Ｄ 电．萋 力 技 术 高压旋喷桩施工应用中 出现的问题分析及处理 国网天津市电力公司滨海供电分公司（天津 ３００４８０） 余菊芳 【摘要】高压旋喷桩常用于基坑止水帷幕中。通过分 析某变电站止水帷幕工程中的施工问题。找出问题产生 的原因，避免类似工程风险的再发生。地质条件题是基 坑设计和施工时需要重点考虑的因素．在设计和施工过 程中必须严格执行国标及地基处理规范的要求．将基坑 围护结构和基坑施工及周围环境的保护作为一个统一 的整体进行设计和施工．并在实施过程中进行严密控制 协调．确保基坑和周围环境的安全 【关键词】高压旋喷桩；帷幕；施工；原因；措施 ０引言 高压旋喷桩常用于建筑物地基处理中，是加固与改 良地基土中的一种方法，目的是提高地基强度或用于基 坑侧壁挡土或挡水，具有设备振动小、噪音小、对邻近建 筑物影响小等施工优点而被广泛采用。施工高压旋喷桩 大都采用单管法，即用单层注浆管喷射浆液，形成具有 一定强度的固结体，以防渗止水，或在混凝土灌注支护 桩间插空补缺，组成二者相结合的复合支护结构。其施 工工艺是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的 特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置， 以２０Ｍｐａ左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破 坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从 ｋｉａ上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在 土中形成圆柱状的固结体，与周围土共同承受荷载。 由于该方法利用高压流喷射成桩，受地层土质影响 较大，若参数设置、控制措施不当，势必影响到工程质 量，现对某变电站工程实例进行具体分析，目的是针对 出现的施工渗漏问题，分析原因以探讨治理的对策，提 高高压施喷桩的设计水平及施工质量，在止水帷幕中正 确应用高压旋喷桩以及利用时应注意的问题。 １工程概况 １．１基坑支护工程概况： 基坑支护施工包括变电站配电楼基坑，部分室外架 构地基处理及主变压器事故油池基坑。变电楼基坑总长 ７３．５５ｍ，最大宽度３６．８ｍ，基坑垫层底标高ｏ．７９ｍ，基坑 支护桩采用双 ７００水泥搅拌桩，有效桩长１２．８ｍ。事 故油池标高为１．８６ｍ，有效桩长１０ｍ（标高均为绝对标 高，高程采用大沽高程系）。搅拌桩采用３２．５矿渣水泥， 水泥掺入比不小于１５％（土重度取植１９．０ＫＮ／ｍ ），水灰 比０．４５～０．５５，要求全程复搅复喷，保证相邻桩搭接严 密。 １．２施工方案 １．２．１前期准备 深层搅拌桩ＳＪＢ－ＩＩ型３台，配套辅助设备ＨＢ６—３ 型灰浆泵６套，２００升灰浆拌制机等；人员组织，安全机 构，组织机构等 １．２．２施工方案及工艺要求 验测轴线、布设桩点，桩机就位：钻头中心对准桩 位，垂直度应小于１％。施工工艺：必须严格执行深层搅 拌桩施工工艺（ＹＢＪ２２５－９１《软土地基深层搅拌加固法 技术规程》，就位对中一预搅下沉至设计深度一制备水 泥浆、喷浆搅拌提升一二次搅拌下沉、喷浆提升成桩结 束一移位至下一根桩。 ２事件过程及原因分析 ２．１事件过程 变电站止水帷幕施工完成后，具备基坑开挖条件， 开挖的路线为由南向北。当挖土进尺到４米深左右时， 发现帷幕东南角出现裂缝，引起了高度重视。经清理松 ｆ Ｄ息力ｊ 土层仔细观察，在４米以下有较明显的界痕，桩体强度 ＝３１．４％，ｅ＝Ｏ．８７９，ＩＬ＝Ｏ．７６４，Ｅｏ：一０．２＝７．４０Ｍｐａ，属中～高 很低，有的甚至未结硬，部分桩表面拌有浓度较深的白 压缩性土，静力触探试验ｑ＝１．９７Ｍｐａ，ｆ＝３１．２ｋｐａ。 色结晶体。以４米深为界，实施浅挖，但情况依然如故。 同时，经现场对裂缝的监控显示，裂缝有逐渐扩大的趋 第三层：陆相沉积，主要由粉土和粉质黏土组成； ２．３．２地下水、深层土和搅拌桩士情况 势，立即组织会商，决定停工。