基坑工程中防滲帷幕的應(yīng)用

王 蛟

0 引言

隨著我國(guó)工業(yè)與民用建筑的蓬勃發(fā)展，大量的基坑工程出現(xiàn)在房屋建筑、市政工程或地下建筑物的施工過(guò)程中?；庸こ淌侵富邮┕さ陌踩?、主體地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和周圍環(huán)境不受損害而采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)、防滲帷幕、降水和土方開挖與回填，并包括勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)等一系列工程的總稱。為保證基坑工程的安全、穩(wěn)定和對(duì)變形的控制，支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中的防滲帷幕作為其中的重要一環(huán)是非常重要的，防滲帷幕的設(shè)計(jì)與施工不當(dāng)，或因施工方對(duì)預(yù)防措施不重視，極易產(chǎn)生流砂、管涌、坑底隆起、邊坡失穩(wěn)和坑壁坍塌等事故?；庸こ讨谐Ｓ玫姆罎B帷幕為深層水泥攪拌樁和高壓噴射注漿法兩種。

1 深層水泥攪拌樁

深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過(guò)深層攪拌樁機(jī)將軟土和固化劑(漿液或粉體)強(qiáng)制拌和，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理—化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體或墻體，以達(dá)到加固地基或止水防滲的目的。使用干水泥作為固化劑的水泥土攪拌法，簡(jiǎn)稱干法。使用水泥漿作為固化劑的水泥土攪拌法，簡(jiǎn)稱濕法。在防滲帷幕的施工中通常使用濕法施工。

1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

水泥宜選用強(qiáng)度等級(jí)為 32.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥，摻入量宜為 12%～20%，在不污染環(huán)境的前提下外摻劑可根據(jù)工程需要和土質(zhì)條件選用具有早強(qiáng)、緩凝、減水以及節(jié)省水泥等作用的材料。水灰比宜為0.45～0.55，樁徑不小于500mm，樁長(zhǎng)=樁頂標(biāo)高 -樁底標(biāo)高，其中樁頂標(biāo)高宜取本場(chǎng)地勘探期間實(shí)測(cè)地下穩(wěn)定水位埋深標(biāo)高再加 1.0m，樁底標(biāo)高宜≤基坑實(shí)測(cè)深度標(biāo)高-1.2×建筑基坑側(cè)壁重要性系數(shù) ×(實(shí)測(cè)地下穩(wěn)定水位埋深標(biāo)高-基坑實(shí)測(cè)深度標(biāo)高)。

1.2 帷幕形式

防滲帷幕宜采用兩排水泥攪拌樁套打，兩排樁的相互搭接宜不小于 150mm，工藝為兩噴四攪。常使用的形式有以下幾種:

1)灌注排樁支護(hù)體加兩排套打水泥攪拌樁防滲帷幕，適用于基坑較深且基坑側(cè)壁安全等級(jí)要求較高時(shí)使用，帷幕應(yīng)置于排樁之后，為保證二者之間土體的穩(wěn)定性，二者凈距以不大于300mm為宜。

2)土釘或預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)體加兩排套打水泥攪拌樁防滲帷幕，適用于基坑較淺時(shí)使用。土釘穿透攪拌樁樁體成孔并安放、注漿，然后掛網(wǎng)噴射混凝土面層。

3)水泥攪拌樁兩排套打并在樁體中插鋼筋、鋼管或槽鋼等整體作為支護(hù)體系，并在攪拌樁頂部設(shè)置厚度為 0.2m，寬度與墻身一致的鋼筋混凝土壓板來(lái)增加支護(hù)體的整體穩(wěn)定性。

4)水泥攪拌樁相互套打形成格柵式擋土壩支護(hù)體，適用于場(chǎng)地較開闊處的基坑支護(hù)，兩排防滲帷幕設(shè)置于擋土壩緊臨基坑的內(nèi)側(cè)。攪拌樁由一種具有一定剛性的脆性材料構(gòu)成，其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，格柵式擋土壩形成一個(gè)“重力壩”就是利用結(jié)構(gòu)本身自重和抗壓不抗拉的一種形式。

