施利斌，施振東，李淳學(xué)，竹 相

（1.浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，杭州 310014；2.中鐵十六局北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 100018）

某工程超深旋噴樁止水帷幕的質(zhì)量檢測(cè)

施利斌1，施振東2，李淳學(xué)1，竹 相1

（1.浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，杭州 310014；2.中鐵十六局北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 100018）

旋噴樁止水帷幕質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到深基坑工程能否順利地施工開(kāi)挖，然而旋噴樁止水帷幕的質(zhì)量檢測(cè)卻是深基坑工程中的一個(gè)重要難題。今以某工程為例，通過(guò)對(duì)實(shí)際工程地質(zhì)情況及支護(hù)情況的說(shuō)明，提出超深旋噴樁止水帷幕的鉆孔取芯及深井抽水試驗(yàn)相結(jié)合的檢驗(yàn)方法，探討如何方便有效地進(jìn)行超深旋噴樁止水帷幕的質(zhì)量檢測(cè)，以便對(duì)以后類似的超深基坑工程提供施工質(zhì)量檢查方法及經(jīng)驗(yàn)。

旋噴樁；止水帷幕；質(zhì)量檢測(cè)

在深基坑工程中存在的承壓水對(duì)基坑的危害巨大，由于承壓水的存在，深基坑開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生突涌，導(dǎo)致基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞、基坑的坍塌、基坑周圍土體下沉、危害周圍建筑物等諸多嚴(yán)重后果。因此，作為隔斷承壓水的旋噴樁止水帷幕的質(zhì)量檢測(cè)尤為重要，而如何方便有效地進(jìn)行旋噴樁止水帷幕檢測(cè)卻是深基坑工程的一個(gè)重要技術(shù)難題[1-2]。

對(duì)旋噴樁止水帷幕的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)有很多方法，如瑞利波法、高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)法、淺層地震法、工程CT法、垂直反射法、聲波透射法、跨孔法等，這些方法都是物理波探測(cè)法，對(duì)于淺層介質(zhì)均能夠比較好地根據(jù)波形的變化判斷出介質(zhì)的完整性。但隨著深度的增加，波的能量衰減非常迅速，導(dǎo)致在深層地基中很難分辨出波參數(shù)的變化。因此，最直接和直觀的方法還是鉆孔取芯方法，再結(jié)合降水試驗(yàn)進(jìn)行判斷。

1 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1.1 工程地質(zhì)條件

以福建某工程為例，擬建場(chǎng)地屬濱岸相沉積地貌，原被海水覆蓋，現(xiàn)經(jīng)修筑海堤及大面積填方后為陸地。場(chǎng)地現(xiàn)地形標(biāo)高在4.81～6.01 m，平均為5.31 m（以勘探孔孔口標(biāo)高計(jì)）。

地質(zhì)巖性構(gòu)成與特征：根據(jù)巖土工程勘察結(jié)果，擬建場(chǎng)地內(nèi)分布的主要地層有人工填積層、第四系全新統(tǒng)長(zhǎng)樂(lè)組海積層、第四系全新統(tǒng)東山組海積層、第四系上更新統(tǒng)龍海組沖洪積層，燕山期侵入花崗巖層。各地層具體情況如表1所示。

表1 工程地質(zhì)情況Table 1 Engineering geological conditions

1.2 水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地內(nèi)地下水主要分為上部滯水和承壓水2種類型。

1.2.1 上部滯水

主要賦存于填土層之中，大氣降水滲入為其主要補(bǔ)給來(lái)源，勘察期間測(cè)得其穩(wěn)定水位埋深為0.20～1.40 m，相當(dāng)于1985國(guó)家高程基準(zhǔn)高程4.42～4.84 m。

1.2.2 承壓水

主要賦存于東山組地層中，含水層巖性為含黏性土卵石（地層編號(hào)為⑦）。根據(jù)抽水試驗(yàn)孔實(shí)測(cè)的承壓水水頭標(biāo)高為5.2 m，即高出現(xiàn)地表約0.2 m。

2 基坑支護(hù)方案

本基坑開(kāi)挖深度為-25 m，在基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)遇到的土層有①層人工填土，②層淤泥，③層黏土。其中①層結(jié)構(gòu)松散、自穩(wěn)能力差，易坍塌；②層厚度大，工程性能極差，屬高壓縮性、低強(qiáng)度、高靈敏度的土層，具有觸變和蠕動(dòng)等不良特性，易產(chǎn)生涌土現(xiàn)象而導(dǎo)致基坑坑壁失穩(wěn)；③層工程性能較好。因此，基坑開(kāi)挖時(shí)坑壁是不穩(wěn)定的，應(yīng)進(jìn)行支護(hù)。

