三管法高压摆喷桩在深基坑止水帷幕中的应用

摘要：高压喷射灌浆技术由来已久，按工法高喷灌浆可分为单管法、二管法、三管法等几种方法，它们各有特点，根据工程要求和土质条件选用。目前，单管法和二管法在深基坑止水帷幕中应用较为广泛，三管法在水利工程堤坝防渗加固方面技术成熟。我公司因地制宜，大胆引用三管法使用水位较高的开封市某深基坑工程，取得了良好的经济和技术效果。

关键词：止水帷幕、三管法、深基坑

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

工程概况

河南煤业化工集团科技研发中心项目，位于开封新区郑开大道北、第一大街与第三大街之间。工程基坑大致呈长方形，平面尺寸475m×120m，基坑深度为9.8m-15.3m，因基坑底标高不同，坑底局部高差7.5m、4.0m。

二、工程地质和水文条件

根据岩土工程勘察报告，场地范围内地质条件依次为：

（1）细砂：平均层顶高程0.03，平均层厚2.26m。黄褐色，松散-稍密，湿-饱和。

（2）粉土：平均层顶高程-2.23，平均层厚1.20m。黄褐色-灰褐色，稍密，很湿。夹有铁质斑纹等，干强度低，韧性低，无光泽，摇震反应迅速。

（3）粉质粘土：平均层顶高程-3.41，平均层厚1.65m。灰褐色，流-软塑状。偶见碎砖瓦块及腐植质等，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等。局部夹稍密状态的粉土薄层或透镜体。

（4）粉土：平均层顶高程-5.06；层厚0.40-2.10m，平均层厚1.14m。黄褐色，中密为主，湿。砂感，较纯净，干强度低，韧性低，无光泽，摇震反应迅速。

（5）粉质粘土：平均层顶高程-6.20，平均层厚1.94m。棕红色-黄褐色，软塑状。切面光滑，干强度中等，韧性中等。

（6）粉土：平均层顶高程-8.14，平均层厚1.96m。黄褐色，稍-中密，湿。较纯净，干强度低，韧性低，无光泽，摇震反应迅速。

（7）粉土：平均层顶高程-10.10，平均层厚1.98m。灰褐色，稍密，很湿。见少量碎砖块、瓷块等，稍粘，干强度低，韧性低，无光泽，摇震反应迅速。

（8）粉质粘土：平均层顶高程-12.07，平均层厚2.01m。灰褐色为主，局部灰黑色，软塑状。含腐植质、螺壳碎片等，干强度中等，韧性中等，切面光滑。

（9）粉质粘土：平均层顶高程-14.10，平均层厚1.68m。黄褐色-棕黄色，可塑状。夹有铁锈斑纹及钙质结核和螺壳碎片等，干强度中等，韧性中等，切面稍光滑。

（10）粉土：平均层顶高程-15.60，平均层厚1.73m。黄褐色，中密，湿。含铁质斑纹及少量钙质结核等，干强度低，韧性低，无光泽，摇震反应较迅速。

初见地下水位埋深1.0m左右，稳定地下水位埋深2.5m左右，属第四系松散岩类孔隙潜水，地下水的补给主要为大气降水，水位随季节有一定波动，年变化幅度1.0m-2.0m。

三、止水帷幕设计

本基坑分区段采用桩锚联合支护，基坑西侧较浅部位采用桩径700mm钻孔灌注桩，桩间距1600mm，其余部位采用直径900mm的钻孔灌注桩，桩间距1500mm。

考虑场地地层岩性，地下水位高程及支护形式，本工程止水帷幕设计方案如下：

高压摆喷桩用在两根支护桩间布孔，成型后为半圆形，直径1200mm，与支护桩咬合。桩长10.5-12米，总桩数约779根，桩顶标高为-7.20米；

注浆材料采用PC32.5号水泥，水灰比控制在1.5：1，注浆水泥总用量为380Kg/m。

四、工艺流程及施工参数

1.工艺流程

平整场地、测量放线开挖道沟桩机就位钻孔至设计标高摆喷注浆摆喷结束成桩返浆回灌冲洗。

2.施工工艺参数

针对本工程的试喷情况，结合以往同地层的施工经验，本工程采

用如下参数：水压34-36MPa，流量75L/min；空气压力0.5～0.7MPa，流量800～1200L/min；水泥浆压力0.2～1.0MPa，流量60-80L/min，比 重1.5～1.7g/cm3；提升速度10～14cm/min；摆动速度10～14r/min。

