淺析高壓旋噴樁試樁在透水層構(gòu)造中的監(jiān)理要點

楊建偉，尹曉兵（河南建達工程咨詢有限公司， 河南 鄭州 450002）

1 工程概況

鄭東新區(qū)某地下空間綜合利用工程，建筑占地面積約15 萬 m2，地下 3 層、地上 1 層，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。工程采用順作法施工，基坑開挖深度約為 17.40 m，土方開挖量約 180 萬 m3；基坑支護形式為地下連續(xù)墻（兩墻合一，墻深 32.65 m、厚 800 mm、2976 延長米）+混凝土鉆孔灌注樁（樁長 15.15 m）+高壓旋噴樁（地連墻接縫處、樁長 21.85 m）。

1.1 巖層地質(zhì)條件

擬建場地地貌單元為黃河沖洪積平原，原為耕地、林地、堆積土。地形起伏較大，地面高程 84.3 m～85.5 m。擬建區(qū)內(nèi)地層結(jié)構(gòu)主要由人工堆填層（Q4M1）、壓實填土（Q4M1）、全新統(tǒng)（Q4）沖洪積層以及上更新統(tǒng)（Q3）沖洪積層組成。揭露土層如下：①雜填土；②粉土、粉質(zhì)黏土；③粉質(zhì)黏土；④粉砂、細砂；⑤粉質(zhì)黏土；⑥粉土；⑦細砂；⑧粉土；⑨粉質(zhì)黏土；⑩細砂。

1.2 水文條件

施工現(xiàn)場地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水、第四系松散巖類孔隙承壓水。根據(jù)前期勘察資料及周邊資料，14.5 m 以上的 Q4-3、Q4-2 的粉土、粉質(zhì)黏土地層中有潛水的存在，透水性弱，屬弱透水層；孔隙承壓水賦存于高程在 72.7 m～49.7 m 范圍內(nèi)的粉細砂地層中，該土層富水性好，透水性強，屬強透水層，具有承壓性，根據(jù)前期隧道勘察資料，承壓水頭高約 12 m～13 m，高程約 71.5 m ～ 72.5 m。

1.3 高壓旋噴樁設(shè)計概要

為增加地連墻防滲效果，在相鄰兩幅地連墻接縫處外側(cè)均設(shè)置 2 根直徑 800 mm 的高壓旋噴樁進行封堵止水。高壓旋噴樁在地連墻施工結(jié)束且達到設(shè)計強度后方可施工。高壓旋噴樁采用 P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，摻量不小于 30%。樁體深度控制以滿足覆蓋接縫處為必要條件，即：常規(guī)地連墻接縫處樁底標高 55.60 m （即結(jié)構(gòu)筏板下），樁頂標高 77.45 m （即地連墻冠梁頂），樁長 21.85 m；地鐵 B、C 出站口抬升段地連墻接縫處樁底標高 55.60 m （即結(jié)構(gòu)筏板下），樁頂標高 82.20 m （即地連墻冠梁頂），樁長 26.60 m。高噴樁中心距地連墻外側(cè) 0.25 m，以地連墻分幅線為準，樁間距 400 mm，樁體搭接 400 mm。

2 試樁目的

高壓旋噴樁主要作為基坑支護、止水工藝，常用于臨時性工程。不同的地質(zhì)條件、不同的施工機械和施工工藝對其成樁質(zhì)量、止水效果影響明顯。高壓旋噴樁從施工工藝上可分為：單管法、雙管法、三管法，從漿液噴射方式上可分為定噴和擺噴。實際施工中，需根據(jù)地質(zhì)條件和試樁結(jié)果選擇適宜的施工工藝和方式，并為規(guī)模施工時質(zhì)量控制標準的制定提供依據(jù)。

