长螺旋高压旋喷止水帷幕咬合桩在深基坑支护中应用论文

长螺旋高压旋喷止水帷幕咬合桩在深基坑支护中的应用

摘要：深基坑支护中，经常用到止水帷幕处理地下水的情况，本文主要结合长螺旋高压旋喷止水帷幕咬合桩在北京清华大学综合科研楼一期1号楼基坑工程中的应用情况，着重介绍了长螺旋高压旋喷止水帷幕咬合桩工技术的方法和工艺，以及施工中应注意的问题和控制措施。为类似的止水帷幕的基坑工程施工提供参考。 关键字：长螺旋高压旋喷；止水帷幕；咬合桩；深基坑支护 中图分类号： q939 文献标识码： a 文章编号： 引言

地下水的存在对基坑工程会产生不利影响，地下水的渗透破坏常常可以酿成灾难性后果，因此如何处理地下水是基坑支护设计和施工的关键，止水帷幕能很好的解决这一问题。长螺旋高压旋喷搅拌桩技术是一种近几年应用广泛的新型止水帷幕技术,采用改装的长螺旋钻机在机械搅拌土体的同时进行高压喷射水泥浆形成桩体。通过旋喷搅拌桩和护坡桩之间相互搭接，形成一道连续的止水帷幕，来隔断地下水进入施工区域，保证基础施工的顺利进行。 1、工程概况

本工程场地位于北京市海淀区清华大学校内，南侧紧邻正在建设中的清华大学综合科研楼一期2号楼，东侧紧邻市政财经东路，西侧紧邻清华大学印刷厂。拟建建筑南、北高层部分地上10层，地下3层；中间部分东侧地上2层，其余为纯地下部分，整个建筑为同一底板；总用地面积8717平方米，总建筑面积约45450平方

米，建筑高度45.0米。本工程设计±0.00=48.10m，基础底标高为-14.01m，埋深约13.86米；框架剪力墙，筏板+基础梁，基坑支护设计开挖后预留施工肥槽0.8m。基坑平面图如图1所示。 2、工程地质及水文条件 2.1拟建场区工程地质条件

本工程按地层沉积年代、成因类型，将本工程场地内的土层分为人工堆积层和第四纪沉积层二大类，并按地层岩性及物理力学性质，进一步划分为8个大层及亚层，各层岩性及物理性质下表所示。

2.2地下水的分布

根据勘察报告，本场地在35m深度范围内存在2层地下水。 第一层为潜水，地下水稳定水位埋深为4.80m～7.00m，水位标高为41.31m～43.30m。

第二层为微承压水，主要含水层为卵石⑥层，地下水稳定水位埋深为21.20～23.40m，水位标高为24.34～26.82m。以大气降水入渗、地下水侧向迳流补给，蒸发及地下水侧向迳流排泄。 2.3地下水对拟建工程的影响

本工程竖向荷载大，场区地下水历史水位，设防水位与地下水分布条件的最终确定将涉及本工程的防渗设计、地下室外墙承载能力验算以及基础抗浮稳定性的验算。因此，应高度重视基础抗浮稳定性问题及地下水压力作用下地下室外墙和基础底板的承载力问题。

3、止水帷幕方案设计

影响本工程基础施工的地下水为第一层潜水，在综合考虑现场条件、经济、技术与环境保护等各方面因素的前提下，针对本工程基坑止水帷幕工程的设计拟采用长螺旋高压旋喷止水帷幕咬合成墙的形式，止水帷幕布置在护坡桩中心线以外，沿基坑四周均匀连续布置。护坡桩支护范围内，采用桩间旋喷桩与护坡桩咬合成墙，止水帷幕顶标高-2.65m，底标高-17.01m，有效深度14.36m，孔间距1.60m。采用高压旋喷桩与护坡桩相连接形成联合止水帷幕，高压旋喷桩桩位布置在护坡桩轴线上，沿基坑边缘展开，桩间止水帷幕图如图所示

对于基坑内部的地下水，拟在基坑内布置9口疏干井，疏干井深19m,直径600mm。在疏干基坑内土体的同时，与止水帷幕联合作用，形成封闭环以达到隔断地下水补给的目的。

