孟 娟

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇 南京 210007； 2.江蘇華東地質(zhì)建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210007)

1 概述

中國(guó)人口多、土地資源有限的基本國(guó)情，決定了要充分開發(fā)利用地下空間。基于這樣的認(rèn)識(shí)，當(dāng)前全國(guó)各地的地下空間開發(fā)利用正如火如荼地進(jìn)行著，導(dǎo)致與地下空間開發(fā)利用相關(guān)的基坑工程越來越多。為了保證后續(xù)基坑工程順利開挖，降低開挖風(fēng)險(xiǎn)，常規(guī)工程措施是開挖前對(duì)基坑側(cè)壁施工止水帷幕[1-4]。

施工止水帷幕的機(jī)械設(shè)備很多，如旋噴樁機(jī)、水泥土攪拌樁機(jī)。旋噴樁機(jī)因?yàn)樵O(shè)備售價(jià)比水泥土攪拌樁機(jī)售價(jià)低，施工工效高，施工成本低，加上設(shè)備易被操作，而成為巖土地下工程中止水帷幕的主要施工設(shè)備[5-8]。

瀕臨大江大河的地層中常發(fā)育中密～密實(shí)、富水性、連通性及透水性良好的砂層。在這種砂層中使用常規(guī)的單高壓三重管旋噴樁施工工藝，止水帷幕的止水效果得不到保證。為了發(fā)揮三重管旋噴樁機(jī)的性能，同時(shí)確保止水帷幕的性能，作者依托江蘇省某基坑支護(hù)工程，提出了中密～密實(shí)、富水性、連通性及透水性良好的砂層中雙高壓旋噴樁施工工藝，供同行借鑒參考。

2 工程概況及工程地質(zhì)條件

2.1 工程概況

江蘇某綜合商業(yè)廣場(chǎng)占地面積50 068.87 m2，場(chǎng)地主要由三座“品”字形塔樓組成，3座塔樓的層數(shù)分別為58 層，60 層，73 層，采用框筒結(jié)構(gòu)，三座塔樓在地面150 m高處有一連接體，層高10 層；場(chǎng)地下部設(shè)有4 層、局部5 層地下室，地下室平均開挖深度23.50 m，三幢塔樓下均設(shè)有坑中坑。項(xiàng)目建成后，是集辦公、酒店及商業(yè)為一體的綜合商業(yè)廣場(chǎng)。

坑中坑頂標(biāo)高-25.35 m～-26.95 m、底標(biāo)高-30.10 m～-33.70 m，坑中坑最大開挖深度8.35 m?？又锌又ёo(hù)結(jié)構(gòu)樣式為放坡+支護(hù)樁+一道支撐+三重管旋噴樁止水帷幕。從標(biāo)高-6.95 m計(jì)起，三重管旋噴樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)33.15 m，其中虛樁部分長(zhǎng)18.40 m，實(shí)樁部分長(zhǎng)14.75 m(見圖1)，樁直徑1 000 mm，相鄰樁之間搭接寬度300 mm。

2.2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地位于長(zhǎng)江河漫灘之上，瀕臨長(zhǎng)江，地下水十分豐富，砂層富水性、連通性及透水性良好(見表1)。

表1 場(chǎng)地砂層滲透系數(shù)表

根據(jù)坑中坑三重管旋噴樁止水帷幕設(shè)計(jì)要求，結(jié)合場(chǎng)地地層分布情況，三重管旋噴樁正好鉆遇②3粉砂：灰色，中密，局部為細(xì)砂，含少量云母碎片，局部夾薄層粉土、粉質(zhì)粘土，具水平層理，層頂埋深6.0 m～17.2 m，層厚0.9 m～13.8 m；②4粉細(xì)砂：灰色，中密，含少量云母碎片，局部夾薄層粉質(zhì)粘土，層頂埋深13.0 m～24.2 m，層厚7.5 m～17.5 m；②5粉細(xì)砂：灰色，密實(shí)，底部夾少量中砂，局部夾薄層粉質(zhì)粘土，含少量云母碎片，層頂埋深29.0 m～33.8 m，層厚24.0 m～31.2 m。即砂層中密～密實(shí)、砂層底埋深大于33.15 m，砂層厚度14.75 m。

