深基坑嵌岩止水帷幕施工技术

深基坑嵌岩止水帷幕施工技术

杨帆蒋建忠

中国二十冶集团有限公司上海市宝山区201900

摘要：本文以海南文昌卫星发射场078工程1#、2#工位深基坑嵌岩止水帷幕工程为背景，详细介绍了止水帷幕方案的比选、止水帷幕施工等关键技术，达到了降本增效、缩短工期并确保基坑止水效果，为沿海地区深基坑止水帷幕施工提供了经验借鉴。

关键词：深基坑止水帷幕三轴水泥搅拌桩高压旋喷桩

1工程简述

新建的海南文昌卫星发射场078工程1#发射塔（简称1#工位）、2#发射塔（简称2#工位）建筑位于海南省文昌市龙楼镇南部，毗邻南海。地形基本平坦，属于海成Ⅰ级阶地地貌。建筑物±0.00标高为+7.750，现场地平整后标高为+6.000，相对标高为-1.75。因基础施工需开挖基坑，必须进行止水帷幕方式施工。1#工位止水帷幕搅拌桩桩径Φ850mm，桩长约12.5m，总计6858m3，高压旋喷桩Φ1500mm，有效桩长2.0m，总计3248m3；2#工位止水帷幕搅拌桩桩径Φ850mm，桩长约12m，总计8198m3，高压旋喷桩Φ1500mm，有效桩长3.2m，总计5154m3。基坑概况见表1所示。

2工程地质水文地质条件

2.1地基土层的岩性特征及其空间分布

根据岩土工程勘察报告，勘察深度范围内上部地层属于第四纪海相沉积物，以砂土及含砂生物碎屑为主，局部为珊瑚礁；下部地层为花岗岩。以满足工程需要为原则，考虑时代成因、岩性特征与物理力学性质等诸多因素，将岩土工程勘察深度范围内的地基土层共划分为4个工程地质层。

2.2水文地质条件

根据勘察报告，场地有二层含水层，第一层含水层为主要赋存于第②层细砂及第③层含砂珊瑚碎屑的孔隙潜水，地下水主要接受大气降水及地下径流补给，属于极强透水层，水量极大，局部地段由于珊瑚碎屑及珊瑚礁含量大，钻进时漏浆严重；第二层含水层为赋存于第④层中风化花岗岩中裂隙潜水，属于弱含水层，水量不大。勘察期间钻孔中静止水位埋深为1.0～2.4m，高程为3.30～4.92m。

3止水帷幕

3.1施工工艺流程图

放线定位、挖槽→预探孔施工→桩机就位、安装调试→浆液制取以及输送→喷浆搅拌成桩→高压旋喷桩施工→喷射混凝土护坡施工→降水与排水施工

3.2操作要点

3.2.1放线定位、挖槽

1）放线定位

施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护中心线角点坐（或转角点坐标），利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好保护。根据已知坐标进行垂直防渗墙轴线的交线定位，并进行复核检查。

2）挖槽

根据放样出的搅拌桩围护中心线，用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度约1.2m，深度约0.6m～1.0m。

3.2.2预探孔施工

由于工程地质条件复杂，基岩分布不均匀，起伏变化比较大，为了探明③层、④层岩层标高情况，在施工三轴水泥搅拌桩前,先用G-150型钻机对每副搅拌桩所在部位用进行探孔，以确定基岩面标高位置，在后面施工过程中搅拌桩停打于基岩面以上500mm。探孔间距为1.2m。

预引孔钻孔施工

3.2.3三轴搅拌桩机就位、安装调试

1）在开挖的工作沟槽两侧设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置。挖沟槽前划定三轴机动力头中心线到机前定位线的距离，并在线上做好每一幅三轴机施工的定位标记（可用短钢筋打入土中定位）。

2）开钻前应用水平尺将平台调平，并调直机架，确保机架垂直度不小于设计要求。桩机垂直度偏差不大于1/200，桩位偏差不大于20mm。

3）由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。

3.2.4浆液制备以及输送

根据设计、规范以及工程地质情况经过现场试验确定水灰比、水泥掺入量以及浆液配比比例，将水泥浆拌和均匀。自动制浆系统将配制好的水泥浆液输送至储浆罐为三轴搅拌设备连续供浆。

3.2.5喷浆、搅拌成桩

1)采用单排搅拌桩，施工要求一桩一表及时记录搅拌桩停打标高。桩体施工采用一喷二搅工艺。

2)根据钻头下沉和提升二种不同的速度，注入土体搅拌均匀的水泥浆液，确保水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌，水泥与被加固土体充分拌和，以确保搅拌桩的加固质量。

