旋喷桩在基坑支护中的应用研究

旋喷桩在基坑支护中的应用研究

姚鑫睿

中建二局第二建筑工程有限公司广东深圳518054

摘要：本文通过对高压旋喷桩止水帷幕的特点和相应的设计参数进行分析，借鉴某施工项目实例对施工方案比选、设计方案及相应的施工操作和施工质量控制，确保高压旋喷桩止水帷幕正常、稳定的应用于基坑支护结构中。

关键词：旋喷桩；止水帷幕；基坑

引言

在开挖基坑过程中，最重要的施工内容之一是对基坑地下水位进行控制，从而可达到确保基坑能保持在稳定的状态。在对基坑地下水位进行控制时，主要采取的措施有降水、止水和集水井排水等。我国地域辽阔，南北方地下水位差别较大，如北方地区地下水位较深，因此可采取降水的方法进行控制；南方地区地下水位较浅，因此可采取止水的方法进行控制。采取降水的方法可造成地下水资源浪费，同时也会影响降水附近建筑物或构筑物等发生不均匀沉降的现象。为避免上述问题，我国北方地区也已经逐步推广止水的方法进行地下水位控制。在止水施工中应用范围较为广泛的是止水帷幕的施工。在止水帷幕中，高压旋喷桩止水帷幕可应用于各类地基土中，应用范围最广，施工成本较低，施工效果较好，因此本文对高压旋喷桩止水帷幕在基坑中的应用进行分析。

1高压旋喷桩止水帷幕的应用

1.1施工工艺

高压旋喷桩作止水帷幕作为目前应用量较为广泛的基坑支护结构，此种工艺是使用钻机将注浆管钻至土层的设计位置，之后进行注浆施工。注浆施工时，注浆管端部安装有特殊的喷嘴，喷嘴内喷射出高速流动的浆液。由于强大的动能，地基土体被冲碎，土体与喷射出的高速水泥浆充分自由搅拌，边搅拌边提升注浆管，待水泥浆与土体凝结硬化后，则形成圆柱形水泥土旋喷桩。旋喷桩在土体内可达到使土体自密实的状态，在基坑中可起到支护坑壁、止水的效果。旋喷桩在地基土体内与支护桩紧密的连接、咬合，在坑壁中起到良好的止水作用，确保基坑内处于无水的状态。旋喷桩可应用于各类地基土体中，在淤泥质土和可塑性黏土中也同样适用，且止水效果良好。

1.2设计参数

在进行喷射注浆时，根据不同的地基土体可设置不同数量的喷射头，同时喷射桩的有效直径也不同。因此在不同的地基土体内施工时，应根据岩土工程勘察报告和施工现场的实际情况确定相关的设计参数进行施工。配制旋喷桩的浆液时，应将水灰比控制于0.9-1.1间，水泥的掺量应为细骨料的25%-40%，形成的水泥土固结物互相搭接长度应大于150mm，以确保水泥土间达到良好的连接。

1.3施工中常见的问题及相应的处理措施

由于在施工中浆液在土体内受到的阻力不同，水泥土的形状尺寸往往存在一些差别，通常会形成形状不一的葫芦状。若形成上述形状的旋喷桩，则会影响旋喷桩正常的止水效果。因此为避免出现上述现象，在施工前，应根据配合比和预施工进行试验确定，确定旋喷桩的有效直径和水泥土的搭接效果，根据试验结果对设计参数进行相应的调整，以达到最佳的施工效果，确保旋喷桩的止水效果。

在施工过程中还存在以下问题，如由于施工时施工顺序错误而导致喷浆时发生间断，从而导致形成的旋喷桩为断桩，或喷射而成的旋喷桩施工质量较差，止水效果不能达到预期设计效果。因此为确保旋喷桩的施工质量，在进行注浆施工时应对施工顺序进行有效控制，如采用二重管法施工时应先注入压缩气体再进行注浆施工；采用三重管法施工时应将压缩空气与高压水同时注入地基土体内，待注入某深度后静置60s后再进行注浆施工。注浆完成后应首先停止压缩空气与高压水的注入，之后再停止注浆施工。

