高压旋喷桩在富水咬合桩围护体系堵漏中的应用

 近年来，随着我国城镇化建设的大规模推进，城市高层建筑层出不穷，这对深基坑工程的施工以及支护形式提出了更高的要求。咬合桩围护结构作为一种深基坑支护形式，因其施工方便、经济性好、效果佳等特点，而被广泛应用于城市建筑的施工建设中。但是由于建设工程所在地复杂的地质环境、地下水文条件以及施工过程中的操作问题，在实际施工过程中常常会出现各种各样工程问题。

因此，对富水环境下基坑围护体系的渗漏问题我们有必要重点关注、研究对这一问题，为后续的工程建设提供有益参考。

基于上述原因，以某建设工程B地块二期建设过程中发生的咬合桩维护体系的渗漏问题及其治理措施为例，分析了渗漏发生的原因，并详细介绍了采用高压旋喷桩进行治理的工艺流程和治理效果，证实了高压旋喷桩在解决富水区域咬合桩围护体系渗漏问题时的有效性。

1  工程概况

某拟建工程分为A、B两个地块，分两期建设，A地块地下3层主体工程和B地块西侧地下4层一期已施工完成主体混凝土结构并完成回填土；B地块一、二期之间在8轴偏东2.4m处采用咬合桩分割成东西两部分（此道分界桩随挖土分层破除后将一二期地下主体进行连通，形成整体的地下室），东侧为B地块二期工程，东西长约62m，南北长约77m，深基坑即为B地块二期塔楼和商业主体基础基坑，南侧距离主干路约31m、距故黄河约60m，东临开挖深度约9m的在建商业楼的基坑支护结构约14~17m，北邻主干道约8?m，距其下部的市政自来水管道约3.5m和市政雨水管约5m，基坑挖土深度19.6m。

1.1   基坑设计概况

支护结构采用A1200mm@950套管咬合桩加四道内支撑和一道钢斜撑形式，咬合桩桩长31.350m，嵌入筏形以下土层深度11m，桩身混凝土等级：荤桩C35P8，素桩C20超缓凝混凝土，第一至四道为混凝土支撑，混凝土等级C30，第五道为钢管支撑，除首道支撑梁冠梁距设计正负零标高3.350m外，其余三道混凝土支撑中心均与地下主体结构楼面一致，±0.000标高相当于绝对高程39.30m，室外场地设计标高39.150m，现场场地已平整，平均标高约38.850m，本工程挖土深度裙房部分约19.55m，塔楼部分约20.5m，采用明挖施工，基坑安全等级及变形控制保护等级均为一级，围护桩设计使用年限2年，根据地勘报告，勘察期间实测孔隙潜水水位埋深约2.34m，施工过程中坑内布置了33口管井降水进行降、排水工作，确保基坑无水作业。

1.2   地勘情况及水文概况

根据地勘报告，场地地貌单元为冲积垅状高地地貌，土层由人工杂填土、老城杂填土，第四系全新统、晚更新统灰黄色、黄褐色～棕黄色，稍密状粉土及可～硬塑粘土层构成，下伏基岩以震旦系城山组石灰岩、砂岩为主，勘察期间实测孔隙潜水位埋深约2.34m，孔隙潜水主要赋存于①1层杂填土、①1-2层杂填土、②5-1层及②5-2层粘质粉土中。

主要受大气降水补给，以蒸发形式或向隔水底板边缘流散进行排泄，水量动态变化大，分布不连续，受地形及填土厚度变化影响较大，根据区域调查资料及详细勘察资料显示，受大气降水影响，潜水含水层水位年际变化幅度0.5~1.5m；①1-2层老城杂填含水层受压密性、填充物影响，孔隙变化较大，透水性不均，总体呈弱透水性。平均稳定水位埋深为2.34m，相应稳定水位标高为35.16~37.26m，平均稳定水位标高为36.39m；深层承压水主要赋存于⑤3-4层粘土中（本工程渗漏土层范围），根据勘察揭露，⑤3-4层粘土埋深约22.0~28.0m处砂姜富集，含量约10%~35%，主要粒径约为5~60mm，该层承压水主要赋存于砂浆富集区内。

受邻近含水层越流补给及侧向径流补给为主，受外界因素影响较小，具承压性，该层承压水水位埋深约3.45m，水位标高约34.65m，水头高度约17~19m，平均为18.0m。

2  基坑渗漏情况及其原因分析

2.1   基坑渗漏情况

在B地块二期首道支撑梁、冠梁施工期间，按照深基坑安全管理规定对周边路面进行施工监测时发现北侧主干路沉降值报警，沉降速率明显，通过排查原因时发现一期工程负4层东南角房间内东侧分界桩与底板之间向上涌水并夹杂大量泥砂。渗漏部位深度约21.7~25m之间，通过上述地勘报告显示和现场渗漏进室内的土质判断，渗漏部位属于砂质粉土夹粉砂、粘质粉土层和承压水层。

