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摘要］ 主要通过一个工程实例，介绍深基坑支护工程设计及施工中，设计方案的确定及护坡桩反插钢筋笼技术、高压旋喷桩止水帷幕技术在深基坑支护工程应用方面的工艺流程、加固机理、施工技术参数及施工质量保证措施等。
［关键词］ 深基坑支护护坡桩反插钢筋笼高压旋喷桩止水帷幕
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况与地质条件
（1） 工程概况
本工程为总装备部7512工程，位于北京市西城区厂桥旃坛寺，基坑北侧距一3层排架结构食堂3.2m，基坑南侧距一6层砖混结构宿舍5m，西侧2m外为城市主干道，东侧150m外是北海。本工程±0.00相对绝对标高为47.40m，现状地面标高47.10m，基础埋深11.2m。拟建建筑物地上5层，地下2层，基础形式为筏板基础，结构形式为框架剪力墙结构。
（2） 工程地质条件
岩土工程勘察深度范围内的土层上部为杂填土及素填土，下部为一般第四纪冲洪积粘性土、砂土、卵石土。基坑开挖范围内上部杂填土及素填土的厚度在3.9m至6m之间，下部为粉、细砂层，基底以下为卵石层。
（3） 工程水文条件
岩土工程勘察期间，见有一层地下水，地下水类型为潜水，地下水静止水位埋深3.2m至4.6m，地下水主要受地下径流的补给，尤其受东侧北海水域补给较大。
2.深基坑支护工程设计
本工程基坑深度为11.2m，考虑到基坑距已有建筑物较近，基坑周围管线较多，无放坡场地，为确保深基坑边坡支护的绝对安全，通过方案比较，确定采用钢筋砼护坡桩加锚索组合的支护方案，并按下列两种极限状态进行支护结构设计：
（1）承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构失效或基坑周边环境破坏；
（2）正常使用极限状态：对应于支护结构的变形或地下水作用以妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。
目前国内有众多基坑支护结构的设计软件，本工程选择采用北京理正软件设计研究院的“理正软件”进行基坑支护结构。由于本工程基坑周边建筑物均为非常重要的老式建筑，其整体抗变形刚度不是很好，为确保建筑物的绝对安全，在进行基坑支护结构设计时，充分考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平及竖向变形的影响，并按安全等级为一级基坑侧壁确定支护结构的水平变形限值，最终确定护坡桩桩顶位移控制在20mm以内，护坡桩配筋弯矩折减系数控制为不小于0.85，锚索张拉锁定力控制在设计抗拔力的0.6倍。
由于基坑东侧不远处是北海，场地土以渗透性好的粉、细砂层及卵石层为主，这对深基坑止水极为不利，为确保止水效果满足设计要求，本工程采用高压旋喷桩止水帷幕止水方案。
3.高压旋喷桩止水帷幕施工
（1） 高压旋喷桩止水帷幕结构及技术要求
本工程高压旋喷桩止水帷幕目的，主要是要解决在基坑开挖和地下建筑物施工时，防止基坑外侧地下水渗入，保证深基坑干燥和地下建筑物施工安全。
① 结构设计及布置
高压旋喷桩止水帷幕是采用长螺旋钻机成孔至设计处理的深度，反复将土体搅松散后，用高压注浆装置，通过安装在钻头部的特殊喷嘴，以一定的速度360°旋转向土体喷设水泥浆，同时钻杆以一定的速度渐渐向上提升，高压射流使一定范围内的土体结构遭到破坏，并使土与水泥浆混合、胶结、硬化，在地层土中形成一定直径的桩体，所成桩体与钢筋砼护坡桩相交接形成联合止水帷幕，其抗渗性能好，能有效阻止地下水渗向基坑内，达到止水目的。
根据基坑支护结构的特点，本工程高压旋喷桩中心线确定在基坑护坡桩轴线处，高喷孔位设在两护坡桩连线中点处，孔距与护坡桩间距相同为1.6m，钻头两侧喷嘴旋转向四周喷射高压水泥浆，旋转角度为360°。由于护坡桩嵌固深度5.6m，桩顶距地面1.8m，确定高压旋喷桩深度为基底以下2m，长度11.4m。成墙厚度不小于500mm。
② 施工技术要求
高压旋喷桩施工采用长螺旋钻机高压搅喷法，在正式施工前进行生产性试验，试验中高喷主要的技术参数是：水泥浆压力P≥25MPa，流量Q≥50L/min，水泥浆密度ρ≥1.45g/cm3，提升速度50～70cm/min，搅拌喷射遍数5遍。
(2) 生产性试验
① 试验目的与内容
为了获取适合本工程地质条件并满足设计要求的各项施工参数和高喷工艺，在正式施工前进行了生产性试验。具体内容为：
a. 确定适合本工程的水泥浆压力、流量、密度以及提升速度、搅拌喷射遍数。
