某工程基坑旋喷桩施工

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摘要：某大厦工程基坑周边市政管线复杂，为减少开挖阶段围护墙的变形和周边地表沉降，需增加坑内的被动土压力，保护周边环境。在主楼和辅楼基坑中，分别采用大面积高压旋喷桩加固和高压旋喷桩满堂加固。通过研究旋喷桩施工时对周边管线的影响幅度、范围及技术参数，使施工处于良好的受控状态。

关键词：建筑工程基坑旋喷桩施工技术

0前言：

随着改革开放的发展，城市建设日新月异；相应深基坑工程的数量和规模迅速增大，如高层建筑深基坑、大型管道深沟槽、地铁工程基坑、城市隧道端头井、大跨度悬索桥锚碇坑等。客观条件决定越来越多的城市超深基坑工程必须在原有密集建筑物的包围之下进行施工，对环境保护要求更加苛刻。本文主要讨论三重管旋喷桩坑底加固施工对周边管线的影响及其改进措施，可供参考。

1 工程概况

某大厦占地面积13 192m2，建筑物主楼36层，辅楼6层。主楼基坑(深坑)深14．9m；辅楼基坑(浅坑)深5．8m。基坑周围采用800mm厚连续墙围护，主、辅楼基坑采用1000mm厚连续墙分开(图1)。基坑周边市政管线分布复杂，基坑东侧由连续墙向马路分别为距离基坑8．5 m的电力管线、l1．4m的电信管线、14．2m的上水管线。基坑南侧由基坑向马路分别为距离基坑9．5m的电力管线、10．3m的电信管线、l1．2m的上水管线和13．5m的煤气管线。

图l 基坑平面图

为减少开挖阶段围护墙的变形和周围地表的沉降．需增加基坑内的被动土压力，从而保护地铁隧道和周边建筑安全，故在主楼基坑坑侧沿围护结构进行大面积高压旋喷桩加固。在辅楼基坑坑内进行高压旋喷桩满堂加固，以减少对原状土的破坏，减小基坑隆起，限制围护结构变形。基坑范围内地基土层自上而下主要分为7层，地下水位深约0．6m。土层分布及土工参数见表1。

表1各层土物理力学性质参数

土层编号 名称 层厚/m r/(kN/m3) 含水量 室内渗透系数/(cm/s)

KV KH

②1 粘质粉土 1.3～2.1 18.6 31.9 1.01 e-7 1.63 e-7

②2 粉质粘土 0.9～2.1 18.8 29.5

②3 粘质粉土 1.8～2.7 18.5 33.4

③ 淤泥质粉质粘土 2.5～7.2 17.6 40.5 1.63 e-7 2.22 e-7

④ 淤泥质粘土 7.0～10.0 16.8 50.1 1.31 e-7 1.83 e-7

⑤1A 粘土 3.0～7.0 17.9 36.5 1.13 e-7 1.80 e-7

⑤1B 粉质粘土 14.2～20.0 18.2 33 1.57 e-7 2.38 e-7

2 高压旋喷桩加固设计

2．1 高压旋喷桩加固基本原理

三重管高压旋喷桩是一种水、气喷射，浆液灌注的喷射注浆加固方法。该法采用3层或3根喷射管使高压水和空气同时横向喷射，形成喷射流，并切割地基土体，借空气的上升力把破碎的土由地表排出；与此同时，另一个喷射管将水泥浆以较低压力喷射注入被切割、搅拌的地基中。使水泥浆与土混合达到加固目的。

2．2 设计主要技术参数

三重管高压旋喷桩单桩加固1 m3土体纯水泥掺入量500kg，水灰比为0．8，浆液密度为1．6g/m3；气压力为0．7MPa，水压力为30MPa，注浆压力为1．0MPa，提升速度为14．0cm／min。土体加固尺寸为3000mm和3500mm，加固宽度为3000mm时，桩径l 200mm，桩搭接300mm，桩中心距900mm，排间距900mm；加固宽度为3500mm时。桩径1 100mm，桩搭接300mm，桩中心距800mm。排间距800mm。旋喷桩平面布置详见图2。

图2 旋喷桩平面布置图

3 高压旋喷桩加固施工

施工工艺流程为平整场地，放样。设备进场一钻机就位．按序跳打成孔一低压射水，检查喷嘴畅通一增大射水压力(10MPa)钻孔至设计标高一旋喷。旋转高压喷水(30MPa)同时高压旋转喷射水泥浆一复喷。