并对现场的地下水、深层 紧急措施防止帷幕桩开裂现象恶化： 员靠近。 通过对地下水水质的检测，发现其含量中有高浓度 从中不难看出：氯离子超标３倍，可溶物超标５倍， 的前身为碱池边界。 由于检验单位不能对取样中的水泥含量进行分析， 故无法对混凝土搅拌桩实际打桩过程中的水灰配合比 的所有进料单、现场施工纪录等进行了全面检查，发现 水泥用量满足设计的要求。 东南角帷幕自然地坪４米以下强度较低，表面有深 土和搅拌桩土，进行见证取样送试。同时决定采取以下 的腐蚀陛物质。 １）安全角度出发，立即在基坑周边加围挡，禁止人 氯化钠、氯化钾均严重超标。经多方考证，本站址东南角 ２）见证取样做水、土实验，以及惟幕中水泥含量试验。 ３）止水帷幕抽心、做强度试验。 停挖。 ４）浅挖和逐步加深进尺，在设计标高以上４米处， 进行准确的分析。为此，我们责成监理公司对施工单位 ５）卸荷：因南侧距围墙太狭窄，无载可卸。 ６）强化降水，防止浸泡。 ７）强化位移观测，据观测记录证实帷幕有位移。 ８）塑料薄膜覆盖，防止雨水侵入。 ２．２施工现场的现实状况 度白色结晶体，结合水样检测报告中含腐蚀ｆ生介质严重 超标的结果，初步分析判定：碱池边界范围内地下水含腐 蚀性物质严重超标，影响了水泥的固结，使强度增长缓 《建筑地基处理技术规范｝（ＪＧＪ７９—２ｏ１２）有明确的 在含腐蚀陛地下水区域范围内，设计水泥搅拌桩 时，应事先做设计试桩，再根据试桩的结果，采取相应的 １）该站变电楼基坑围护桩在部分基坑开挖后出现 慢，从而导致了止水帷幕４米以下强度达不到设计要求。 了不同程度的倾斜和位移（东、南），在观测。 度的倾斜和位移。 ２．３分析原因 ２）先期在围护桩内侧加固的部分钢板桩有不同程 条文规定： ２．３．１本站的地质情况 １）水质情况 据在勘测中所取水样的结果，Ｍｇ含量为 防腐蚀措施后，再设计水泥搅拌桩。 变电站设计图（Ｔ０２０２一ｏ２）结构要求：地下室碱含 《最新建筑地基基础工程施工技术标准与质量验收 最大氯离子含量０．２％。 本站站址内地下水具有自由水面，为潜水类型。根 量不得大于３ｋｇ／立方，２１０９．３７＞２０００ｍｇ／Ｌ，总矿化度为９９５９６＞７００００ｍｇ／Ｌ，综 规范实用手册｝（２００５年版）规定：水泥土搅拌桩用于处 合评价为所址区地下水对普通砼具有中强度腐蚀眭； 理泥灰土、有机质土、塑『生指数ＩＰ大于２５的黏土、地下 ＣＬ一含量为６６７４．６＞５０００ｍｇ／Ｌ，对钢筋砼中的钢筋具有 水具有腐蚀『生时无工程经验的地区，必须通过现场试验 中强腐蚀性。 确定其适宜性及设计和施工参数。变电站工程变电楼基 坑止水帷幕《抽芯检验报告》的结论：抽芯检验结果表 明：６根水泥搅拌桩桩身上部成型较好，下部成型较差 ２）场地地址情况简述 第一层：回填土； ｍ 第二层：滨海相沉积，主要由淤泥质粉质黏土、粉土 （除１１０９＃与１２８３＃两根桩除外，基本上以４ｍ或５和粉质黏土组成；在深度为３．３米～４．８米处，天然含水 分界），水泥含量基本正常，搅拌基本均匀（局部夹结 芯样强度由浅到深减少。选取的代表芯样无侧向抗 量＝４３．１％，ｅ＝１．２１８，ＩＬ＝Ｉ．１１７，Ｅｏ：－０．２＝２．８５Ｍｐａ，属高 核）、压缩性土，静力触探试验ｑ＝０．５Ｍｐａ，ｆ－４．９ｋｐａ，无侧限抗 压，强度介于０．２Ｍｐａ～２．６Ｍｐａ之间。 压强度ｑ＝２８．３ｋｐａ；在深度为１７．Ｏ０～１８．３０ｍ，本层土的？ 根据以上的分析和试验数据显示，该质量事故产生 Ｄ 电 力Ｈ 的原因为： 技曲 处，并保持基础施工到±Ｏ．Ｏ０米。在抽水过程中，注意观 ３．２钢板桩的施工 术 （１）该工程所在地区位于含腐蚀水区域范围，且本期 测相邻建筑物的沉降，以防引起其它不良后果。 新变电楼坐落的位置以前是一个卤水池边界，含盐的饱 和度高。地表以下４米以上部分为一期施工时回填的好 土，而４米以下部分是原状土，土质基本为高饱和度黏 ３．２．１钢板桩的选择 加固用钢板桩为工４０，东、南两侧钢板桩长１２米。 土。本期开工前打工程桩时，该站的主设计院提出要选用 西北侧因为不受很大影响，桩长８米。 防强腐蚀的预制桩。而本分项帷幕桩的设计单位在没有 ３．２．