b. 了解施工工效。
c. 确定每延米水泥的用量。
d. 开挖检查成墙厚度、成墙质量及墙体材料强度。
生产性试验选定在基坑北侧护坡桩间进行，根据设计初定的高喷技术参数进行试验。
② 工效及材料用量
生产性试验共进行了3个孔，试验结果统计如下：
a. 3个高喷孔的钻孔效率基本相同，喷射水泥浆时钻具提升速度分别为0.5m/min、0.6m/min和0.7m/min。搅喷五遍所用时间分别为84min、70min和60min。
b. 水泥用量平均为350kg/m。
③ 高喷质量检查和试验成果
除施工过程中严格按设计要求的参数和工艺进行外，还采用开挖方法来检查高喷防渗墙的质量。试验段施工完成7天后，对高喷桩进行开挖检查，开挖长度4.0m，深度3.8m。实地观察结果表明，高喷形成的水泥土桩体以高喷孔为中心向两侧护坡桩扩大成圆柱状，高喷孔处桩体直径为1000mm，高喷桩与护坡桩接合处厚度达500mm，且高喷桩与护坡桩接合非常紧密，现场取7天的高喷桩体材料进行强度实验，强度大于2.4Mpa。试验结果说明，试验段的高喷桩体密实，满足设计墙厚大于500mm的要求。因此，设计提出的施工技术参数是可行的，能够保证工程质量。
(3) 高压旋喷止水帷幕施工
本工程共投入1台长螺旋钻机施工，完成高喷桩施工93根，总进尺1060.2m。施工严格按照生产性试验确定的技術参数和工艺进行，并按下列要求控制施工质量。
a. 钻机就位时机座要平稳，喷嘴要与孔位对正，倾角与设计误差一般不大于0.50。
b. 搅拌喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好，通道和喷嘴内不得有杂物。
c. 根据施工设计控制喷射技术参数注意冒浆情况的观察，并做好记录。
d. 搅拌喷射注浆达到设计深度后，继续用注浆泵注浆，待水泥浆从孔口返出后，即可停止注浆，反复上述施工4次，结束此止水帷幕施工。
e. 喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。
f. 在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，及时了解土层情况、喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。采用喷射注浆时，冒浆量小于注浆量20%为正常现象；超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量；如冒浆过大，可减少注浆量后或快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。
g. 止水帷幕施工结束后，采用钻孔检查方法，将所取样做渗透试验，包括钻孔压力注水渗透试验和钻孔抽水渗透试验，通过试验检验止水性能
(4) 高压旋喷桩止水帷幕效果检测
在基坑开挖过程中，对高压旋喷桩止水帷幕效果进行了3个方面的检查，效果非常好。
① 顶面：高压旋喷桩中心线与护坡桩轴线基本一致，桩体与护坡桩接合非常好，桩体厚度满足设计要求。
② 侧面：清除高压旋喷桩基坑内侧桩间土，止水帷幕表面无孔洞，桩体与护坡桩接合非常好，高压旋喷桩还完全承担了桩间护土作用。
③ 止水效果：除少量的墙面潮湿外，没有地下水渗入情况，止水效果好。
4.护坡桩施工
本工程护坡桩采用长螺旋成孔、中心压灌超流态砼、后反插钢筋笼工艺施工，这种工艺是近几年来才发展起来的，对桩长不超过20m的护坡桩施工有非常大的优势，不仅施工工效快、成本低、场地干净，施工质量也好控制和保证。
（1） 施工工艺流程
（2）施工质量控制
① 成孔：长螺旋钻机垂直度偏差不大于1%，先试运转，设备正常即可钻进，产生的弃土用挖掘机清理到指定地点；
② 材料：桩体材料采用C25超流态商品砼，塌落度控制在180～220mm；
③ 浇注：长螺旋钻机钻进到设计深度后，进行清孔，然后采用砼泵泵送砼，施工时采用一边泵送砼一边提钻，应准确掌握提拔钻杆时间，砼泵送量应与提钻速度相配合，保证超灌长度不少于50cm；
④ 插钢筋笼：泵送砼结束后，人工清理桩头部分砼，采用吊车吊起钢筋笼和振动设备，将钢筋笼徐徐插入砼桩体内。
5．结束语
随着城市建设的进一步发展，高层建筑的密度和高度不断加大，基坑深度在不断加深的同时，开挖方式也由传统的大放坡发展到不得不采取深基坑支护。由于高压旋喷桩止水帷幕成本底、工效快、止水效果好，必将在城市深基坑支护止水技术上发挥越来越大的作用。在工程应用中，还应注意以下几个问题：