經(jīng)過(guò)論證和綜合比較，根據(jù)場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)、開(kāi)挖深度、周邊環(huán)境，擬采用鉆孔灌注樁排樁+內(nèi)支撐圓形支護(hù)結(jié)構(gòu)，高壓旋噴樁作防水帷幕，深度為63 m，至少進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化基巖2 m，支護(hù)的平面圖及剖面圖如圖1和圖2所示。

圖1 基坑設(shè)計(jì)平面圖Fig.1 Pit design plans

圖2 基坑設(shè)計(jì)剖面圖Fig.2 Sectional view of pit design

3 鉆孔取芯法

隨著深度的增加，鉆孔取芯中鉆孔和取樣的難度也同樣會(huì)增加，鉆孔時(shí)容易產(chǎn)生偏移、垂直度不好控制等現(xiàn)象，取樣時(shí)在深部位置土樣不易成形，通過(guò)試驗(yàn)最后確認(rèn)采用zy100型地質(zhì)鉆孔機(jī)，可有效解決鉆孔和取樣問(wèn)題。在約40 m以下深度，鉆機(jī)鉆進(jìn)的難度開(kāi)始增大，樣芯采集難度增加，后改用錘擊套管方式，可取出完整樣芯[3]，如圖3和圖4所示。

圖3 鉆孔取芯芯樣圖Fig.3 Core samples of drilling

圖4 卵石層鉆孔取芯芯樣圖Fig.4 Core sample from drilling in pebble bed

合格的高壓旋噴樁的抗壓強(qiáng)度應(yīng)該為4 MPa以上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取芯式樣，進(jìn)行軸向抗壓試驗(yàn)，得到如表2所示的芯樣抗壓強(qiáng)度。

表2 芯樣軸向抗壓強(qiáng)度Table 2 Axial compressive strength of core samples

4 深井抽水試驗(yàn)

由于旋噴樁止水帷幕在砂礫卵石層中的施工質(zhì)量尚無(wú)法得到百分之百的保證，不能完全隔斷基坑內(nèi)外水力聯(lián)系。因此，降水措施是基坑開(kāi)挖過(guò)程中必須考慮的項(xiàng)目。降水井既作為基坑開(kāi)挖時(shí)降低地下水位的有效措施，也作為檢驗(yàn)旋噴樁止水效果的試驗(yàn)工具。在基坑開(kāi)挖正式降水運(yùn)行前，利用部分降水井進(jìn)行群井或單井抽水試驗(yàn)，通過(guò)與勘查階段進(jìn)行的水文地質(zhì)試驗(yàn)得到的地層滲透系數(shù)比較，可以檢驗(yàn)止水帷幕質(zhì)量及降水方案的合理性。

4.1 試驗(yàn)井施工及井身結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)可選擇一個(gè)勘察孔作為抽水試驗(yàn)孔，再選擇一個(gè)勘察孔作為觀測(cè)孔，試驗(yàn)管井均采用XY-300型液壓鉆機(jī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，以φ250、φ311、φ430、φ550牙輪鉆頭分4級(jí)擴(kuò)孔成井。普通泥漿作沖洗介質(zhì)，技術(shù)參數(shù)為黏度25 s以上，相對(duì)密度1∶1左右、失水量10～13 t/h。成井后測(cè)井斜頂角0.5°。探井換漿后下入井管，然后清水沖孔、動(dòng)水投礫，上部12 m井管周圍采用直徑20～30 mm優(yōu)質(zhì)風(fēng)干黏土球進(jìn)行封閉。

抽水井管為φ400的卷焊管，下置深度為35.00 m，其中上部1.00～12.00 m為井壁管，下部12.00～35.00 m為過(guò)濾管，過(guò)濾管結(jié)構(gòu)為纏絲過(guò)濾器，即圓孔狀墊筋―纏絲―包網(wǎng)式，表層孔隙率35%左右。觀測(cè)井管為φ146的鋼管，下置深度為25.00 m。其中上部1.00～12.00 m為井壁管，下部12.00～25.00 m為過(guò)濾管，抽水井管和觀測(cè)井管均為承壓非完整井結(jié)構(gòu)（圖5）。

4.2 抽水試驗(yàn)