（1） 確定施工工藝，即在單管法、雙管法、三管法中選擇最適宜的。

（2）高壓旋噴機、注漿泵及配套設(shè)備（管路最大長度）。

（3） 確定漿液配合比及泥漿比重、下鉆及提升速度、注漿量及注漿壓力、水泥摻量、氣壓、水壓。

（4） 依據(jù)試樁取芯結(jié)果，確定本工程高壓旋噴樁質(zhì)量評定標準（樁體直徑、無側(cè)限抗壓強度）。

2.1 設(shè)計要求

2.1.1 設(shè)計參數(shù)

水泥摻入量應(yīng)不小于 30%，經(jīng)計算，水泥用量為297 kg/m3。

表 1 設(shè)計參數(shù)

2.1.2 設(shè)計施工工藝

本工程設(shè)計要求采用三重管法施工，具體的各項參數(shù)由試樁結(jié)果確定。 工藝流程如下：場地清整→樁位測設(shè)→鉆機就位→引孔下管→漿液配制→噴射注漿→停漿拔管→設(shè)備清洗、移機。

2.2 現(xiàn)場建議

2.2.1 試樁工藝分析

根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)構(gòu)造條件、樁徑、水泥摻量和周邊已有類似工程施工工藝并結(jié)合作業(yè)班組施工經(jīng)驗，建議采用雙重管方法成樁，即：下鉆時開啟水壓、氣壓，關(guān)閉漿壓；提鉆時開啟漿壓、氣壓，關(guān)閉水壓。其中在鉆深 8 m～18 m 時，因該層段為透水層且主要由粉砂、粉細砂構(gòu)成，為保證成樁質(zhì)量，該段采用降低提鉆速度且復鉆的措施。報建設(shè)單位經(jīng)設(shè)計院同意后，試樁定為 3 組，具體試樁參數(shù)如下表 2 所示。

表 2 試樁參數(shù)

其中：第 1 組采用設(shè)計提供建議參數(shù)，個別適當調(diào)整，采用三管法施工；第 2 組根據(jù)施工經(jīng)驗參數(shù)，采用雙管法+局部復噴施工；第 3 組根據(jù)施工經(jīng)驗，對漿壓、氣壓、水壓及其注入量進行調(diào)整，采用雙管法施工。

2.2.2 試樁機械

表 3 試樁機械

3 試樁的質(zhì)量控制要點

影響高壓旋噴樁質(zhì)量的因素很多，諸如環(huán)境條件、人員、材料、設(shè)備、施工方法、成品保護等等，下面筆者著重闡述試樁階段的監(jiān)理要點。

3.1 試樁準備階段質(zhì)量預控

3.1.1 熟悉設(shè)計文件以及地勘報告

（1） 組織監(jiān)理工程師詳細閱讀地勘報告，進行現(xiàn)場踏勘；根據(jù)地勘報告和現(xiàn)場勘察及以往類似工程監(jiān)理經(jīng)驗，提出監(jiān)理方意見。

（2） 組織監(jiān)理工程師熟悉圖紙，并與施工單位交換對圖紙的審查意見，對高壓旋噴樁試樁前所存在的技術(shù)問題充分討論，在圖審前形成共識。

（3） 參加業(yè)主組織的設(shè)計交底和圖紙會審會議，了解設(shè)計意圖，提出對試樁質(zhì)量、安全、進度、投資等方面有益的建議。

3.1.2 審查專項施工（試樁）方案

首先對方案的程序性、符合性及針對性進行審查，重點審查方案是否符合設(shè)計及工程建設(shè)強制性標準的要求；而后審查方案的施工工藝、質(zhì)量保證措施是否滿足設(shè)計及規(guī)范標準，是否具有可操作性；最后審查施工方案中安全生產(chǎn)措施是否符合 JGJ 59—2011《建筑施工安全檢查標準》的要求。

3.1.3 核查測量儀器等

核查測量儀器標定證書；復核加密控制網(wǎng)坐標及高程的準確性，確認是否進行有效保護。

3.1.4 人員、材料、設(shè)備的控制要點

（1） 審查作業(yè)人員上崗證件，監(jiān)督施工單位按照試樁方案對參與試樁的作業(yè)人員做好質(zhì)量、安全技術(shù)交底工作，完善書面交底記錄的簽字。