五、施工方法

根据现场实际情况、电力条件，本工程组织4台止水帷幕钻机分段施工。

1.平整场地、测量放线

施工前先进行场地平整，以确保钻机平稳及成桩质量。由测量员按设计图纸要求，在施工场地测量，确定每根摆喷桩的位置。

2.开挖道沟

沿支护桩边线开挖一条排浆沟，排浆沟根据施工实际要求设定，一般为宽0.8m，深0.5m。道沟长度根据施工进度分段进行。

3.地质钻机就位

将钻机移到测定的桩位上，使钻头对准桩位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，以确保摆喷桩位不偏离中心线。桩机就位后，进行垂直度校正，保证垂直度误差不超过1%。

4.钻进成孔

（1）在已布设的孔位上进行造孔，孔位偏差不大于5cm；开钻前用水平尺调平钻机，每钻进5米测量钻机水平一次。

（2）钻孔采用湿钻，钻孔直径＞Φ110mm；

（3）实际孔深应大于设计孔深0.3m。

5.拌制水泥浆

水泥浆液的水灰比控制在1.5：1，水泥搅拌时间不少于3分钟，滤浆后倒入集料池中，随后不断的搅拌，防止水泥离析。

6.喷射注浆

旋喷桩机移机就位后垫牢底座并将喷灌钻杆（注浆管）调整至垂直位置，下放钻杆至设计深度。准备就绪后钻机机台给泵送站发出指示，首先泵送高压水射流同时开启空压机输送气流，接着开始泵送浆液，等浆液泵送至旋喷钻机孔底位置后开始提钻，水压、浆压、气压、钻杆的提升速度及旋转速度严格按设计及工艺标准执行，每次钻杆接卸或停止喷灌，恢复喷灌时应搭接≥0.5m，孔底及孔口还应复喷以保证桩身完整。

第一次喷射结束后，将注浆管下至基坑底0.5m，不喷射水，仅喷射水泥浆和高压气体，以20cm/min的速度提升，自下而上进行复喷。以增加止水帷幕强度。

7.清洗

喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆，通常将浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管以及软管内的浆液全部排除。摆喷注浆产生的废浆，排至废浆池硬化后及时外运。

质量保证措施

1.建立高效、有序的现场指挥机构，严格按施工设计图纸、施工规范进行施工，科学管理，确保施工质量。

2.施工班前进行设备检查，确保设备工况正常，当设备不正常时禁止施工作业。

3.摆喷施工前，将钻架安放平稳牢固，定位准确，喷射管倾斜度不大于0.5%，桩心偏差不大于3cm。

4.土质情况、喷注压力、提升与旋转速度对成桩质量有较大的影响，当土体粘性较大时，要及时注意调控，加大注浆压力、使用大直径喷嘴、加大流量、降低提升速度或进行复喷，确保桩径。

5. 水泥采用标号P.C32.5号水泥，施工现场应做好水泥材料的防雨、防潮，发现变质、结硬的水泥不得使用，摆喷过程中，搅拌时间超过8个小时的水泥浆液不得使用。

6.摆喷施工时，应先喷浆，而后才旋转和提升摆喷钻杆。在摆喷过程中，如因机械故障中断摆喷时，应重新钻至桩底设计标高并重新摆喷。

六、效果检查

目前，该工程已经进行筏板施工，止水帷幕桩强度达到设计要求，与支护桩咬合良好。止水效果完全满足施工要求。

七、结束语

三管法高压摆喷钻机可以根据喷嘴的角度，产生不同的桩型，灵活性强。在深基坑止水帷幕中具有广泛的适应性。止水帷幕作为支护、降水工程的一部分，是本工程的重点和难点所在。三管法摆喷桩在本工程中克服克服丰富地下水影响，在粉质粘土层和砂层成功运用，也将为今后的类似工程的施工起到一定的借鉴作用。