4 旋喷桩施工对周边环境的影响

4．1 南侧施工对管线的影响幅度和影响范围

旋喷桩施工由南侧逆时针向东侧进行。南侧旋喷桩施工后地基隆起幅度较大，且隆起范围较大。远远超过管线报警值。为反映旋喷桩施工对南侧周边管线影响的主要规律．本文取南侧距离基坑最近的电力管线监测数据进行分析(见图3)，并取位于图1截面1―1的监测点DL5，H3，S7，M2监测数据作隆起影响范围分析(见图4)。

图3 南侧电力管线隆起随时间变化曲线

监测点距离旋喷桩桩位／n

图4 南侧旋喷桩施 影响范同

从图3可以看出，电力管线的隆起位移均远远超过20mm的警戒值，位于基坑南侧中部DL6监测点的隆起值更是达到200mm的高峰。在施]17d后由于旋喷桩返浆。周边管线隆起急剧增大。一直到第13 d施工结束，隆起量达到顶峰。隆起回落比较缓慢，直到施工后57d隆起回落完全稳定，对周边环境造成较大的破坏(表2)。

表2基坑南侧截面1―1管线监测数据

监测点 桩位 DL5 H3 S7 M2

距离/m 0 9.5 10.3 11.2 13.5

检测数据/mm 350 200.1 187.4 171.5 96.8

对截面1―1监测数据进行拟合，可得多项式

y=350＋40．16x－17．11x2＋1．74x 3－0．064(1)

根据公式(1)，可以模拟出南侧旋喷桩施工对周围的影响范围。从图4可以看出，管线隆起最高点不是在旋喷桩桩位处，而是距离桩位2 m处，与实际比较相符，这是因为施工时返浆主要集中在桩位周围2～3 m。以规范规定管线位移±20mm为报警值，从图4可以看出，南侧旋喷桩施工影响范围达到15 m之远

4．2 东侧旋喷桩施工的改进措施

由于南侧旋喷桩施工造成地面隆起较大．且影响范围较远，对市政管线造成很大的破坏。针对以上情况，东侧旋喷桩施丁时采取了以下处理措施：

(1)沿场地内侧开挖一条2m深的减压槽，以减轻旋喷桩对周边管线的挤压作用：

(2)将喷头提升速度由14．0cm／min减小为10．0cm／min；

(3)将注浆压力由1MPa减小为0．8MPa；

(4)及时冲刷旋喷时冒出的浆液，用泥浆泵抽离加固区。

4．3 东侧施工对管线的影响幅度和影响范围

采取改进措施后。东侧旋喷桩施工对周围管线的影响显著减小。现取距离基坑最近的电力管线监测数据进行分析(图5)，并取位于图1截面2―2的监测点DL3，H2，S5监测数据作隆起影响范围分析(图6)。

图5 东侧电力管线隆起随时间变化曲线

监测点距离旋喷桩桩位／m

图6 东侧旋喷桩施工影响范围

从图5可以看出，采取的措施非常有效。施工时地面隆起时有波动，但始终处于报警值20mm以下。在图6中，类比南侧旋喷桩施工，虚线代表公式1对东侧管线截面2―2隆起的模拟，实线代表实测数据。可以看出采取的措施非常有效，隆起的幅度远低于公式(1)的预测，施工的影响范围降低N8m以下，使施工处于良好的可控状态。

5 结论

采取上述措施．通过抽芯取样，地基土的无侧限抗压强度均超过1．5MPa，达到规范要求。通过分析大面积的旋喷桩加固基坑实例。表明坑底加固对场地周边管线影响巨大，不可忽视。通过采取有效措施，如开挖减压槽，控制合理的喷射速度和注浆压力，既有效地保证了旋喷桩的施工质量。又减小了对周围管线的影响。

参考文献

[1] 龚晓南，等．地基处理手册(第二版)．北京：中国建筑工业出版社，2000．

[2] 王美华，等．周边管线变形异常情况下的大面积深基坑施工．施工技术，2004-，26(2)：98―100．

[3] 阎世龙．旋喷桩在加同处理软弱路基中的应用，河北建筑科技学院学报．2004．22(1)：46--48．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。