（2） 按照試樁方案核查進場設(shè)備規(guī)格、型號及性能是否滿足工藝要求，并單機空車試運轉(zhuǎn)；高、低注漿泵年度檢驗合格證是否有效，壓力表標定是否在有效期內(nèi)；輸漿管路長度不得超過 50 m。

（3） 檢查進場水泥是否與設(shè)計要求品種一致，并進行見證取樣、送檢，三天報告合格方準使用；不合格材料必須立即退場。

3.1.5 施工安全及環(huán)境的控制要點

（1） 制漿區(qū)搭設(shè)工棚，安裝抑制揚塵設(shè)備。

（2） 試樁區(qū)域挖設(shè)溢流坑，防止翻漿隨意流淌。

（3） 檢查高壓輸漿管路是否完好，檢查管路與空壓機、管路與鉆桿的接駁點是否緊固。

（4） 檢查臨時用電線路架設(shè)及開關(guān)箱，保護裝置是否安全有效。

3.2 試樁過程的質(zhì)量監(jiān)控

（1） 按照試樁參數(shù)指標，檢測成品水泥漿液配比（黏度）是否與既定的參數(shù)一致，抽查每（桶）次制漿量偏差及總批次，核算單根樁總用漿量。

（2） 試樁前聯(lián)動試車，對制送漿設(shè)備、鉆機、高壓泥漿泵、噴頭等做試機運行， 檢查壓力表、流量表的精度和靈敏度。

（3） 校核樁位坐標、高程，并與地連墻接縫位置實施量測；校驗鉆桿的垂直度及鉆頭定位，確保鉆桿、鉆頭及噴頭、導流器暢通無阻。

（4） 起始噴漿的控制。鉆頭置于樁底標高后（超過設(shè)計標高 20 cm）開啟噴射注漿管路，在孔底原位靜噴1 min～ 3 min；待漿液向上翻出孔口且情況正常后，方可開始提升旋噴。

（5） 噴漿過程的控制。水泥漿液配置、待用、使用時間不得超過 2 h，否則按照廢漿處理；核對試樁參數(shù)，如鉆桿進尺、提鉆速度、旋轉(zhuǎn)速度、噴漿（水、氣）的壓力、噴漿（水、氣）量等重要參數(shù)是否與方案一致；記錄成樁過程中各土層交界處噴漿壓力變化及孔口翻漿量變化，出現(xiàn)過大、過小、甚至無翻漿現(xiàn)象時督促施工單位查找原因，及時采取正確的技術(shù)措施保持翻漿量平穩(wěn)；鉆桿換接過程迅速、準確、安全，減少噴漿停滯時間、降低噴頭堵塞幾率，促使噴漿連續(xù)進行；提鉆中如遇停電、卡鉆、機械故障等造成噴漿中斷，應(yīng)立即督促搶修，縮短中斷時間；如無法在短時間內(nèi)修復，應(yīng)記錄停噴處標高，及時將鉆桿全部拔出、清洗管路；恢復噴漿時，噴頭要超過停鉆處 30 cm 起噴，保證樁體的連續(xù)性。

（6） 透水層（粉砂、粉細砂層）噴漿的控制要點。依據(jù)地質(zhì)報告，本地區(qū)高程 76.5 m～66.3 m 區(qū)間主要由粉砂、粉細砂構(gòu)成，且高程 72.7 m～49.7 m 范圍內(nèi)同時存在孔隙承壓水（現(xiàn)狀作業(yè)面高程約 78.2 m），屬強透水層，滲透性好，噴漿時漿液流失嚴重，不易成樁。為此，在高程 72.0 m ～62.0 m 區(qū)間內(nèi)，第二組高壓旋噴樁采取提升噴漿→復鉆→二次提升噴漿；第三組高壓旋噴樁采取降低水壓、提高漿壓及注漿量、提高漿液比重等措施。