1.3 施工流程

測(cè)量放樣→鉆機(jī)就位→穩(wěn)定、調(diào)平鉆機(jī)→鉆機(jī)預(yù)拌下沉慢速鉆進(jìn)→復(fù)查鉆機(jī)垂直度→繼續(xù)鉆進(jìn)→到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高止→制備水泥漿→鉆機(jī)噴漿提鉆至樁頂→下鉆復(fù)攪→提鉆噴漿至樁頂→提鉆至地面→鉆機(jī)移位至新樁位。

1.4 施工要求

1)水泥攪拌樁施工現(xiàn)場(chǎng)事先應(yīng)整平，不得有地下障礙物，若有池塘、洼地等應(yīng)抽水和清淤并回填粘性土料后壓實(shí)。攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度應(yīng)相匹配，以確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點(diǎn)均能經(jīng)過(guò)20次以上的攪拌。

2)施工前應(yīng)確定水泥漿泵輸漿量、水泥漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間和鉆桿提升速度等施工參數(shù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)確定施工工藝。所使用的水泥都應(yīng)過(guò)篩，漿液制備應(yīng)隨配隨用不得離析，必須連續(xù)泵送。拌制水泥漿液的罐數(shù)、水泥和外摻劑用量以及泵送漿液的時(shí)間等應(yīng)有專人記錄，噴漿量及攪拌深度必須采用經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。

3)攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝的要求，并配專人記錄。

4)當(dāng)水泥漿液到達(dá)出漿口后，應(yīng)噴漿攪拌 30 s，在水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再開始提升鉆頭。停漿面應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高 300mm～500mm。施工中應(yīng)始終保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的垂直。

5)攪拌機(jī)預(yù)拌下鉆時(shí)不宜用水，當(dāng)遇到較硬土層而下鉆太慢時(shí)方可適量泵水，但應(yīng)考慮泵水對(duì)樁身強(qiáng)度的影響。

6)施工時(shí)如因故障停漿，應(yīng)將鉆頭下沉至停漿點(diǎn)以下 500mm處，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿攪拌提升。若停機(jī)超過(guò) 3 h，宜先拆卸輸漿管并妥加清洗。

7)防滲帷幕套打施工時(shí)，相鄰樁的施工時(shí)間不宜超過(guò) 24 h。如間隔時(shí)間太長(zhǎng)，與相鄰樁無(wú)法搭接咬合時(shí)，應(yīng)采取局部補(bǔ)樁或注漿等補(bǔ)強(qiáng)措施。

2 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的鉆桿鉆進(jìn)到土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水、空氣成為20MPa～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來(lái)，沖切、擾動(dòng)、破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)有一定強(qiáng)度的圓柱狀固結(jié)體或相鄰樁體相互咬合成一體的墻體固結(jié)體，該工藝起到止水與土體加固的作用，以達(dá)到加固地基或止水防滲的目的。高壓噴射注漿法分旋噴、定噴、擺噴，根據(jù)噴射方法的不同可分為單管法、二重管法和三重管法。

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

水泥宜選用強(qiáng)度等級(jí)為 32.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥，摻入量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土層情況通過(guò)試驗(yàn)確定，經(jīng)驗(yàn)值常為 200 kg/m～300 kg/m。根據(jù)施工的需要可加入適量的外加劑及摻合料。水灰比宜為0.8～1.5，常用1.0，樁徑不小于600mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)等同于水泥攪拌樁防滲帷幕樁長(zhǎng)的算法。

2.2 帷幕形式

防滲帷幕套打時(shí)以相互搭接不小于 300mm，設(shè)計(jì)成孔深度不大于 20m為宜。常使用的形式有以下幾種:

1)灌注排樁支護(hù)體加樁間插打高壓旋噴樁止水。適用于基坑較深、基坑側(cè)壁安全等級(jí)要求較高且施工現(xiàn)場(chǎng)因場(chǎng)地或空中障礙物影響而不具備打深層攪拌漿噴樁帷幕時(shí)使用，注漿方法宜使用旋噴，當(dāng)排樁間凈距小于旋噴樁樁徑時(shí)，單管法插打應(yīng)不少于兩根，雙管法或三管法應(yīng)不少于一根，最好為兩根。當(dāng)排樁間凈距大于旋噴樁樁徑時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理布置樁數(shù)。

2)可在土釘或預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)體加雙排高壓旋噴樁防滲帷幕中運(yùn)用。也可在高壓旋噴樁兩排套打并在樁體中插鋼筋、鋼管或槽鋼等整體作為支護(hù)體系中應(yīng)用。

2.3 施工流程

測(cè)量放樣→鉆機(jī)就位→穩(wěn)定、校正鉆機(jī)→制備水泥漿→貫入噴射管用高壓泥漿旋噴強(qiáng)制切土鉆進(jìn)→到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高止→鉆機(jī)旋噴提鉆至樁頂→鉆機(jī)移位至新樁位。

2.4 施工要求

噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關(guān)，其中包括噴射壓力、提升速度、被加固土的抗剪強(qiáng)度、噴咀直徑和漿液稠度。加固范圍與噴射壓力、噴咀直徑成正比，與提升速度、土的抗剪強(qiáng)度和漿液稠度成反比。加固體強(qiáng)度與單位加固體中的水泥摻入量和土質(zhì)有關(guān)。

1)噴射孔與高壓注漿泵距離應(yīng)不大于 50m，裝、卸噴射管時(shí)，采取密封措施、加快裝卸速度以防止噴嘴堵塞。

2)在高噴灌漿過(guò)程中，出現(xiàn)壓力突降或驟增、孔口回漿濃度和回漿量異常，甚至不返漿等情況時(shí)，查明原因后立即處理。

3)高噴灌漿保持全孔連續(xù)一次作業(yè)，作業(yè)中因拆卸噴射管而停頓后，重復(fù)高噴灌漿長(zhǎng)度不小于0.3m。

4)供漿正常情況下，孔口回漿密度變小、不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，擬采取加大進(jìn)漿密度或進(jìn)漿量的措施予以處理。當(dāng)孔內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿，應(yīng)采取相應(yīng)措施馬上處理。

5)高噴灌漿結(jié)束后，應(yīng)迅速拔出噴射管。為防止?jié){液凝固收縮影響樁頂標(biāo)高，應(yīng)充分利用孔口回漿或水泥漿液對(duì)已完成孔進(jìn)行及時(shí)回灌，直至漿液面不下降為止。

6)施工中如實(shí)記錄高壓旋噴灌漿的各項(xiàng)參數(shù)、漿液材料用量、異常情況及處理等。做好廢棄泥漿的處理，及時(shí)運(yùn)走或現(xiàn)場(chǎng)堆放后期運(yùn)出。

防滲帷幕樁入土深度較長(zhǎng)時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)樁與樁之間咬合不住，造成樁縫漏水或流砂現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象時(shí)要迅速在縫隙漏水處打入花管，并向內(nèi)注水玻璃或摻入有三乙醇氨的稠水泥漿進(jìn)行堵漏，如縫隙較大時(shí)也可以采用土辦法，如用干海帶塞入縫隙中，海帶遇水膨脹就會(huì)將縫隙堵死，或者是在滲水或漏水處將0.8mm～1mm厚的鐵皮用膨脹螺絲固定在樁體上，然后用快凝水泥迅速封堵。

[1] GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 樊宇強(qiáng).雙排樁基坑支護(hù)在臨近既有線基坑開挖的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，36(16):95-96.