降低高壓旋噴樁止水帷幕滲漏風(fēng)險(xiǎn)

付 毓

上海市水利工程集團(tuán)有限公司 上海 201612

1 工程概況

南新涇泵閘工程主要功能為上海市淀北片的防洪除澇，兼顧水資源調(diào)度和水生態(tài)環(huán)境改善，工程設(shè)計(jì)排水流量40 m3/s，單孔水閘凈寬12 m，為Ⅰ等工程，合理使用年限為100 a。本工程設(shè)計(jì)高壓旋噴樁止水帷幕長(zhǎng)17 m，根據(jù)地勘報(bào)告，止水帷幕穿透①1雜填土層、③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、③2黏質(zhì)粉土層、⑤1-1粉質(zhì)黏土層，無(wú)流砂層情況出現(xiàn)。同時(shí)根據(jù)地勘報(bào)告，擬建場(chǎng)地微承壓水埋藏較深，承壓水含水層層頂最小埋深20.4 m（標(biāo)高為－14.06 m）。

止水帷幕的要求是均勻性、密閉性、具有一定的強(qiáng)度、較低的滲透性。若達(dá)不到，基坑內(nèi)難以保持干燥環(huán)境，不利于正常施工，同時(shí)對(duì)基坑安全和周邊建筑基礎(chǔ)造成影響。止水帷幕滲水點(diǎn)的修補(bǔ)需要花費(fèi)大量時(shí)間，同時(shí)會(huì)造成成本升高，不利于項(xiàng)目管理。

2 影響因素分析

通過對(duì)相關(guān)事故案例分析及同類工程施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”這五個(gè)方面分析出控制高壓旋噴樁止水帷幕滲漏風(fēng)險(xiǎn)的影響因素主要有：地質(zhì)狀況（如地下障礙物、地下流砂層、承壓水層等）、施工不到位，未形成封閉（如工藝參數(shù)、局部拌和不均勻、土體水泥摻入不足、樁機(jī)人員水平不達(dá)標(biāo)、施工監(jiān)管不到位、局部帷幕厚度不足）、機(jī)械材料（如水泥原材料、施工拌和用水、水泥漿密度、空氣壓縮機(jī)送風(fēng)壓力、泥漿泵壓力）等[1]。結(jié)合本工程實(shí)際工況分析，撇開客觀因素，高壓旋噴樁止水帷幕布置、帷幕均勻性和完成性、水泥漿相對(duì)密度和施工過程監(jiān)管對(duì)高壓旋噴樁止水帷幕滲漏影響較大。

3 影響因素應(yīng)對(duì)措施

3.1 止水帷幕布置

經(jīng)多方探討，本工程的基坑止水帷幕采用樁徑800 mm、間距500 mm的雙排高壓旋噴樁布置（圖1），使用P·O 42.5水泥，每立方米土體中水泥摻量不少于450 kg，水泥摻量≥25%，水灰比宜為0.7～1.0。水泥土加固體的28 d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不宜低于1.0 MPa。施工工藝采用雙重管高壓旋噴灌漿法。

圖1 基坑止水帷幕布置

通過此帷幕布置形式，避免因設(shè)計(jì)方面的問題，如支護(hù)樁間距過大、高壓噴射注漿帷幕的水泥用量太少、帷幕的水泥固結(jié)體搭接寬度不足、成樁工藝選擇不合理等原因造成基坑止水帷幕滲漏現(xiàn)象。

3.2 帷幕均勻性和完整性保證

本工程先進(jìn)行支護(hù)排樁施工，后進(jìn)行高壓旋噴注漿施工。旋噴施工過程中，冒漿量控制在10%～25%之間，在基坑重要區(qū)域或樁身強(qiáng)度有特殊要求位置，采用復(fù)噴措施。噴射注漿時(shí)由下而上均勻噴射；高壓旋噴注漿的施工作業(yè)順序應(yīng)采用隔孔分序方式，相鄰兩孔噴射施工間隔時(shí)間不宜小于48 h，并確保有效搭接。

試驗(yàn)樁長(zhǎng)5 m，水泥漿水灰比為1.0，密度為1.52 g/cm3，分別采用不同轉(zhuǎn)速、提升速度、空氣壓力和進(jìn)漿流量進(jìn)行試樁，通過目測(cè)檢查樁體均勻性完好程度、成樁直徑以及測(cè)量樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)，確定了基坑高壓旋噴樁采用每立方米土體中水泥摻量455 kg，旋轉(zhuǎn)速度15 r/min，提升速度15 cm/min，噴漿壓力25 MPa，空氣壓力0.7 MPa，進(jìn)漿流量45 L/min的參數(shù)。

3.3 水泥漿密度控制

3.3.1 水泥漿混合桶內(nèi)刻制標(biāo)準(zhǔn)線

作業(yè)人員在配制水泥漿時(shí)往往隨意性較大，或憑借以往經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致配制出的水泥漿液密度不一。為了減少該情況的發(fā)生，確保水泥漿密度不小于方案參數(shù)要求，同時(shí)降低成本，避免水泥漿密度過大導(dǎo)致堵管，小組成員計(jì)劃采取定量化拌制方式。具體如下：按照方案要求，水泥漿中水灰比為1∶1，若向定量的水泥中逐漸加水?dāng)嚢?，容易造成水泥結(jié)塊，不易拌制均勻，進(jìn)而造成注漿管堵管。因此采用向定量水中緩慢加入定量水泥的方式進(jìn)行水泥拌和。