（7） 相鄰樁施工間隔控制。本工程高壓旋噴樁是在兩幅地連墻接縫處外側(cè) 25 cm 雙根套打，中心距 40 cm，對地連墻接縫起封閉抗?jié)B的作用。兩根樁施打時間要保持一定的間隔，原則上不小于 48 h。

3.3 試樁成果分析、確認各項參數(shù)

本工程高壓旋噴樁為永久性止水結(jié)構(gòu)，設(shè)計要求水泥土抗壓強度不小于 1.5 MPa，滲透能力小于 1×10-7cm/s。

3.3.1 試樁取芯

取芯機械：GK-200 履帶式地質(zhì)鉆探機；取芯位置：樁心外側(cè)樁徑四分之一處；取芯時間：成樁后 7 d。

第一組：0～10 m 可取出固體樣本，但不連續(xù)，10 m以下無樁體樣本；

第二組：0～15 m 可取出連續(xù)固體樣本，15 m～20 m可見塊狀樁體，但不連續(xù)，20 m 以下無樁體樣本；

第三組：0～15.4 m 可取出連續(xù)固體樣本，15 m 以下無樁體樣本。

圖 1 第一組芯（設(shè)計參數(shù)、三管法）

圖 2 第二組芯（復噴、雙管法1）

圖 3 第三組芯（雙管法）

試樁分析：抗?jié)B性能試驗第一組不滿足設(shè)計要求指標，第二組、第三組樁體均滿足設(shè)計要求；經(jīng)檢測，三組芯樣 28 d 水泥土強度均大于設(shè)計要求。

3.3.2 確認高壓旋噴樁工藝及參數(shù)

經(jīng)核查，本工程結(jié)構(gòu)底板底高程為 67.6 m，第二組高噴樁有效樁體高程 63.3 m，超出結(jié)構(gòu)底板 4.3 m，滿足墻體防滲要求。報建設(shè)單位、設(shè)計單位批準，決定選用第二組參數(shù)作為本工程高壓旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)，同時對其中個別參數(shù)進行微調(diào)，如表 4 所示。

表 4 調(diào)整后參數(shù)

3.3.3 質(zhì)量檢查標準

表 5 質(zhì)量檢查標準

4 監(jiān)理對試樁成果的運用

（1） 審批施工單位試樁后修改的高壓旋噴樁施工方案，重點審核施工部署、施工工藝、技術(shù)參數(shù)的準確性。督促施工單位現(xiàn)場技術(shù)負責人按照既定方案對技術(shù)、質(zhì)檢、作業(yè)隊伍進行全面交底。

（2） 依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標準及審批后的專項施工方案編制高壓旋噴樁監(jiān)理實施細則。組織專業(yè)監(jiān)理工程師、監(jiān)理員進行專項交底，明確監(jiān)理工作流程，人員分工，工序質(zhì)量控制點及驗收程序、質(zhì)量標準。

（3） 組織召開高壓旋噴樁專項監(jiān)理交底會，充分解讀試樁成果，對高壓旋噴樁工序進行細化、分解。確定檢驗批劃分、停檢點設(shè)置、驗收項目、驗收程序、質(zhì)量標準；確定技術(shù)資料表格、填寫格式及報審流程。

5 結(jié) 語

根據(jù)不同的巖土條件和水文條件，結(jié)合周邊已有類似工程的施工經(jīng)驗，選擇適宜的施工方法，科學、有序地調(diào)整技術(shù)參數(shù)。試樁中認真執(zhí)行既定參數(shù)，如實記錄指標的波動區(qū)間，分析試件檢測數(shù)據(jù)，在滿足設(shè)計及規(guī)范標準的前題下，統(tǒng)籌兼顧，合理確定施工參數(shù)。監(jiān)理過程中，應(yīng)加強對常見質(zhì)量問題的事前控制措施的落實，有效降低高壓旋噴樁的施工成本，促進施工質(zhì)量的提高。