在下置井管、圍填濾料、管外封閉后即用活塞和深井泵聯(lián)合進(jìn)行洗井。洗井結(jié)束后，采用深井泵80 m3/h定流量進(jìn)行抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)采用一次最大降深穩(wěn)定流法，抽水時(shí)觀測(cè)時(shí)間間隔為5、5、10、10、30、30…min，恢復(fù)水位觀測(cè)時(shí)間間隔為1、2、2、5、10、10、30…min，試驗(yàn)時(shí)水位觀察選用電測(cè)水位計(jì)。

4.3 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算

根據(jù)井管結(jié)構(gòu)類型和單孔抽水單孔觀測(cè)的試驗(yàn)條件，確定水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算模型為：無(wú)限含水層邊界、承壓非完整井結(jié)構(gòu)。

根據(jù)水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算模型選擇水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算公式為：

式中：K―滲透系數(shù)，m/d；Q―穩(wěn)定抽水流量，m3/d；γ1―抽水孔與觀測(cè)孔間距，m；γw―抽水孔半徑，m；ξ0―抽水孔非完整井補(bǔ)充水流阻力值系數(shù)；ξ1―觀測(cè)孔非完整井補(bǔ)充水流阻力值系數(shù)；m―含水層厚度，m；Sw―抽水孔水位降深，m；S1―觀測(cè)孔水位降深，m。

巖土工程勘察中一般可根據(jù)要求進(jìn)行抽水試驗(yàn)，得出地層的滲透系數(shù)。在旋噴樁止水帷幕施工完成之后，再利用降水井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，比較帷幕施工前后的滲透系數(shù)，可以對(duì)旋噴樁止水帷幕的止水效果進(jìn)行判斷。

通過(guò)勘察階段抽水試驗(yàn)得出⑤層和⑦層承壓含水層混合滲透系數(shù)K=18.2 m/d，通過(guò)帷幕施工后抽水試驗(yàn)結(jié)果顯示，⑤層和⑦層承壓含水層混合滲透系數(shù)為K=2.65 m/d，通過(guò)旋噴樁止水帷幕施工前后⑤層和⑦層土層的滲透系數(shù)對(duì)比，可以得出旋噴樁止水帷幕已經(jīng)大大降低了承壓水層的透水性，說(shuō)明該工程旋噴樁止水帷幕的施工質(zhì)量是合格的。

圖5 抽水井結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Structure of pumping well

5 結(jié) 語(yǔ)

本研究通過(guò)福建某超深基坑旋噴樁止水帷幕的質(zhì)量檢測(cè)實(shí)例，探討了如何方便有效地進(jìn)行旋噴樁止水帷幕的質(zhì)量檢測(cè)。該工程通過(guò)鉆孔取芯卵石層的芯樣強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)合承壓水在卵石層滲透系數(shù)，對(duì)旋噴樁止水帷幕質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。該檢測(cè)方法具有直觀有效且準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)[4-5]。

[1] 劉戌辰，馬玉成.三管高壓旋噴樁在卵石地層中止水帷幕的應(yīng)用[C]∥黃潤(rùn)秋，許強(qiáng).第三屆全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集，成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，2009：184-188.

[2] 楊唐黎.高壓旋噴樁在止水帷幕中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2012（5）：41-43.

[3] 張兵.淺議高壓旋噴樁止水帷幕的施工質(zhì)量控制[J].四川建材，2007，38（5）：80-81.

[4] 喻俊祥.三重管高壓旋噴樁施工技術(shù)在基坑止水帷幕施工中的應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技，2011（2）：20-22.

[5] 張海全.旋噴樁止水帷幕在深基坑中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010（36）：154-155.

Quality testing of ultra-deep churning pile cofferdam

SHI Libin1，SHI Zhendong2，LI Chunxue1，ZHU Xiang1
（1.College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China；2.China Railway 16th Bureau Beijing Railway Engineering Construction Co.，Ltd.，Beijing 100018，China）

Churning pile cofferdam's quality is directly related to the success of deep excavation's excavation.However churning pile cofferdam's quality testing is indeed an important and difficult problem in deep excavation.Based on the actual engineering geology and supporting conditions of an engineering project，we put forward deep jet grouting pile drilling core and stop water heavy curtain combined inspection method of deep well pumping test，discuss how to carry on conveniently and effectively quality testing to provide checking method and valuable experience for future similar deep foundation pit engineering.

churning pile；waterproof curtain；quality testing

TU472.36；TU753

A

1671-8798（2014）03-0219-05

10.3969/j.issn.1671-8798.2014.03.012

2014-03-02

施利斌（1990― ），男，浙江省蕭山人，碩士研究生，主要從事地基處理、基坑工程研究。