灌注樁與高壓旋噴復合樁基支護分析與應用

沙俊強

（國網江蘇省電力工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210024）

1 工程概況

某大型發(fā)電廠工程汽機基礎位于主廠房基礎群中部，汽機基礎深度達10．6m，主廠房基礎群其他基礎深4．6m。主廠房區(qū)域所有工程樁均采用混凝土灌注樁。因汽機基礎比其他基礎深6m，且周邊布滿混凝土灌注樁，為保護汽機周邊樁基，經方案比較，決定采用永臨樁基結合支護方案，即在汽機基礎四周的混凝土灌注樁（永久）之間增加高壓旋噴樁（臨時），形成復合體系對基坑進行支護。因2種樁型性質迥異且相互交錯，施工中存在很多難點和需要嚴格控制的關鍵環(huán)節(jié)。

2 工程地質情況

工程所在地位于江蘇東部沿海凸出岸段，廢黃河、中山河入海河口處的黃海海區(qū)，地基土在80m深度范圍內主要為第四系地層的河流相及濱海河口相沉積物。由于黃河幾百年間攜帶大量泥沙從此處入海，使廢黃河三角洲區(qū)域沉積復雜多變的土層結構，且土層沉積時間較短，土質密實度、穩(wěn)定性較差。各土層厚度和主要參數如表1所示。

3 基坑支護方案設計研究與分析

結合2種樁型特點與工程所在地地質情況，經設計計算、驗算及技術經濟比較后，確定汽機基坑采用在基坑四周的灌注樁之間增設高壓旋噴樁形成復合結構的支護方案［1-2］。高壓旋噴支護樁設計樁長10．45m，樁頂標高-4．600m（地面標高設定為±0．000，下同），樁徑 800mm，相鄰樁搭接寬度為250mm。設計時主要考慮以下因素。

表1 土層厚度和主要參數

1）汽機基坑四周開挖范圍內分布有已施工的混凝土灌注樁（旋挖灌注樁，樁徑800mm，樁長60m），水泥土攪拌法無法形成連續(xù)擋墻，結合③層土層參數及基坑支護技術規(guī)范，采用在工程樁之間加設高壓旋噴樁形成復合樁基支護系統的方案可行。

2）因在灌注樁和高壓旋噴樁的力學性能、剛度、彈性模量差異較大，接縫處容易出現滲漏現象，因此需在灌注樁和高壓旋噴樁接縫處采取針對性解決措施。

3）汽機基坑內和周邊支護結構中的灌注樁，在支護結構計算時不考慮工程樁對支護結構穩(wěn)定的作用，但在復合支撐體系計算時，應適當降低安全系數，減少冗余量，避免造成浪費［3］。

4）因復合支護結構中的混凝土灌注樁為永久工程樁，必須嚴格控制復合支護結構頂部的水平位移，避免因位移過大導致混凝土灌注樁傾斜、斷裂，設計計算時支護結構的累計水平位移計算值按不大于15mm 進行控制［4］。

5）在混凝土灌注樁間進行高壓旋噴樁施工時，為減輕噴漿壓力對工程樁的擠壓作用，旋噴樁與已施工的工程樁中心距離控制在直徑的1．0～1．2倍。

4 施工順序

本工程按汽機基坑與主廠房基坑同步開挖考慮，基本施工順序：先施工灌注樁，待樁身達到設計強度后，在汽機基坑四周的灌注樁之間進行高壓旋噴樁施工，形成復合支護系統，然后開始主廠房基坑大面積開挖至-4．600m，最后進行汽機基座局部開挖至-10．600m?；又ёo剖面如圖1所示。

