噴射注漿法在深基坑止水工程中的應(yīng)用

鄭 平, 吳旭君, 杜甫志, 高焰林

（中國京冶工程技術(shù)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518054）

0 概述

基坑開挖支護(hù)工程中經(jīng)常遇到地下水，特別是沿海地區(qū)的基坑工程，由于地下水豐富而且埋深淺，幾乎所有基坑支護(hù)工程都有地下水問題。地下水對基坑支護(hù)工程的影響主要反映在以下幾個方面：(1)地下水產(chǎn)生的水壓力增加了支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力；(2)基坑開挖導(dǎo)致周邊范圍內(nèi)地下水位降低，土體有效應(yīng)力增加，引起地面沉降，進(jìn)而影響基坑周邊管線、道路及房屋建筑的正常使用；(3)基坑側(cè)壁涌砂漏水，可導(dǎo)致基坑局部甚至整體破壞；(4)基坑底面以下砂層中的承壓水，可導(dǎo)致基坑底大面積涌砂涌水，進(jìn)而引起基坑整體破壞。

幾乎所有的基坑失穩(wěn)都與地下水有關(guān)。有效防止地下水危害主要的技術(shù)方法有兩類：降水法和止水法。前者由于城市對地下水資源保護(hù)的要求及降低地下水位而引起較大范圍內(nèi)過量的地面沉降等原因，往往不允許采用，通常采用止水法處理深基坑開挖過程中的地下水問題。

1 基坑止水的主要類型[1]

基坑支護(hù)工程中的止水技術(shù)主要采用深層攪拌法和噴射注漿法，前者主要以相互搭接的攪拌樁沿基坑四周布置，形成全封閉的、連續(xù)的止水墻。噴射注漿止水法樣式繁多，應(yīng)用的工法也多，常用的有單管、雙管、三管噴射注漿法。噴射注漿止水技術(shù)主要有以下三種形式：

(1) 豎向連續(xù)止水墻（圖 1（a））：噴射注漿加固體（單管法、雙管法、三管法、定噴、擺噴、旋噴）之間相互搭接，在基坑開挖邊線外側(cè)形成連續(xù)的豎向止水墻；

(2) 豎向組合式止水墻（圖1（b））：噴射注漿加固體和支護(hù)結(jié)構(gòu)（鉆孔護(hù)坡樁、地下連續(xù)墻等）相互搭接，形成基坑豎向組合止水墻；

(3) 水平向封底止水（圖1（c））：當(dāng)基坑底以下透水砂層厚度很大，豎向止水墻很難完全滿足要求時，往往采用相互搭接的旋噴注漿加固體進(jìn)行基坑封底，與豎向連續(xù)止水墻或豎向組合式止水墻聯(lián)合形成基坑全封閉的止水體系。

可以采用不同施工工藝和方法形成噴射注漿止水墻，工程應(yīng)用中通常采用的豎向連續(xù)止水墻形式見圖2。

圖2 豎向連續(xù)止水墻的主要形式Fig.2 Main forms of vertical jet grouting anti-seepage wall.

常用豎向組合式止水墻形式見圖 3。常采用灌注樁與高壓噴射注漿相結(jié)合的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)。灌注樁起擋土作用，承擔(dān)基坑側(cè)壁的土壓力。在相鄰灌注樁之間進(jìn)行旋噴或擺噴，其主要作用是止水，并防止樁間土坍滑。這一結(jié)構(gòu)形式止水效果好，施工速度快，而且支護(hù)結(jié)構(gòu)占用場地小。

2 施工技術(shù)問題處理[2-3]

噴射注漿法施工技術(shù)性較強(qiáng)，在施工過程中泵壓大，應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。由于高壓射流在土體中噴射，往往只能通過地面的儀器設(shè)備監(jiān)測及觀察數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。施工中常遇到的主要技術(shù)問題及相應(yīng)的處置措施有以下幾種：

圖3 組合式止水（擋土）墻主要形式Fig.3 Main forms of composite anti-seepage wall.

