浅论高压旋喷防渗(桩)墙在基坑开挖中的运用

摘要：本文介绍太中银铁路吴堡黄河特大桥3#、4#、5#和6#墩承台基坑在黄河冲积沙层，亚沙层中施工开挖高压旋喷防渗（桩）墙的运用，采取高压旋喷防渗（桩）墙有效地处理了浸水的冲积沙层，亚沙层放坡开挖的边坡支护与透水防渗的问题，顺利的完成了软弱地基深基坑的承台开挖施工。此法对类似的施工有值的借鉴的意义，值的推广。

关键词：冲积沙层；亚沙层；基坑施工；高压旋喷防渗（桩）墙

Abstract: This paper introduces Taizhongyin Railway Wubao the Yellow River bridge3#,4#,5# and 6# pier foundation in the Yellow River alluvial sand, sand excavation and construction of jet grouting impervious wall ( pile ) application, take the high pressure jet grouting cut off wall ( pile ) are used to deal with the flooding of the alluvial sand, Asia sand excavation slope support and water seepage problem, the successful completion of the soft foundation of deep foundation pit excavation and construction of the pile caps. This method of similar construction has the reference value of the meaning, value promotion.

Key words: alluvial sand; sand pit construction; Asia; high pressure jet grouting impervious wall (pile)

中图分类号 :TV551.4文献标识码： A 文章编号：

1 绪论

基坑开挖常规的施工方法一般直接放坡开挖，浅水基坑施工一般充分利用枯水期水位低的特点，筑岛围堰变“水中施工”为“陆地施工”，尽量降低施工难度，加快施工进度。而吴堡黄河特大桥3#、4#、5#和6#墩承台基坑均在黄河冲积沙层，亚沙层透水层中开挖，且基坑底面（标高631.76）低于施工水位（639.5)约8米，因此基坑开挖的止水防渗与流沙支护成了基坑开挖的施工与技术关键，处理不当将会导致开挖失败，影响工期甚至造成伤亡事故。

高压旋喷桩施工技术是70年代日本首先提出，兴起于二十世纪七十年代,它是在静压灌浆的基础上，引进水力采煤技术而发展起来的，是利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆与土体混合形成强度较高的凝结桩体,借以达到加固地基和防渗的目的。实践证明高压旋喷桩对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的固结效果。高压旋喷注浆具有加固体强度高、加固质量均匀、加固体形状可控的特点,目前已成为国内外工程界普遍接受的、多用、高效的地基处理方法。

借鉴高压旋喷防渗（桩）墙有止水与支护的功能，本桥基坑开挖中巧妙而合理地应用高压旋喷防渗（桩）墙进行支护、防渗，然后放坡开挖承台基坑，成功完成了浸水的冲积沙层，亚沙层放坡开挖深基坑承台的施工。本文将着重介绍高压旋喷防渗（桩）墙在软弱地基深基坑开挖中的关键工艺的施工方法、关键工序的控制要点及具体运用。

2 工程概况

吴堡黄河特大桥为太中银铁路线上重点控制性工程之一，经山西省军渡村，横跨黄河进入陕西省吴堡县境内，东接柳林隧道出口，西连桥沟村中桥，全桥长866m，其中主桥长620.0m，为六跨（70+4×120+70）T型刚构连续梁。大桥3#、4#、6#墩位于黄河河滩，5#墩位于黄河河中施工水深约8米。其结构形式如下：

2.1施工方案

吴堡黄河特大桥3#、4#、5#和6#墩承台所处的地形地貌、地质情况、承台埋深和位置均不相同，所以承台施工工艺各有不同的特点。根据各墩承台地质情况，基坑开挖主要采取高压旋喷防渗（桩）墙与放坡开挖相结合方式进行，进入岩层后采取控制爆破清除基岩部分。3#墩拟采用直接放坡开挖结合高压旋喷防渗（桩）墙防渗的方式施工承台，4#～6#墩拟先进行筑岛围堰，再施工钻孔桩，以充分利用枯水期黄河水位低的特点，变“水中施工”为“陆地施工”，降低施工难度，保证施工进度。4#墩采取高压旋喷防渗（桩）墙进行防渗，然后放坡开挖承台基坑。5#墩由于施工场地较小，拟采用高压旋喷防渗（桩）墙作为防渗并加厚墙体作支护用，内侧插打钢板桩以加强开挖基坑的稳定性。6#墩拟采用排桩支护，排桩间接缝采用高压旋喷桩防渗。

2.2工程地质及开挖示意图

图2-1、3、6# 墩开挖断面图(单位：m)

图2-2、4# 墩开挖断面图(单位：m)

图2-3 5# 墩开挖断面图(单位：m)

为减少围堰方量，降低成本，保证施工进度， 5# 墩拟采用高压旋喷防渗（桩）墙与钢板桩支护结合的垂直开挖方式。其中主要考虑高压旋喷防渗（桩）墙的防渗止水，为减少钢板桩的支护用钢量，综合考虑后决定充分考虑高压旋喷防渗（桩）墙的自稳能力，设计其结构尺寸保证受力并进行稳定性验算。

2.3地下水

主墩处于河滩及河中心，均为透水沙层，开挖过程中水位与黄河水形成互补关系，若不合理有效的处理基坑开挖中的渗（透）水问题，渗（透）水量将无法估量，严重将可能产生涌沙现象，给施工带来几乎无法克服的困难。

3 高压旋喷防渗（桩）墙施工

3.1高压旋喷设备

高压旋喷防渗（桩）墙的施工设备较简单，一般配备：

空压机（清理管道）、高压压浆泵、地质钻机、拌浆机，即可满足一般技术要求的施工。

3.2 高压旋喷防渗（桩）墙形成机理

高压旋喷注浆法始创于日本，它是在化学注浆法的基础上，采用高压水射流切割技术而发展起来的。高压喷射注浆就是利用钻机钻孔，钻机钻至施工设计标高，把带有喷嘴的注浆管接至土层的预定位置后，以高压设备旋转并提升钻头，随着钻头的旋转与提升用钻头的高压旋喷嘴使混合水泥浆成为20Mpa以上的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击切割土体。当能量、速度呈脉动状的喷射动压超过土体结构强度时，高压水泥混合浆液便切割土体，部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆体与土体搅拌混合经过一系列的物理化学反应浆液凝固，固结形成圆柱桩桩体从而达到防渗止水、加厚墙体支护的作用，在土中形成一个固结体与桩间土一起构成复合结构，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。

3.3高压旋喷防渗（桩）墙施工指导参数

通过参考高压旋喷防渗试验围井成果总结的旋喷施工参数，高压旋喷防渗（桩）墙的施工参数初步按下表取值：