圖1 基坑支護剖面

5 施工控制難點與措施

5.1 高壓旋噴支護樁施工難點

1）旋噴樁與已施工灌注樁之間的接縫處容易出現滲漏。

2）旋噴樁鉆進施工中穿越土層物理力學性能指標差異較大，各項參數不易控制，如果旋噴樁樁身不密實，將導致滲漏［5］。

3）由于土層復雜，且在灌注樁之間施工，鉆桿垂直度控制難度大，相鄰旋噴樁容易出現搭接寬度不足，甚至樁身形成上分叉、下分叉。

4）旋噴施工時，旋噴壓力對灌注樁的擠壓作用可能導致灌注樁傾斜、斷裂。

5.2 控制措施

1）針對轉角處、灌注樁與旋噴樁交接處易出現接縫不嚴密問題，經分析和現場試驗，采取在上述部位背基坑面（來水方向）位置增設接縫加強樁，接縫加強樁樁長和直徑同其他旋噴樁，避免交接豎縫出現滲漏［6］。同時，在轉角或薄弱處嚴格控制注漿量，確保有效注漿量為3．1～3．7m3，保證旋噴樁直徑及與灌注樁的有效結合。

2）為保證整體樁身均勻性，根據勘察報告中的有關參數，針對不同土層采取不同技術參數，分別對②、③土層采用不同的壓力及提升速度，在由③層施工至②層時，適當減小噴漿壓力（23MPa→20MPa），同時，根據噴量法公式：

式中，Q漿液用量（m3）；q為單位時間壓漿量（m3／min）；H為旋噴樁長度（m）；α為損失系數，一般為0．1 ～0．2；V 為提升速度（m／min）。

噴漿量和提升速度成反比，結合②、③土層密度比，確定在③土層施工時，鉆桿提升速度為0．12m／min，②土層施工中鉆桿提升速度為0．18m／min。

3）竄漿量過大時，采取提高噴射壓力、適當縮小噴嘴直徑、控制固結體形狀，確保旋噴樁的有效注漿量控制在3．1～3．7m3；同時，為保證漿液有效擴散，達到設計樁徑及樁間搭接寬度，參照相關規(guī)范及現場測試，按0．8MPa控制氣流壓力。

4）針對施工下鉆過程中鉆桿垂直度不易控制的問題，采取以下施工措施：在鉆桿鉆進到②層和③層交界處上下1m范圍內時，減緩鉆進速度，加強對鉆桿垂直度的觀測并即時對垂直度進行調整；在鉆進過程中，遇到障礙物或灌注樁施工時混凝土滲透到土層中形成的硬夾層時，可能發(fā)生平臺側滑導致鉆桿傾斜，應及時停止施工，并清理障礙回填后恢復施工，嚴格控制鉆桿垂直度不大于1%。

5）在靠近灌注樁樁身進行高壓旋噴施工時，要嚴格按設計要求控制高壓旋噴樁中心與灌注樁中心的距離。距離太遠，2種樁樁身結合不嚴密，易形成薄弱環(huán)節(jié)，甚至縫隙；距離太近，高壓旋噴時對灌注樁產生擠壓，可能導致灌注樁傾斜、斷裂，同時，要對噴漿壓力進行嚴格的控制，避免出現超壓。

6 結語

1）經過精心管理與施工，該支護工程順利完成，在汽機深基坑開挖后，對支護樁外觀進行檢查，樁體表面均勻、密實，無滲漏點，與原灌注樁結合緊密，汽機基礎周邊的灌注樁檢測均為Ⅰ類樁，樁身無被破壞現象（見圖2，3）。

2）支護工程在整個汽機基礎施工期間未出現異常情況。根據第三方監(jiān)測單位監(jiān)測數據，在深基坑土方開挖、基坑內汽機底板施工期間，支護樁樁大累計位移量為8mm，滿足小于15mm的設定目標。

圖2 下沉式汽機基坑開挖后支護俯瞰

3）相對于一般支護工程，復合樁基支護工程存在風險高、技術復雜的特點，技術成熟度不高，還有很多值得研究和完善的環(huán)節(jié)。因此必須在技術的可靠性、應急預案的完善性等方面繼續(xù)進行大量細致的工作。頂日最大位移量為3mm，汽機底板施工完成后的最

圖3 高壓旋噴樁（與無混滲凝漏土）灌注樁結合緊密