(1) 高壓射流流量不變而壓力突然下降：應(yīng)檢查地面管線的漏漿情況，必要時拔出噴射鉆具檢查其密封性并修復(fù)。

(2) 壓力突然升高流量為零：可能為噴頭噴嘴堵塞，應(yīng)拔出噴射鉆具，疏通噴嘴，并應(yīng)檢查更換漿液攪拌的過濾系統(tǒng)。

(3) 施工過程中噴射壓力達(dá)不到設(shè)計壓力：可能是噴嘴磨損或管路局部漏漿，應(yīng)更換射流噴嘴并檢查修復(fù)管道漏漿處。

(4) 施工過程冒漿突然減小或發(fā)生孔口不冒漿的情況：應(yīng)立即分析判斷形成原因，如系孔口段土層較差塌孔，形成返漿通道阻塞，繼續(xù)正常施工，此時應(yīng)在孔口附近地表有裂隙冒漿或已施工的注漿孔孔口冒漿；如系地下有空洞等原因造成不冒漿，此時應(yīng)停止提升，待正常冒漿后繼續(xù)施工。

(5) 注漿因停電、停水、機(jī)械故障等原因造成中斷：修復(fù)重新噴射注漿，二次注漿搭接長度應(yīng)＞50 cm。

(6) 止水樁樁位必須準(zhǔn)確：若因局部地下障礙物造成設(shè)計孔位不能施工時，應(yīng)排除地下障礙物或偏移孔位增加噴射注漿孔，確保護(hù)坡樁和噴射注漿體搭接。

(7) 施工過程中嚴(yán)禁在相鄰地段抽取地下水，因地下動水會造成注入水泥漿流失，影響止水效果。

(8) 基坑開挖過程中若發(fā)現(xiàn)局部樁間止水樁漏水涌砂：應(yīng)先向漏水部分砂層中置入PVC引水管，并用適當(dāng)材料封堵，使地下水僅從引水管中流出；然后在漏水部位護(hù)坡樁上打設(shè)螺栓并綁扎鋼筋澆注砼，待砼達(dá)到一定強(qiáng)度后，即由引水管向漏水段注漿后封閉所有引水管。

3 基坑止水工程實例分析[4]

3.1 基坑特點(diǎn)

深圳某海濱商住小區(qū)設(shè)計四層地下室。平整后地面標(biāo)高+4.00 m；基坑底標(biāo)高為-12.40 m；基坑深16.4 m；周長約705 m；底面積約18 634.80 m2；開挖方量約363 770.2 m3。基坑周邊無重要建（構(gòu)）筑物。擬建建筑物為多棟高層住宅樓，基礎(chǔ)型式擬采用人工挖孔樁基礎(chǔ)?；釉O(shè)計安全等級為一級。

場地地基巖土層基底為燕山期花崗巖全～強(qiáng)風(fēng)化巖，上覆土層為人工填土層(Qml)、第四系海陸交互相沉積層(Qmc)及第四系殘積層(Qel),自上而下與基坑穩(wěn)定性分析有關(guān)的土層主要為:

