高地下水位的双排水泥高压旋喷桩围封沉井施工技术分析.pdf

江西建材工程技术与应用2162023年7 月高地下水位的双排水泥高压旋喷桩围封沉井施工技术分析郭周华福建龙地建设发展有限公司,福建 龙岩 364000摘 要：文中以上杭县黄泥塘公共停车场建设项目中沉井顶管为例，应用双排水泥高压旋喷桩围封技术后，再实施沉井挖土作业，降低了该工程高地下水位对施工的影响，增强了沉井挖掘的安全性，有效降低了流沙发生率，避免造成已建设路面塌陷，保障了工程建设效益。关键词：高压旋喷桩；沉井；基础围封中图分类号：TU74 文献标识码：B 文章编号：1006-2890(2023)07-0216-03Analysis of Construction Technology for Sealing Open Caisson with Double Row Cement High Pressure Jet Grouting Piles at High Ground Water LevelGuo ZhouhuaFujian Longdi Construction and Development Co.Ltd.,Longyan,Fujian 364000Abstract:As an example of the construction project of Huangnitang public parking lot in Shanghang County,the application of double row cement high-pressure rotary jet grouting pile enclosure technology followed by the implementation of open caisson excavation works solves the impact of the high groundwater level of the project on the construction,enhances the safety of open caisson excavation,effectively reduces the occurrence rate of quicksand,avoids the collapse of the constructed pavement,and ensures the benefits of project construction.Key words:High-pressure rotary jet grouting pile;Sinking well;Foundation enclosure0 引言沉井施工时，若遇到地下水位较高的情况，可能会影响工程质量安全。双排水泥高压旋喷桩利用高压旋转喷嘴喷射水泥浆，将土层与土体混合构建成为连续性的水泥加固体1。布设双排水泥高压旋喷桩围封后再实施开挖作业，能够有效降低地下水位，保障施工安全，提高施工效率。1 工程概况上杭县黄泥塘公共停车场建设项目位于上杭县新建县医院、龙翔大道1 号南侧，该停车场提供公共泊车服务，项目占地面积为25766.38 m2。设计出总车位1035 个，其中，普通车位317 个，充电停车位285 个，无障碍车位21 个，每个车位的长 宽：5.5 m2.5 m；有机械式停车位318 个，其长 宽：6.5 m2.5 m；非机动车位94 个，其长 宽：2 m1.05 m。该公共停车场入口处路面采用沥青材料，场内路面均为混凝土材料，非机动车及人行步道路面均铺设透水砖，由于医院综合管线建设需横穿已建成的龙翔大道，因此，道路两侧需设沉井作为工作井和接收井，横穿龙翔大道采用顶管施工。1.1 地质条件在对施工区域进行现场勘察后，根据 JTG C202011公路工程地质勘察规范附录 J的要求对施工场地内岩土层进行分级后，可知勘察区域的特殊性岩土主要为填土（厚度在0.708.10 m）、淤泥质粉质黏土（厚度在3.304.20 m）、风化岩。