考虑到后续锚索的施工难度，以及防止因锚索施工对止水帷幕造成脆性开裂的破坏，旋喷桩水泥浆液的水灰比宜为1：1，材料采用p.o 32.5水泥，同时使用“柔性材料”，在水泥浆液中掺入10～20%的膨润土(占水泥重量的百分比)与2～4%的水玻璃，在提高止水帷幕抗渗性的同时使止水帷幕成为相对柔性的抗渗体。 4、止水帷幕施工 4.1 主要技术参数

依据本工程的实际特点采用的是“四旋三定，上下7遍”的喷

射方法，喷射压力不少于20mpa，通过试桩确定施工时的工艺参数为：水泥浆p≥25-30mpa，q≥50l/min，水泥浆密度ρ≥1.45g/cm3，提升速度50～70cm/min，搅拌喷射遍数3~4遍。 4.2施工技术要求

（1）钻机就位时机座要平稳，喷嘴要与孔位对正，倾角与设计误差一般不大于0.50。

（2）搅拌喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好，通道和喷嘴内不得有杂物。

（3）成桩的过程中，桩机操作人员和拌浆施工人员保持密切联系，保证喷浆是连续供浆，因故需要停浆时立刻通知桩机操作人员，为防止断桩应将钻头下沉至停浆位置以下0.5m，待恢复供浆时再继续喷浆搅拌施工。因故停机超过3h，则需拆除输浆管彻底清洗管路。 （4）根据施工设计控制喷射技术参数注意冒浆情况的观察，并做好记录。

（5）喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。 4.3 长螺旋高压旋喷常见问题的预防与处理措施 （1）喷嘴或管路被堵塞，表现是压力骤然上升。 防治措施：

① 在高压泵和注浆泵的吸水管进口和水泥浆储备箱中都设置

过滤网，并经常清理。高压水泵的滤网筛孔规格以1mm左右为宜。注浆泵和水泥浆储备箱的滤网规格以2mm左右为宜，筛网的面积不要过小。

② 若喷射过程出现水泥供不应求时，应将注浆管提升一段距离，抽送清水将管道中的水泥浆顶出喷头后再停泵。 ③ 喷射结束后，按要求做好各系统的清理工作。 （2）高压泵排量达不到要求或压力上不去。处理办法是： ① 检查阀、活塞缸套等零件，磨损大的及时更换；有杂物影响阀关闭时，要清理。

② 检查管道是否畅通，是否漏气，避免吸入空气，尽量减少管道的流动阻力。

③ 检查活塞每分钟的往复次数是否达到要求，消除转动系统中的打滑现象。

④ 检查安全阀、高压管路，消除泄漏。

⑤ 检查喷嘴直径是否符合要求，更换过度磨损的喷嘴。 5、应用效果分析

本工程止水帷幕总体来讲施工质量合格，基坑开挖后发现，旋喷桩与护坡桩咬合紧密，有效的阻止了外侧水的进入，基坑内的疏干井抽降了坑内地下水，保证了基坑开挖和其它施工的干槽作业的顺利进行，达到了预期的止水效果，如下图。此外经过雨季施工，经第三方对基坑的水平位移及沉降观测，数据均在受控范围内，与校园内别的工程对比优势明显，收到甲方规划处领导的肯定。

6、结语

从本工程的应用情况来看，在周围建筑物沉降要求高、地下水丰富的深基坑工程中，采用长螺旋高压旋喷与护坡桩咬合形成止水帷幕体系是可行的。

（1）旋喷桩长度大于10m 时,旋喷桩末端质量较差,应适当增加旋喷时间和旋喷注浆压力,并尽可能将旋喷桩伸入不透水层里。 （2）每次施工前必须适当调节钻杆，把钻杆垂直度误差控制在0.5%内, 止水帷幕桩位应位于两侧护坡桩中心连线之中点上，且偏差不得大于20mm，用全站仪较方便。

（3）在基坑内设置一定数量的疏干井，能有效降低基坑内的地下水位，保证基坑内的干燥作业，对相关的基坑内施工提供了有利的作业条件。 参考文献

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［2］龚晓南．深基坑工程设计施工手册[s]．北京：中国建筑工业出版社，1998．

［3］刘建航，侯学渊．基坑工程手册[m]．北京：中国建筑工业出版社吴盛斌.

［4］长螺旋喷搅水泥土桩帷幕技术的研究与应用［d］. 中国地质大学( 北京) 博士学位论文，2009.

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