3)在施工中根据地层条件，严格控制搅拌钻机下沉速度和提升速度，确保搅拌时间，根据设计图纸的搅拌桩深度，钻机在钻孔下沉和提升过程中，钻头下沉速度为0.5～1.0m/min，提升速度为1.0～1.5m/min，每根桩均应匀速下钻、匀速提升。

4)经常进行现场实测压浆泵的流量、泥浆比重、浆液配合比等，使理论数据与实测数据相吻合，确保桩体的成桩质量。

5)三轴水泥土搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液。

6)施工采用标准连续方式或单侧挤压连续方式，当相邻桩施工时间超过10小时须作处理。

7)三轴水泥土搅拌桩施工顺序见下图，其中套打部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量。

3.2.6高压旋喷桩施工

在三轴水泥土搅拌桩施工后2天，首先必须清除现场施工所遗弃的垃圾，接着开始高压旋喷桩预成孔，预成孔结束后立即进行高压旋喷桩施工。

1)预成孔至基岩面下0.5m，在确保进入基岩设计深度后方可终孔。

2)采用GD—2型旋喷桩机进行③层中下部及③层与④层交接面的止水帷幕施工。桩体加固深度为进入中风化基岩面以下500mm范围内，桩顶标高以搅拌桩停打位置深度以上1m的标高为准。三重管高压旋喷桩直径1500mm，有效直径900mm，搭接300mm。沿三轴搅拌桩轴线布置一排高压旋喷桩，桩间距600mm。高压旋喷桩的外加剂主要选用水玻璃，掺量为水泥掺量的10%，主要目的是防止浆液大量窜流，让注浆填充空、孔隙，并快速凝固。

3)在③、④层分界面处应减小喷射压力、降低提升速度，确保喷浆量。

4)因考虑有大通道渗透途径存在的可能性，应利用二次喷浆并调整外加剂水玻璃掺量，第一次喷浆量控制在30%，第二次70%，前后需间隔30分钟。

5)为避免串浆，旋喷桩必须跳跃法施工，相邻距离不得小于1.2m。

3.2.7喷射混凝土护坡施工

一、二级放坡及坡间平台施工后，先对边坡及平台进行修整，然后立即喷射一层50mm厚的细石混凝土，边坡沿纵向挖出20m后，在已喷上一层细石混凝土的面层上挂φ6.5@200mm×200mm钢筋网片，用U型短钢筋固定，再在整个边坡上喷射50mm厚C20细石混凝土。喷射混凝土终凝后2h，连续喷水养护3—7天。

在一、二级放坡坡脚设置一道2-3m宽的平台，并在平台的内侧坡脚处设置一道排水沟，在排水沟上每隔30m处设置一集水井，以便及时截断坡面渗水及大气降水，通过集水井排放积水。

在一、二级放坡坡面按设计要求埋设滤水管，采用φ75PVC滤水管，滤水管长600mm（埋入土坡内300mm长）。

3.2.8降水与排水施工

基坑采用分级放坡开挖，基坑内采用设置集水坑加排水明沟方式排水。

为检验止水帷幕的隔水效果，在基坑外侧布设20口地下水位监测井，基坑外监测井宜兼做降水井。采用φ600mm的无砂管井，平均孔深13.5m，终孔于④层基岩面或珊瑚礁岩面。

在一、二级放坡边坡坡脚下设置排水沟与集水井，主要用于排放边坡渗漏水、大气降水等。

4.施工经验和教训

我们对工位基坑止水帷幕工程进行了认真的总结和分析，从止水帷幕设计方案、施工过程质量控制、应急事件的处理等方面进行了系统分析，从施工实际情况来看，止水帷幕基本成功，但从中应吸取的教训有：（1）高压旋喷桩应设计二排；（2）基坑内降排水方式应采用积水坑明排水；（3）对产生较大的渗漏点应从技术、设备、人员和施工组织设计等方面做好准备和安排，及时处理，有效封堵。

5.结束语

该工艺采用三轴水泥搅拌桩有效对岩石层以上（填土层、细砂层、含砂珊瑚碎屑）的强透水层进行止水；采用高压旋喷桩对岩石层以及岩石层与含砂珊瑚碎屑层的交接面进行全封闭隔水；适用于地质情况复杂、含水率较高且地基承载力标准值大于120kPa的基坑止水帷幕施工。

该工艺施工时无震动、无噪声、无污染，可在市区和密集建筑群中使用，

三轴水泥搅拌桩和高压旋喷桩的组合止水帷幕施工工艺节约了成本，提高施工速度，改善止水效果的作用，减小劳动强度，缩短施工周期，提高经济效益，提高了工程质量。

参考文献：

1.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

2.《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200―2004）