对场地内35 年最高水位标高进行调查，其具体范围在208.40212.20 m，场地环境类型属于类，场地地下水位较高，且对混凝土结构具有微腐蚀性，地下水受地层渗透性影响类型为 B型，地下水位以上地基土素填土受地层渗透性影响类型为B型，为容易流沙的地质特征。1.2 施工方案结合项目要求及施工场地实际地质条件，本工程地下水位较高，可采用双排水泥高压旋喷桩围封施工技术，具体施工方案如下。（1）为加强基础防渗及液化加固效果，首先设置双排高压旋喷桩，在井筒处堤防外围修建双排高喷桩防渗设备，设备底部高程需深入填土层1 m处，桩顶高为8 m，并插入到淤泥质粉质粘土防渗斜墙中，桩径为60 cm、孔距为40 cm。（2）围封施工完成后进行开挖施工，能够有效解决地基液化问题，桩基在风化岩中插入12 m，桩顶高程设置为4 m，周边降水作业时，需设置10 个孔径为1 m的深井，各深井内部均安装一台扬程介于2028 m的潜水泵，以便将地下水位的高度控制在-3.85 m。2 双排水泥高压旋喷桩围封沉井施工要点2.1 结构布置该沉井施工区域需根据沿线地下水位及雨季地面排水情况设置高压水泥旋喷桩防渗墙，应在场地外围1 m处布设两排防渗墙，排间距及桩间距分别为40、60 cm，两个旋喷桩套接处作者简介：郭周华（1985-），男，福建宁德人，本科，工程师，主要研究方向为市政工程施工。江西建材工程技术与应用2172023年7 月需设置厚度大于10 cm的防渗墙。防渗墙内侧及外侧分别设置13 根长度为6 m、桩径为0.2 m的旋喷桩，桩顶最低处4 m、最高处8 m，桩底高程介于-1218 m。高压水泥旋喷桩施工时，需将喷浆压力保持在2535 MPa，喷浆距离约15 cm/min，浆液比重控制在1.41.5 g/cm3，喷射嘴转速应为816 r/min。桩孔斜率不得超过0.5%，旋喷桩间距以50 cm为宜。此防渗墙砂土层及砂砾卵石层的渗透系数应分别低于510-6、110-5 cm/s，旋喷桩芯样抗压强度要高于2.0 MPa。本工程高压旋喷桩立面布设图见图1。图1 高压旋喷桩防渗墙立面布置示意图2.2 施工过程2.2.1 测放与试桩正式施工前，详细进行施工图技术交底，做好场地平整处理，准备好材料器具，并利用导线控制法进行测量放样，做好桩位平面位置复核后，施打试验桩。本工程共施打了三组试验桩，具体试桩程序如下。（1）结合业主设计要求及地质报告，选定桩型及单桩竖向承载力特征值。（2）确定好桩数、喷浆压力及喷浆速度后，开始施工前试桩。（3）随机抽取一定桩数进行动测及静载荷试验，从而验证桩身质量是否符合要求。（4）设置三次喷浆压力分别为25、30、28 MPa，喷浆速度分别为10、20、15 cm/min。（5）三次试验操作后，于3 d后开挖检查，对比观察三次成桩效果发现，第三次施打的试验桩最为紧密，且无桩身份间叉现象，桩径大小及桩间厚度均与设计要求相符。因此，应按第三次试验桩的参数进行正式旋喷桩施工2。2.2.2 钻孔施工开展钻孔施工时，需要严格记录钻进过程、工艺流程及机械人员情况，达到终孔环节时，需要有值班技术人员及监理工程师签字认可，而后才能进行下一步施工，不可擅自完成终孔。本工程旋喷桩钻孔采用的是 XY2100 型钻机，钻孔垂直度要求不超出0.5%，采用泥浆护壁形式实施钻孔施工。本次钻孔采用的是二序孔施工法，钻机就位后，应先垫平加固后,再进行钻孔，钻孔时，要将孔位偏差控制在5 cm之内，单管钻孔间距应设置为45 cm。钻孔施工时，相邻两个次序的灌浆孔，通常需要等待先序孔全部钻进后，再开始后续孔的钻进3。由于本工程工期较为紧张，采取的是并行施工方法，即先序孔钻进15 m长度后，便实施后序孔钻进作业。2.2.3 注浆作业注浆前，需先将喷射管下放到设计深度，应在下管的同时，以较低压力输送水泥浆液，以免喷嘴被堵塞。