水泥漿拌和桶直徑800 mm，高度1.5 m，體積約為0.75 m3，水泥漿密度為1.52×103kg/m3，則一桶水泥漿的質(zhì)量為1.14 t，其中水的質(zhì)量為0.57 t，桶內(nèi)預(yù)先加入的水的高度為1.14 m，在該位置做好標(biāo)線，每次拌和水加至此高度處停止。

由水泥筒倉(cāng)自由倒入水泥，先倒入5 s，攪拌20 s后測(cè)定水泥漿密度，若水泥漿密度達(dá)不到1.52×103kg/m3，繼續(xù)倒入5 s，攪拌20 s，持續(xù)該流程直至水泥漿密度達(dá)到1.52×103kg/m3。經(jīng)試驗(yàn)，需持續(xù)倒入25 s左右，水泥漿密度達(dá)到1.52×103kg/m3，故要求現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)按照該方法進(jìn)行水泥漿配制。

3.3.2 每桶水泥漿測(cè)定水泥漿密度

每桶水泥漿液配制完成后，現(xiàn)場(chǎng)使用泥漿比重計(jì)進(jìn)行泥漿密度測(cè)定校核，測(cè)定結(jié)果需記錄在冊(cè)，便于復(fù)查。

3.4 施工過程監(jiān)管

3.4.1 制作高噴參數(shù)-儀表讀數(shù)對(duì)照

（2）思想政治教育工作未能引起足夠重視，企業(yè)高層的決策人員和管理人員片面追求生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益，對(duì)供電企業(yè)職工的思想動(dòng)態(tài)和心理狀態(tài)重視不足，認(rèn)為思想政治教育工作可有可無(wú)，難以有效發(fā)揮其“育人”作用。

高壓旋噴樁機(jī)上使用的儀表為不同量程的轉(zhuǎn)速表，其讀數(shù)不能直接反映提升速度和轉(zhuǎn)速。作業(yè)人員施工時(shí)通常按照經(jīng)驗(yàn)或感覺進(jìn)行參數(shù)控制，常造成較大的偏差。

本工程在正式施工前，選取不同的儀表讀數(shù)，實(shí)測(cè)對(duì)應(yīng)的實(shí)際提升速度和注漿管轉(zhuǎn)速，并將數(shù)據(jù)記錄后，利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，形成儀表讀數(shù)與實(shí)際轉(zhuǎn)速、提升速度之間的關(guān)系，同時(shí)根據(jù)所得的線性關(guān)系，帶入需要的施工參數(shù)，得到實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)控制的儀表轉(zhuǎn)速。

3.4.2 樁架垂直度控制

樁身垂直度主要受樁架垂直度影響。本工程于樁架伸出位置懸掛一吊錘，樁機(jī)移機(jī)到位后，帶吊錘穩(wěn)定，測(cè)定標(biāo)高h(yuǎn)1位置吊錘與樁架邊緣的距離為l1，測(cè)定標(biāo)高h(yuǎn)2位置吊錘與樁架邊緣的距離l2，則樁架垂直度為（l1－l2）/（h1－h(huán)2）。計(jì)算結(jié)果小于0.5%，則垂直度滿足要求。

3.4.3 加強(qiáng)過程管控

高壓旋噴樁后臺(tái)受揚(yáng)塵影響，流量計(jì)長(zhǎng)時(shí)間使用后，表面積灰嚴(yán)重，且儀表元器件接觸失效，影響流量計(jì)正常測(cè)定和讀數(shù)。因此，小組成員安排專人定期對(duì)流量計(jì)等設(shè)備進(jìn)行維護(hù)清洗，同時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀器正常使用。

為進(jìn)一步確保施工質(zhì)量，施工過程中需安排專人進(jìn)行值班，在樁機(jī)移位過程中確保樁機(jī)底部平整，鋪設(shè)鋼板，且導(dǎo)軌、枕木無(wú)變形，樁機(jī)移到樁位，無(wú)偏差；在鉆桿下鉆過程中控制水泥漿配制，測(cè)定水泥漿密度；在鉆桿提升過程中控制提升速度、轉(zhuǎn)速、漿液壓力、漿液流量、氣體壓力，隨時(shí)糾偏。

4 結(jié)語(yǔ)

待主基坑范圍內(nèi)高壓旋噴樁全部施工完成、基坑開挖后，南新涇泵閘工程發(fā)現(xiàn)的滲漏點(diǎn)為四處，滲水面積約0.24 m2，占整個(gè)基坑豎直方向面積930 m2的0.000 258，達(dá)到預(yù)期控制目標(biāo)。同時(shí)避免了基坑滲水影響施工和引起周邊沉降的不良影響，具備較強(qiáng)的施工可操作性，也為同類型基坑高壓旋噴樁止水帷幕施工提供了借鑒。

[1] 李林林,黨龍磊.深基坑止水帷幕失效原因分析及滲漏處理[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2017(11):2429.