① 人工填土層(Qml）: 全區(qū)分布，層厚約3.80～19.20 m，上部為建筑垃圾及生活垃圾組成的雜填土，下部為素填土，松散～稍密狀；

② 第四系海陸交互相沉積層（Qmc）；

②-1 淤泥 ：飽水，軟塑～流塑狀態(tài)，層厚1.10～11.50 m；

②-2 粉質(zhì)粘土：濕，可塑狀態(tài)，層厚1.00～4.80 m；

②-3 礫砂：飽水，松散～稍密狀態(tài)，層厚0.50～10.20 m；

②-4 淤泥質(zhì)土：飽水，軟塑～流塑狀態(tài)；層厚0.60～6.00 m；

②-5 粗礫砂：飽水，松散～稍密狀態(tài)，層厚1.00～3.00 m；

③ 第四系殘積層（Qel）礫（砂）質(zhì)粘性土：濕，可塑～硬塑狀態(tài)，層厚0.70～13.70 m；

④-1 全風(fēng)化燕山期花崗巖。

土層分布的主要特點(diǎn)為：

(1) 基坑開挖深度范圍內(nèi)主要為填土、淤泥及部分礫砂層；

(2) 基坑底面附近主要為飽水礫砂層。

地下水特點(diǎn)：

(1) 本工程地下水主要為賦存于礫砂和粗礫砂層中的孔隙潛水及分布于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中的基巖裂隙承壓水，水量豐富；

(2) 地下水位埋深為0～2.10 m，主要接受大氣降水和海水滲入補(bǔ)給；

(3) 場內(nèi)地下水在強(qiáng)透水層中對砼具弱腐蝕性，在干濕交替環(huán)境下對砼的鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

3.2 噴射注漿止水樁選擇

護(hù)坡樁間噴射注漿止水樁施工方法的選擇主要考慮兩個因素：護(hù)坡樁的凈距和所選方法形成的加固體直徑。通常為確保止水效果，要求止水樁直徑大于護(hù)坡樁凈距300 mm（圖4）。

圖4 止水樁及護(hù)坡樁平面布置圖Fig.4 Plan distribution of bored piles and jet grouting piles.

據(jù)每一種噴射注漿法的經(jīng)驗成樁直徑，不同護(hù)坡樁間距選用的止水樁施工方法見表1。

表1 不同間距護(hù)坡樁樁間噴射注漿止水樁施工工法

3.3 施工工藝及參數(shù)

結(jié)合基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計算，護(hù)坡樁樁直徑1.0m，間距 1.5 m，經(jīng)分析比較，本基坑護(hù)坡樁間止水樁采用二重管噴射（旋噴）注漿法，據(jù)施工經(jīng)驗及試樁結(jié)果選定的主要施工參數(shù)為：

(1) 噴頭提升速度為15 cm/min，回轉(zhuǎn)速度15～20 r.p.m，高壓水泥漿噴嘴為 1φ2.2，水泥漿壓力 25 MPa，水泥漿流量65 L/min；

(2) 壓縮空氣：流量≥3 m3/min；壓力 0.5～0.7 MPa；環(huán)形噴嘴間隙1.5 mm；

(3) 止水樁樁身直徑≥800 mm，樁身強(qiáng)度 1.5 MPa；

(4) 水泥漿水灰比1.0；(5) 樁位允許偏差≤50 mm，垂直度偏差≤1%；(6) 止水樁樁端穿過砂層底面進(jìn)入不透水粘性土層1.5 m。

3.4 止水效果開挖檢驗

基坑開挖證明，止水樁樁身外觀質(zhì)量完好，基坑側(cè)壁和坑底基本無地下水滲漏和涌砂現(xiàn)象。達(dá)到了較為理想的止水效果(圖5)。

圖5 止水效果圖Fig.5 Photo of practical excavation showing anti-seepage effect.

4 結(jié)論

(1) 組合式止水（擋土）結(jié)構(gòu)可有效應(yīng)用于濱海飽水軟土及砂層地基的基坑支護(hù)中，以防止基坑側(cè)壁及基底涌砂對周邊建筑物的影響。

(2) 噴射注漿止水方法應(yīng)結(jié)合基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計算結(jié)果綜合比較確定。

(3) 開挖過程中若出現(xiàn)局部漏水涌砂，應(yīng)及時封堵引水，再進(jìn)行注漿處理。

[1]地基處理手冊（第二版）編寫委員會 2版編.地基處理手冊（第二版）[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

[2]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[3]George K,Burke P E,Member A S C E.Jet Grouting Advantages and Disadvantages[J]. Copyright ASCE ,2004:1-12.

[4]李相然，趙春富，等.地下與基礎(chǔ)工程防滲加固技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.