⑴ 严格控制施工质量，尤其应注意钻机对位要准确，钻杆垂直度的精度，避免旋喷桩与灌注桩结合不上或对护坡桩桩体破坏的问题。
⑵ 应高度重视已完成施工的高喷孔补浆工作。
［关键词］ 深基坑支护护坡桩反插钢筋笼高压旋喷桩止水帷幕
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况与地质条件
（1） 工程概况
本工程为总装备部7512工程，位于北京市西城区厂桥旃坛寺，基坑北侧距一3层排架结构食堂3.2m，基坑南侧距一6层砖混结构宿舍5m，西侧2m外为城市主干道，东侧150m外是北海。本工程±0.00相对绝对标高为47.40m，现状地面标高47.10m，基础埋深11.2m。拟建建筑物地上5层，地下2层，基础形式为筏板基础，结构形式为框架剪力墙结构。
（2） 工程地质条件
岩土工程勘察深度范围内的土层上部为杂填土及素填土，下部为一般第四纪冲洪积粘性土、砂土、卵石土。基坑开挖范围内上部杂填土及素填土的厚度在3.9m至6m之间，下部为粉、细砂层，基底以下为卵石层。
（3） 工程水文条件
岩土工程勘察期间，见有一层地下水，地下水类型为潜水，地下水静止水位埋深3.2m至4.6m，地下水主要受地下径流的补给，尤其受东侧北海水域补给较大。
2.深基坑支护工程设计
本工程基坑深度为11.2m，考虑到基坑距已有建筑物较近，基坑周围管线较多，无放坡场地，为确保深基坑边坡支护的绝对安全，通过方案比较，确定采用钢筋砼护坡桩加锚索组合的支护方案，并按下列两种极限状态进行支护结构设计：
（1）承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构失效或基坑周边环境破坏；
（2）正常使用极限状态：对应于支护结构的变形或地下水作用以妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。
目前国内有众多基坑支护结构的设计软件，本工程选择采用北京理正软件设计研究院的“理正软件”进行基坑支护结构。由于本工程基坑周边建筑物均为非常重要的老式建筑，其整体抗变形刚度不是很好，为确保建筑物的绝对安全，在进行基坑支护结构设计时，充分考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平及竖向变形的影响，并按安全等级为一级基坑侧壁确定支护结构的水平变形限值，最终确定护坡桩桩顶位移控制在20mm以内，护坡桩配筋弯矩折减系数控制为不小于0.85，锚索张拉锁定力控制在设计抗拔力的0.6倍。
由于基坑东侧不远处是北海，场地土以渗透性好的粉、细砂层及卵石层为主，这对深基坑止水极为不利，为确保止水效果满足设计要求，本工程采用高压旋喷桩止水帷幕止水方案。
3.高压旋喷桩止水帷幕施工
（1） 高压旋喷桩止水帷幕结构及技术要求
本工程高压旋喷桩止水帷幕目的，主要是要解决在基坑开挖和地下建筑物施工时，防止基坑外侧地下水渗入，保证深基坑干燥和地下建筑物施工安全。
① 结构设计及布置
高压旋喷桩止水帷幕是采用长螺旋钻机成孔至设计处理的深度，反复将土体搅松散后，用高压注浆装置，通过安装在钻头部的特殊喷嘴，以一定的速度360°旋转向土体喷设水泥浆，同时钻杆以一定的速度渐渐向上提升，高压射流使一定范围内的土体结构遭到破坏，并使土与水泥浆混合、胶结、硬化，在地层土中形成一定直径的桩体，所成桩体与钢筋砼护坡桩相交接形成联合止水帷幕，其抗渗性能好，能有效阻止地下水渗向基坑内，达到止水目的。
根据基坑支护结构的特点，本工程高压旋喷桩中心线确定在基坑护坡桩轴线处，高喷孔位设在两护坡桩连线中点处，孔距与护坡桩间距相同为1.6m，钻头两侧喷嘴旋转向四周喷射高压水泥浆，旋转角度为360°。由于护坡桩嵌固深度5.6m，桩顶距地面1.8m，确定高压旋喷桩深度为基底以下2m，长度11.4m。成墙厚度不小于500mm。
② 施工技术要求
高压旋喷桩施工采用长螺旋钻机高压搅喷法，在正式施工前进行生产性试验，试验中高喷主要的技术参数是：水泥浆压力P≥25MPa，流量Q≥50L/min，水泥浆密度ρ≥1.45g/cm3，提升速度50～70cm/min，搅拌喷射遍数5遍。
(2) 生产性试验
① 试验目的与内容
为了获取适合本工程地质条件并满足设计要求的各项施工参数和高喷工艺，在正式施工前进行了生产性试验。具体内容为：
a. 确定适合本工程的水泥浆压力、流量、密度以及提升速度、搅拌喷射遍数。
b. 了解施工工效。
c. 确定每延米水泥的用量。
d. 开挖检查成墙厚度、成墙质量及墙体材料强度。
