保鉆機(jī)水平狀態(tài)及鉆桿垂直，引孔采用導(dǎo)向鉆頭，經(jīng)常檢查鉆桿垂直度。當(dāng)鉆桿垂直度偏差過大時(shí)，上提鉆桿至垂直度較好部位開始掃孔，無法掃孔時(shí)需回填后重新引孔，并需對引孔的垂直度進(jìn)行抽檢。

3.3.4 噴射鉆機(jī)就位下放鉆桿

引孔至設(shè)計(jì)深度后，移除引孔鉆機(jī)，將N-JET工法樁鉆機(jī)就位對中，并調(diào)整水平度，逐節(jié)下放鉆桿至設(shè)計(jì)標(biāo)高。下放每節(jié)鉆桿需檢查鉆桿的密封件是否完好，密封件有磨損的應(yīng)及時(shí)更換。

3.3.5 噴射

鉆桿下至設(shè)計(jì)標(biāo)高后（噴嘴部位），開始噴漿，噴漿時(shí)采用超高壓噴射，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)60 s以上，待孔口冒漿正常后再開始旋噴提升。

3.3.6 旋噴提升

開啟高壓噴射泵后，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，噴漿后再逐漸提升旋噴管，以防扭斷旋噴管。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)生故障時(shí)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)增加噴射時(shí)間。

3.3.7 鉆機(jī)移位

為確保樁頂標(biāo)高及質(zhì)量，噴嘴提升至樁頂標(biāo)高以上100 mm后停止噴射，繼續(xù)提升鉆桿噴射漿液，漿液噴嘴提升到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上100 mm時(shí)停止旋噴，提升鉆桿逐節(jié)拆除，清洗鉆桿、注漿泵及輸送管道，然后將鉆機(jī)移位至下一孔。

3.4 驗(yàn)收情況

N-JET施工完成28 d后，按施工孔數(shù)的1%，并不小于5個(gè)點(diǎn)的要求，對N-JET樁進(jìn)行了鉆孔取芯，共取芯樣8組。通過檢查內(nèi)部樁體的均勻程度及其抗?jié)B能力，加固土體28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.5 MPa。

4 基坑開挖數(shù)據(jù)分析

針對⑦層，經(jīng)驗(yàn)算，基坑臨界開挖標(biāo)高為－11.74 m（第5道支撐以下即需開啟降壓井）?；觾?nèi)降壓井于2019年11月29日開始運(yùn)行，至12月17日共計(jì)開啟1口降壓井，降壓井平均單井出水量約1.4 m3/h?；涌油忉槍Β邔庸灿?jì)布置4口水位觀測井，降壓期間實(shí)測各觀測井最大水位降深為0.11～0.18 m。

通過分析本工程單井出水量及各坑外觀測井最大水位降深數(shù)據(jù)，可證明坑內(nèi)降水作業(yè)期間坑外水位未受影響。說明采用的N-JET水平封底效果明顯，有效隔斷了坑底以下承壓水的水平向補(bǔ)給，使得坑外承壓水幾乎不受降水影響，對周邊建筑物，特別是楊浦大橋起到了很好的保護(hù)?；邮┕ね戤吅蟊O(jiān)測數(shù)據(jù)顯示基坑開挖對周邊環(huán)境造成的影響有限，滿足設(shè)計(jì)提出的保護(hù)條件。

5 結(jié)語

在現(xiàn)場條件限制導(dǎo)致圍護(hù)體系無法徹底隔斷承壓水層，基坑開挖深度又要求必須進(jìn)行降水作業(yè)的情況下，通過采用N-JET工法噴漿在基坑內(nèi)形成一道水平封底，有效隔斷了坑底以下承壓水的水平向補(bǔ)給，使得坑內(nèi)降水不再對坑外水位造成影響。該技術(shù)在深基坑工程周邊環(huán)境的保護(hù)方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值，望能為相關(guān)工程提供借鑒。