浅谈止水帷幕在隧道明挖段中的应用

浅谈止水帷幕在隧道明挖段中的应用

高志

高志

中铁十九局集团第一工程有限公司辽宁大连116103

摘要：金普城际铁路隧道明挖段深基坑钻孔灌注桩和高压旋喷桩相互咬合，形成的止水帷幕具有止水和基坑支护的双重作用。本文介绍钻孔灌注桩和高压旋喷桩的施工工艺流程和止水帷幕的设计实施，以及施工效果，对类似工程的施工有很好的借鉴作用。

关键词：钻孔灌注桩高压旋喷桩止水帷幕施工质量检测

1.前言

在深基坑工程施工中，地下水是影响深基坑工程顺利开挖的一个重要影响因素。本文结合工程实例介绍钻孔灌注桩和高压旋喷桩联合体在工程中具备支护和止水的双重目的，经实践证明，止水帷幕效果良好，有效阻断基坑外侧水渗入到基坑内侧，从而保证了基坑支护的整体稳定性。

2.工程概况

本标段起迄桩号为DK28+160～DK28+890隧道长730m。其中暗挖段DK28+345-DK28+515，长度170m。明挖段DK28+160～DK28+345，长185m，基坑开挖深度约为7.67m～12.83m，基坑开挖宽度为10.2m～11.6m；DK28+515～DK28+890长375米，基坑开挖深度约为7.65m～12.20m，基坑开挖宽度为9.6m～11.6m。基坑安全等级为二级，重要性系数为1.0，最大水平位移允许值为0.20%H，且≤40mm，地面最大沉降量≤0.20%H。根据地形、地质情况，本基坑围护结构分为两种组合型式，其中A、D围护桩长17m，B、C、L围护桩长21m。

3.钻孔灌注桩施工工艺流程及设计实施

钻孔灌注桩直径800mm，间距1000mm，桩基混凝土设计强度等级C30，明挖段采用旋挖钻机成孔，首先是平整场地，进行泥浆的制备，钻机就位后通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。钻孔桩终孔后，经监理工程师检验后下放钢筋笼、灌注桩身混凝土。施工时采用跳打法以减少对临桩的影响，混凝土采用商品混凝土，和易性好，自密性强，能够起到一定的防水、止水作用。其施工工艺流程：施工准备工作→平整场地→桩位放样→埋设护筒→钻机就位→钻进→清孔→安放钢筋笼→灌注桩身混凝土→成桩质量检验。施工工艺流程：

图3.1钻孔灌注桩施工工艺流程图

4.高压旋喷桩施工工艺流程及止水帷幕的实施

钻孔灌注桩成型后凿除桩头混凝土，经检测单位桩基检测合格后将灌注桩主筋插入冠梁800*800mm内，冠梁采用C30商品混凝土与灌注桩连接成整体，共同承受土的压力，抵抗变形。本工程在灌注桩间利用二重管法高压喷射注浆形成旋喷桩，直径600mm，间距1000mm，经试桩试验后确定水灰比1:1,水泥用量按照每米200千克进行拌合水泥浆。高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水、（空气）成为20～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体，即旋喷桩，与灌注桩形成止水帷幕，达到支护和止水的双重目的。其高压旋喷桩施工工艺流程：

图4.1高压旋喷桩施工工艺流程图

4.1.钻孔灌注桩与高压旋喷桩形成止水帷幕具体的施工实施步骤：

用小型挖掘机沿着钻孔灌注桩外侧挖出一条工作沟，能够明确找出钻孔灌注桩的位置；

找出两灌注桩的中心点，在冠梁顶部的钻孔标识处用水钻钻眼用PVC管插入土体中；

用普通的小型地质钻机引孔至设计标高时停止；

将喷射注浆管插入预定深度，在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，要边射水边插管，但是水压不得超过1MPa,以免压力过高，将孔壁射穿；

接通水泥浆泵，然后由下向上旋喷，喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后在逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，可根据不同的土层，调整旋喷参数；通过冲击和搅动作用，使水泥浆和土体充分搅合，形成高压旋喷桩；

旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将旋喷桩机移位至下一钻眼孔位，钻孔注浆形成的高压旋喷桩与钻孔灌注桩共同形成止水帷幕。

4.2钻孔灌注桩及高压旋喷桩施工过程试验检测

（1）灌注混凝土前将碎石、砂、水泥、外加剂、掺合料送检测中心做原材料检测，经合格后配合比，要求混凝土必须具有良好的和易性，用以指导混凝土施工，同时也是作为控制商混站拌合混凝土质量的依据。

（2）灌注混凝土前将钢筋送检测中心做拉伸、弯曲检测，检测合格后现场制作钢筋焊件送检做拉伸检测。

（3）混凝土灌注前在拌合地点和浇筑现场做坍落度检测，计算混凝土的坍落度损失，确保混凝土在设计的坍落度内灌注，在施工现场围护桩按照每5根不得少于一组的频率制作混凝土试件,经28天后送检测中心做抗压强度试验。

（4）混凝土灌注桩成型后凿除桩头后委托检测中心采用低应变按照成桩数量10%的频率做桩基检测，经检测该类桩符合I类桩检测要求，全部合格。

（5）高压旋喷桩施工前将水泥送检测中心做原材料检测，合格后用于现场拌制水泥浆。

（6）在喷射注浆过程中用泥浆比重计测泥浆的比重，经换算后计算水灰比，用以控制现场拌合水泥浆的质量。

（7）旋喷桩成型28天后通过钻芯机现场取样按照2%的频率做抗压强度检测，设计强度大于等于1.5MPa,经检测现场旋喷桩成型强度全部合格。

5.结束语

基坑开挖前进行了预降水，根据现场第三方检测数据，在连续不间断降水后地下水位明显下降，基坑开挖后高压旋喷桩和钻孔灌注桩桩身紧密结合，旋喷桩将水泥和土融为一体，表皮呈水泥灰色，表面致密，成圆弧层状。桩间未出现大面积渗水或带状流水，基坑喷护后仅出现小面积渗水点，止水帷幕有效阻断基坑外侧水渗入到基坑内侧，从而保证了基坑支护的整体稳定性，起到止水和支护的效果。在金普城际铁路隧道明挖段中止水帷幕得到了充分的利用，对类似的工程施工有很好的借鉴作用。

参考文献：

[1]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002中国建筑工业出版社

[2]《灌注桩与高压旋喷桩形成止水帷幕的施工应用》杜爱民2010

[3]《城市地下水动态观测规程》（CJJ/T76-98）