2.2   渗漏原因分析

基坑渗漏是一种常见且复杂的工程难题，常常受到工程所在地的工程地质条件以及施工时施工工艺的影响。经研究分析，本工程咬合桩围护体系出现渗漏的原因有以下2个方面。

（1）本工程咬桩围护体系的渗漏点出现在地库北侧，调查发现此位置的咬合桩已经超过设计使用年限，前几日暴雨，且在排查过程中发现主干路市政雨水管局部破裂，可能因管道漏水导致外侧水位陡升，水压突增，冲破了咬合桩某薄弱处止水的临界点，导致咬合桩围护体系出现渗漏。

（ 2）本工程为分期施工，一期的结构板与分界桩本就不是一体，且筏形下部土为粉质土，在水压过大的情况下底板下部的咬合桩出现缝隙，从此薄弱点渗出。另外，一、二期分界桩跟随支撑梁土方开挖分层、破除，在破除的过程中产生震动，震动波顺着桩体下传至筏形处，会导致一期筏形与桩体的结合处震动，并出现缝隙，导致下部与外部连通的承压水上涌，从而导致渗漏的发生。

3  高压旋喷桩堵漏施工

经现场分析原因，考虑到渗漏点受到深度和水压影响，在筏形底部进行带压注浆堵漏不能完全封闭水路，于是采用双管齐下的方式，在内侧采用传统方式将漏点进行底板下注浆封闭（双液浆），同时外侧自连廊与地库咬合桩交接处开始到二期突出的吊装孔咬合桩东边止采用高压旋喷桩进行连续封闭，因渗点深度较深，受高压旋喷的工艺和地下粉质土层的限制，单排桩效果可能不理想，采用2排高压旋喷桩，旋喷桩从筏形下5m（即高压旋喷桩进入粘土层2~3m）连续施工至地表。

3.1   高压旋喷桩堵漏方案设计

本方案采用外围设置2排高压旋喷桩咬合桩形成止水帷幕，桩径850mm，间距550m，桩长25m，水泥掺入比35%，注浆材料采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，高压旋喷采用三重管法，高压水射流压力为30MPa,低压水泥浆浆液流压力为0.2~1.0MPa，气流压力为0.6~0.8MPa，提升速度为0.05~0.25m/min，水泥浆液的水灰比0.8~1.5。正式施工前进行试桩，以校验施工工艺参数的合理性。

3.2   高压旋喷桩施工工艺

（ 1）前期准备：排障和放线定位。排障就是工作场地清理；放线定位即根据施工图和测量并放出施工轴线。在施工轴线上确定孔位，依据基准点进行测量各孔口地面高程。桩位应严格按照图纸设计测设，且偏差不得大于50mm。

（ 2）钻机就位：钻机主钻杆对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，钻机要垫平稳牢固，钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在20mm以内，钻孔垂直度误差小于1%。

（ 3）钻孔插管：钻机主钻杆对孔位，调试空压机泥浆泵，使设备运转正常。此外，钻孔口径应大于喷射管外径20~50mm，以保证喷射时正常返浆、冒浆。造孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次，以保证钻孔垂直。钻进过程中注意地层变化，对孔深、塌孔、漏浆等情况，要详细记录。

（ 4）搅拌制浆：本工程采用成品水泥罐，采购散装P·O 42.5级普通硅酸盐水泥，数控计量水、灰比重，确保严格按照水灰比进行拌制。并且使搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，保证高压喷射注浆连续供浆需量。

（ 5）高压喷射注浆作业：高压喷射注浆法为自下而上连续作业。当注浆管下至设计深度，喷嘴达到设计标高，即可喷射注浆。开喷后，送入符合设计要求的气和水泥浆，待浆液返出孔口正常后，开始提升。 喷射过程中拆卸喷射管时，应进行下落搭接复喷，搭接长度不小于200mm。喷射过程中因故中断时，复喷搭接长度应不小于500mm。喷射中断超过浆液初凝时间，应进行扫孔，恢复喷射时，复喷搭接长度不小于1m。

（ 6）充填回灌：每一孔的高压喷射注浆完成后，孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止。

（ 7）器械清洗：每一孔的高压喷射注浆完成后，应及时清洗灌浆泵和输浆管路，防止清洗不及时、不彻底导致浆液在输浆管路中沉淀结块，堵塞输浆管路和喷嘴，影响下步施工。

3.3   高压旋喷桩堵漏效果

施工完成后，地下室渗漏完全停止，地表沉降观测和水位观测变化符合监测值范围要求。通过随机抽取3根桩体采用钻芯法检测固结体的单轴抗压强度、连续性及深度，其28d龄期单轴抗压强度达到2.2MPa，单桩连续性完整。

4  结束语

在富水环境下，复杂的地质水文条件和不当的施工操作会导致深基坑咬合桩围护体系发生渗漏问题，从而产生工程问题，威胁工程进度和安全。

在本工程实践中，由于在雨季进行相应的开挖作业以及分期施工的扰动导致了分期施工的咬合桩围护结构出现裂缝并渗漏，采用高压旋喷桩施工法进行堵漏施工会使得渗漏点渗漏完全停止，地表沉降观测和水位观测变化符合监测值范围要求，咬合桩围护体系连续、完整，相关性能符合规范要求。因此，高压旋喷桩是治理咬合桩围护体系渗漏问题的有效方法。