生产性试验选定在基坑北侧护坡桩间进行，根据设计初定的高喷技术参数进行试验。
② 工效及材料用量
生产性试验共进行了3个孔，试验结果统计如下：
a. 3个高喷孔的钻孔效率基本相同，喷射水泥浆时钻具提升速度分别为0.5m/min、0.6m/min和0.7m/min。搅喷五遍所用时间分别为84min、70min和60min。
b. 水泥用量平均为350kg/m。
③ 高喷质量检查和试验成果
除施工过程中严格按设计要求的参数和工艺进行外，还采用开挖方法来检查高喷防渗墙的质量。试验段施工完成7天后，对高喷桩进行开挖检查，开挖长度4.0m，深度3.8m。实地观察结果表明，高喷形成的水泥土桩体以高喷孔为中心向两侧护坡桩扩大成圆柱状，高喷孔处桩体直径为1000mm，高喷桩与护坡桩接合处厚度达500mm，且高喷桩与护坡桩接合非常紧密，现场取7天的高喷桩体材料进行强度实验，强度大于2.4Mpa。试验结果说明，试验段的高喷桩体密实，满足设计墙厚大于500mm的要求。因此，设计提出的施工技术参数是可行的，能够保证工程质量。
(3) 高压旋喷止水帷幕施工
本工程共投入1台长螺旋钻机施工，完成高喷桩施工93根，总进尺1060.2m。施工严格按照生产性试验确定的技術参数和工艺进行，并按下列要求控制施工质量。
a. 钻机就位时机座要平稳，喷嘴要与孔位对正，倾角与设计误差一般不大于0.50。
b. 搅拌喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好，通道和喷嘴内不得有杂物。
c. 根据施工设计控制喷射技术参数注意冒浆情况的观察，并做好记录。
d. 搅拌喷射注浆达到设计深度后，继续用注浆泵注浆，待水泥浆从孔口返出后，即可停止注浆，反复上述施工4次，结束此止水帷幕施工。
e. 喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。
f. 在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，及时了解土层情况、喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。采用喷射注浆时，冒浆量小于注浆量20%为正常现象；超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量；如冒浆过大，可减少注浆量后或快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。
g. 止水帷幕施工结束后，采用钻孔检查方法，将所取样做渗透试验，包括钻孔压力注水渗透试验和钻孔抽水渗透试验，通过试验检验止水性能
(4) 高压旋喷桩止水帷幕效果检测
在基坑开挖过程中，对高压旋喷桩止水帷幕效果进行了3个方面的检查，效果非常好。
① 顶面：高压旋喷桩中心线与护坡桩轴线基本一致，桩体与护坡桩接合非常好，桩体厚度满足设计要求。
② 侧面：清除高压旋喷桩基坑内侧桩间土，止水帷幕表面无孔洞，桩体与护坡桩接合非常好，高压旋喷桩还完全承担了桩间护土作用。
③ 止水效果：除少量的墙面潮湿外，没有地下水渗入情况，止水效果好。
4.护坡桩施工
本工程护坡桩采用长螺旋成孔、中心压灌超流态砼、后反插钢筋笼工艺施工，这种工艺是近几年来才发展起来的，对桩长不超过20m的护坡桩施工有非常大的优势，不仅施工工效快、成本低、场地干净，施工质量也好控制和保证。
（1） 施工工艺流程
（2）施工质量控制
① 成孔：长螺旋钻机垂直度偏差不大于1%，先试运转，设备正常即可钻进，产生的弃土用挖掘机清理到指定地点；
② 材料：桩体材料采用C25超流态商品砼，塌落度控制在180～220mm；
③ 浇注：长螺旋钻机钻进到设计深度后，进行清孔，然后采用砼泵泵送砼，施工时采用一边泵送砼一边提钻，应准确掌握提拔钻杆时间，砼泵送量应与提钻速度相配合，保证超灌长度不少于50cm；
④ 插钢筋笼：泵送砼结束后，人工清理桩头部分砼，采用吊车吊起钢筋笼和振动设备，将钢筋笼徐徐插入砼桩体内。
5．结束语
随着城市建设的进一步发展，高层建筑的密度和高度不断加大，基坑深度在不断加深的同时，开挖方式也由传统的大放坡发展到不得不采取深基坑支护。由于高压旋喷桩止水帷幕成本底、工效快、止水效果好，必将在城市深基坑支护止水技术上发挥越来越大的作用。在工程应用中，还应注意以下几个问题：
⑴ 严格控制施工质量，尤其应注意钻机对位要准确，钻杆垂直度的精度，避免旋喷桩与灌注桩结合不上或对护坡桩桩体破坏的问题。
⑵ 应高度重视已完成施工的高喷孔补浆工作。