施工过程中难免会遇到粘性较大的土体或质地坚硬的土体，在对这些地基土体进行注浆施工时，应采取相应的技术措施确保水泥土块间的有效搭接，确保搭接长度满足设计要求。上述相应的技术措施主要是指定喷、复喷、驻喷、增大注浆压力等有效措施。若注浆时地下水压力较大，可采用惰性的浆液进行施工。

2工程实例分析

为具体分析旋喷桩在基坑支护中的应用，本文引用某工程实例分析其相应的施工质量控制措施，从而为以后类似的相关施工提供一定的借鉴和参考。

2.1工程概况

某地拟建商业酒店，酒店为地下1层，地上8层建筑，结构形式为框架结构，基础为筏板基础，地下水位为2.5-6m，该楼基础埋深为7.7m。开挖基坑时，开挖面积为62600m2，根据地质勘察报告得知该场地地基土体第一层为人工杂填土，第二~六层为粉质粘土，粉砂、粗砂、砾砂和卵砾石。该场地西北侧100m左右存在一条天然河流，且场地周围50m范围内存在既有建筑和相应的市政管道。

2.2施工方案比选

根据该场地周围的情况和地下水位情况，为避免开挖基坑对周围建筑物和其他相应的市政管道造成影响，需在开挖基坑前设置止水帷幕。施工前，拟选择的施工方法主要有钻孔灌注桩和高压旋喷桩两种方法，但根据两种方法的特点和造价及优缺点，最终选择高压旋喷桩作为最终施工方法。选用高压旋喷桩作为止水帷幕，具有施工噪音小、施工造价低、施工振动小、对周围建筑影响小、施工效果好等优点。

2.3设计方案

高压旋喷桩止水帷幕分为全围式止水帷幕和半围式止水帷幕，全围式止水帷幕具有止水效果好，造价高，工程量大等特点；半围式止水帷幕具有造价低，工程量小等特点。本工程考虑到施工工期的要求，拟采用半围式止水帷幕。采用半围式止水帷幕时，在该场地南北两侧设置高压旋喷桩止水帷幕，通过止水帷幕，将南北侧地下水阻挡流至东西两侧的深井点，通过对井点的排水，达到降低水位和地下水流速，最终降低基坑开挖对周围建筑物的影响。

2.4注浆施工方案

在进行注浆施工时主要分为钻机就位施工、钻孔施工、插管施工、喷射施工、冲洗施工、移动机具施工等操作。

(1)钻机就位施工。钻机就位施工主要是将钻机安装于指定位置上，保持钻头倾斜角度为15°。

(2)钻孔施工。钻孔施工时应将成孔位置与设计位置保持50mm的偏差范围内。

(3)插管施工。插管施工时应将注浆管插入土体内指定深度。插管施工时为避免注浆管被地基内泥浆堵塞，应边注水边插管，注水的压力应小于1MPa。

(4)喷射施工。待注浆管插入土体的设计深度后进行由下而上的注浆施工，施工时严格按照规范要求和设计要求进行施工，现场施工人员做好施工记录。

(5)冲洗施工。注浆完成后应立即对注浆管进行冲洗，避免残留水泥浆将注浆管堵塞。

(6)移动机具施工。冲洗完成后应将机具移动至下一个位置进行上述重复施工。

2.5施工质量控制

(1)对于桩位的定位轴线，在施工前应经过监理检查之后，做好标记再施工。

(2)进行喷射作业之前，仔细检查高压设备的压力和管路的排放量是否满足设计要求，管道内不得有杂物堵塞管孔。

(3)需要拆除注浆管时，必须先停止旋转和送浆，之后停下机器。拆除完成之后，想要继续注浆，必须保证和前段搭接长度在0.5m以上，防止脱节。

3结论

本文通过对高压旋喷桩止水帷幕的特点和相应的设计参数进行分析，借鉴某施工项目实例对施工方案比选、设计方案及相应的施工操作和施工质量控制，确保高压旋喷桩止水帷幕正常、稳定的应用于基坑支护结构中。

参考文献

[1]杨栋,郭垚伟,王义杰.浅谈旋喷桩在砂层止水帷幕中的应用[J].能源与环保,2017,39(12):91-94.

[2]霍伟珺.高压旋喷桩施工技术[J].科技创新与应用,2018(01):58-60.

作者简介

姚鑫睿(1996.8.25-)，男，初级工程师。