3 雙高壓三重管旋噴樁止水帷幕施工

3.1 雙高壓三重管旋噴樁定義

傳統(tǒng)用三重管旋噴樁施工止水帷幕時(shí)，通常采用噴水(壓力不小于30 MPa)、噴氣(壓力不小于0.7 MPa)、噴水泥漿(壓力不小于0.8 MPa)的三重管旋噴鉆機(jī)，即水壓力不小于30 MPa的單高壓三重管旋噴樁施工工藝。而雙高壓三重管旋噴樁施工工藝，棄用噴水管改作噴水泥漿管，改用一根噴空氣(壓力0.6 MPa～0.8 MPa)、兩根噴水泥漿(壓力不小于30 MPa)，雙高壓三重管旋噴樁施工工藝是水泥漿壓力不小于30 MPa。

3.2 施工要點(diǎn)

1)砂層無造漿能力，高噴作業(yè)前引孔時(shí)護(hù)壁困難，采取的措施如下：a.引孔直徑110 mm，采用GXY-1地質(zhì)鉆機(jī)、φ108合金鉆頭鉆進(jìn)成孔；b.引孔前用陶土粉造漿護(hù)壁，慢速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)泥漿比重1.25 g/cm3～1.35 g/cm3，粘度18 s～22 s(見表2)。

表2 引孔時(shí)鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)表

2)為了防止高噴作業(yè)時(shí)縮徑塌孔，采取的措施如下：利用鉆桿正循環(huán)清孔，清孔時(shí)將鉆頭提離孔底20 cm～40 cm，鉆機(jī)慢速空轉(zhuǎn)，保持泥漿正常循環(huán)，同時(shí)置換泥漿。清孔前泥漿粘度較大，含砂率較高，比重較大，在清孔過程中應(yīng)漸進(jìn)將泥漿調(diào)到比重1.20 g/cm3～1.25 g/cm3，粘度18 s，在沉淀池入漿口加清水，將泥漿粘度調(diào)小，盡量使砂沉淀至沉淀池中，使泥漿含砂率不大于5%。

3)為減少噴射壓力損耗，保證噴射壓力，使噴射直徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采取的措施如下：a.檢查高壓泵內(nèi)密封件間連接處密封圈，更換變形的、彈性較差的、磨損的密封圈；b.檢查泵體活塞與缸體磨損的程度，更換出現(xiàn)坑洞的缸體；c.接頭全部采用強(qiáng)度高的混凝土接頭；d.檢查三重管旋噴鉆機(jī)的絲扣間隙是否過大，連接旋轉(zhuǎn)進(jìn)入三扣后手搖感覺間隙明顯，更換鉆桿間連接接頭；e.施工中高壓泵到高噴臺(tái)車間距離15 m，使高壓泵注入的水泥漿能迅速進(jìn)入樁底部；f.調(diào)整噴嘴直徑，選用直徑2.2 mm噴嘴，在設(shè)計(jì)參數(shù)水灰比0.8、水泥用量880 kg/m3,以及孔口泛漿量小于6%的前提下，按每施工3.0 m測(cè)試平均注漿量(見表3)；g.施工過程中氣壓0.7 MPa、氣量8 m3/min。

4)減少降水對(duì)成樁的影響，采取的措施如下：施工時(shí)，坑中降水井停止抽水，坑中坑外圍的降水井選擇性地停抽，避免產(chǎn)生地下水位面不平，使注入的水泥漿不隨地下水的流動(dòng)而流失。根據(jù)管井抽水試驗(yàn)報(bào)告、日抽水量、日抽水時(shí)間、日觀測(cè)水位數(shù)據(jù)分析，確定坑中坑內(nèi)降水井停止抽水，坑中坑外圍20 m范圍內(nèi)的降水井停止抽水。

表3 水泥漿施工參數(shù)表

4 結(jié)語

1)為了確保中密～密實(shí)、富水性、連通性及透水性良好的砂層中止水帷幕的止水性能，采用雙高壓三重管旋噴樁施工工藝。2)雙高壓三重管旋噴樁施工工藝是棄用能承受水壓力不小于30 MPa的噴水管，把噴水管改作噴水泥漿管，變成一根噴空氣(壓力0.6 MPa～0.8 MPa)、兩根噴水泥漿(壓力不小于30 MPa)。3)兩根噴水泥漿管，不僅能橫向切割粉碎中密～密實(shí)砂層，兩根噴水泥漿管噴出的水泥漿量大，使留在砂層中的水泥漿量增加，保證了止水帷幕的止水效果；不用高壓水切割砂層，使砂層富水性沒有提高。4)為了減少噴射壓力損耗，保證噴射壓力，使噴射直徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在清洗管子的基礎(chǔ)上，檢查機(jī)具、鉆具的可靠性以及機(jī)械連接的密封性。