本工程注浆材料选用 P O 42.5 普通硅酸盐水泥，拌制水泥浆时，应用的是高速搅拌机，搅拌时间控制为30 s，制备完成的水泥浆应在4 h内应用完毕。喷射管达到设计深度后，先喷浆3 min，见到浆液溢出现象后，以1015 cm/min的速度匀速上提喷射管，提取时，喷浆管保持喷射并同时转动，达到设计高度后停止注浆，并将喷射管提出。喷浆后，需回灌浆液，孔内浆液面不再下沉时方可停止。注浆时，要密切观测冒浆现象，如冒浆量高于注浆量的20%或不冒浆，应中断注浆，查明原因且处理完成后，再恢复注浆。2.2.4 水泥用量当喷浆压力大小、喷嘴宽度、喷射管提升速度不同时，水泥用量不一，并且水泥的水灰比大小也与水泥用量关系密切。本工程灌浆作业时，应在各桩灌注时进行分次搅拌，将水量控制作为重点，以便调配出水灰水适合的水泥材料，确保水泥用量符合设计规定要求。每批水泥浆制备完成后，均需用比重计精准测量，以确保水泥浆质量符合设计标准。如果水泥浆密度较高，若在注浆时出现沉浆现象，需从桩顶下部3 m处实施复喷作业，以确保桩体上部水泥强度可达到设计要求4。2.2.5 桩体要求桩位放样完成后，应实施复检并做好复测记录，保证桩位准确性。施工过程中，要做好钻机平直调整与固定，应在钻孔的同时，实时监测与调节钻机倾斜度，并利用水平尺测量钻杆垂直度，以避免桩身开叉5。还要加强桩顶标高控制，在地面标高精准测量后，计算成孔深度及高度，并在钻头与桩底相距1 m时，根据钻杆长度计算出桩长，确保桩顶高度达标后,便可实施喷浆作业。此外，喷浆施工应连续性开展，非必要情况下，喷浆过程不可中断，若因不可抗因素中断，复灌搭接长度应控制在10 cm以上。3 双排水泥高压旋喷桩沉井质量控制3.1 现场施工参数检测本工程沉井施工采用双排水泥高压旋喷桩围封技术，共需灌注446 根旋喷桩，各桩施工均要实施现场检测。通过检测发现，本工程旋喷桩施工时的浆液比重为1.45 g/cm3，未超出1.41.5 g/cm3设计比重标准。同时，桩身施工时，以试桩试验得到的数据作为控制依据，现场施工时，旋喷压力始终控制在29 MPa左右，喷浆流量介于7476 L/min，喷射管上提12 cm/min左右，钻孔倾斜率未超过0.5%。现场检测发现，旋喷桩施工过程中，各项参数均与规定要求相符6。3.2 二成桩质量检测（1）本工程旋喷桩施工完成后，聘请专业的检测机构对双排水泥高压旋喷桩的成桩质量实施了检测，检测于成桩28 d后进行，通过钻孔取芯检测法，检测的主要内容为桩身强度、桩身完整性、桩长度，并测定了桩基持力层情况。本次成桩质量检测数量为总成桩数的3%，共计15 根，抽检的旋喷桩均匀分布在各个单元内。成桩检测中，还采取芯孔注水实验法，进一步检测了芯样的抗压强度以及渗透系数。（2）经检测发现，本工程设置的高压旋喷桩桩长最短为16 m、最长为26 m，与设计要求相一致。同时，提取芯样为柱形，桩身较为完整且无中空现象。检测发现，桩身强度最小值为2.5 MPa、最高为3.5 MPa，高于旋喷桩芯样抗压强度2.0 MPa这一最低标准值。此外，旋喷桩渗透系数未超过510-6 cm/s，防渗性能也符合设计要求。本次检测的15 根旋喷桩质量复评结（下转第223页）江西建材工程技术与应用2232023年7 月差即为测点沉降量，第一次沉降量累加至当次沉降量，即为该测点的累积沉降量5。计算公式为：H=h1-h2 DH=（dh1+dh2dhn）（1）式中，H表示本次沉降量（mm），h1表示本次标高（mm），h2表示上次标高（mm），DH表示本次累积沉降量（mm）。3.2 监测结果现场共布置36 个沉降观测点，连续观测30 d，每天记录1次沉降值，部分观测点的沉降统计结果见表2。表2 部分观测点的沉降统计表mm测点1 d5 d10 d15 d20 d25 d30 d1#0.070.180.350.770.920.981.027#0.100.240.440.911.211.351.4013#0.090.220.400.860.981.141.1828#0.070.250.410.821.101.201.25如表2 所示，观测点的沉降值在前20 d增长较快，从20 d以后增幅变慢，最后沉降量趋于稳定6。各个监测点最终的沉降累积值维持在1.5 mm左右，沉降量较小，说明本工程中采取的深基坑支护效果较好，为上部施工奠定了扎实的基础。4 结语综上所述，在深基坑施工中，采取合理的支护措施和配套的降水措施，能够有效避免深基坑开挖、施工期间出现的坑壁坍塌、坑内涌水等问题，对保障作业人员安全和建筑工程质量有重要意义。在开展水文地质勘察的前提下，需选择合适的深基坑支护技术，同时做好深基坑的沉降观测。若发现沉降量偏大，应及时采取加固措施，以确保深基坑作业的顺利完成。参考文献 1 管涛，孙世国，江俊，等.北京某小区复杂环境下深基坑支护技术及变形研究J.建筑结构，2021（2）：1509-1513.2 王文彬.深基坑支护技术在工业与民用建筑施工中的应用研究J.企业科技与发展，2022（8）：106-108.3 刘磊.桩锚式深基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用J.科技创新导报，2022（3）：19-20.4 王义山.建筑工程中的深基坑支护技术方案与质控要点J.建筑建材装饰，2022（13）：100-102.5 杨宏伟.深基坑支护技术在岩土工程施工中的应用浅析J.工程建设与设计，2022（19）：222-224.6 林志强.建筑工程深基坑支护施工关键技术探究J.江西建材，2022（3）：150-151，156.果均达标。4 现场施工注意要点（1）实际施工前，需重点进行打桩试验，结合水文地质情况、施工参数及材料用量确定桩数、喷浆压力及喷浆速度，此环节关系后续施工质量，需要有专业的打桩试验监管部门进行全程跟进监督，切不可采用地表往下灌浆施打的方式。（2）由于该工程临近新建县医院，医院综合管线横穿一条顶管于龙翔大道，在交叉施工时，必须先多方确认核实地表以下已建隐蔽建筑物、周边石油管路、光缆等的埋深及走向。（3）在进行工程设计时，需计算好地下水与潮汐水位对路基施工影响，确定桩身长度时，应在满足施工质量要求前提下，控制好施工成本。（4）桩基钻进及喷浆过程中，需注意较长旋喷桩在风化岩层中的成桩效果，避免发生卡钻杆、浪费泥浆现象。5 结语综上所述，本工程路基施工处存在一条医院综合管线横穿顶管的现象，且施工区的地下水位较高，影响施工安全及进度。因此，本停车场路基施工时采用了双排水泥高压旋喷桩围封技术，可在防渗施工的同时，降低地下水位，有效避免安全隐患。应用旋喷桩围封技术时，严格控制测放与试桩、钻孔施工、注浆作业几个施工要点，并加强水泥量及成桩施工控制，保障成桩质量，以取得良好的经济效益和社会效益。参考文献 1 黄灵玲，蒋如洁，何文光.高压旋喷桩施工技术要点及质量保证措施探析J.黑龙江水利科技，2023，51（4）：137-139，143.2 吴凯，陈荣刚，顾海荣，等.富水砂层高压旋喷桩注浆材料防渗性实验研究J.地下空间与工程学报，2023，19（2）：533-540，585.3 王俊华，徐铜鑫.高压旋喷桩试桩专项施工方案J.科技资讯，2023，21（4）：56-59.4 牛国纯.高压旋喷桩在泵站地基液化处理中的应用J.海河水利，2019（2）：54-56.5 李彦君，卜飞.高压旋喷桩在既有建筑地基加固中的应用J.建材发展导向，2023，21（4）：26-28.6 荀斌，刘昌军，孟凡慈.深厚卵石层桩基高压旋喷辅助成孔技术施工研究J.建筑结构，2022，52（S2）：2933-2936.参考文献 1 贺拥军，杨承超，周绪红，等.立体车库的结构形式及应用与发展J.建筑科学与工程学报，2009，26（4）：30-34.2 荆友录.国兴玉立体车库钢结构骨架的受力分析与结构优化 J.山东交通学院学报，2004，12（3）：1-4.3 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