２钢板桩的布置形式 提出采取防腐措施的前提下，按照通常隋况进行了帷幕 桩的设计，使水土中的腐蚀陛物质未能被有效抑制，这就 是造成帷幕桩不凝固、强度提高缓漫的主要原因。 （２）该帷幕桩设计要求打桩时进行复合搅拌，但由 于地基土质为高饱和黏土，根据该站一期消防蓄水池基 坑处理方法看，施工时如果不进行多次充分搅拌，以及 水泥配比加大、添加防腐剂等，很难保证水、灰与黏土充 分搅拌溶合在一起。 （３）施工单位没有在复杂地质条件下进行帷幕桩施 工的丰富经验，原则上按照设计的要求只进行了两次搅 拌，使得喷进去的水泥没有完全溶合到泥土中，造成水 泥附在黏土的外层凝固，这一点也说明了部分帷幕桩形 成空壳现象的原因。 （４）施工时每个作业班的人员工作水平不一样，不 能排除存在搅拌速度过快或中间停滞等现象，不能形 成连续搅拌。这些因素也对帷幕桩的质量产生了一定 的影响 ３采取措施 ３．１帷幕桩加固方案 ３．１．１加固的指导性原则 １）围护桩外部卸荷和围护桩切削。 ２）钢板桩加固。 ３）降低围护桩外部区域的地下水位。 ４）减小已挖基坑和未开挖部分土的高差。 ５）进行连续的位移和沉降观测。 ３．１．２加固步骤与方法 为了降低围护桩外部的水位，减小地下水对围护桩 的水压力，在围护桩体外两米，共增加３个大口井，井深 １２米。其中东侧２口、南侧１口。自大口井形成后就设 专人负责抽水，直至把水位降到距离基坑底部高１．５米 钢板桩紧靠围护桩体外部满打，采用“五横一丁”的 形式并紧密咬合 ３．２．３钢板桩的压施 钢板桩的压施采用静压的方法进行。先进行西侧、 再南侧、再东侧、最后北侧。横桩要比丁桩低２０厘米。如 不能在基坑上部进行压桩施工，应把原开挖的基坑部分 重新回填土，厚度要达到２米，保护已开挖显露的工程 桩并保证压桩机械的正常使用。 ３．２．４卸荷 钢板桩压施完毕后，清除其外侧土。清除部分土厚 １．５米、底口宽１米，放坡为１：０．５。在沟底抹５厘米厚沙 浆垫层，并向围墙侧开挖多条小盲沟，以保证雨水的正 常排放。 ３．３围护桩的切削 把外侧两排围护桩，上部切削１．５米、中间三排也 切削１．５米。因为内侧两排已经侵占了基础，为了保证 安全施工和防水作业的正常进行，需要从上部切削至设 计基坑底标高，满足工作面的要求。在施工过程中如不能 满足需要或围护桩不稳定，视情况再进行围护桩的切除。 ３．４钢板桩的拉结 在钢板桩的内侧，采用１６号槽钢与丁字排列的工 字钢连接成闭环型横梁，横梁上口比丁字钢板桩上口应 低２０厘米。再用１２号槽钢，把横梁及远处一横一丁的 拉接点进行刚性连接，拉结撑的间距为２米。在遇到相 邻建筑物拉结撑杆不能通过时，应把横梁与其它拉结 撑，用１２号槽钢成４５度焊接。 ３．５基槽开挖 在加固钢板桩打设完成并拉结后，拔除先期内侧的 钢板桩，进行围护桩的切削。开挖基坑内余土时，应分两 步开挖。以防造成工程桩的位移变形及破坏。 ３．６沉降观测 根据原来的沉降观测记录，在本次加固钢板桩打完 材料注意苫盖防止受潮，对不能进入仓库的器材应搭设 及开挖、卸荷过程中，继续严密进行围护桩、工程桩、基 防雨蓬。坑周边建筑物的位移和沉降观测。 ３．７人员组织 ３）要提前准备好塑料布，电缆甩头、无防水包装的 设备等，下雨前用塑料布盖严。 ４）小型机械必须安装放雨罩或搭设放雨蓬，机电设备 分别设定项目经理、技术负责人、质量员、安全 员、资料员、材料员、电气负责人、机械负责人 ３．８工期计划 在正常情况下，完成所有钢板桩打设与拉结、清土 和削桩卸荷，预计需要１０天到１５天。先打西侧，从南往 北退打；再打南侧，从西往东退打；再打东侧，从南往北 退打；再打北侧，从西往东退打。 ３．９费用计列 处理围护桩所用的加固费用，根据施工现场实际发 生的工程量，结合造价信息，按预算定额进行结算。 ３．１０安全措施 施工负责人是施工现场的第一安全责任者，必须做 到“抓生产，必须抓安全”。 １）施工前，安全员必须向施工人员做出安全技术交 底，施工时专职安全员应紧盯现场。 ２）特种人员！ 页持证匕岗，柳械设备不得带故障运转， 安全装置应齐全有效，移动式大气设备应有保护装置。 ３）所有电源应设漏电保护器，做好接地接零，设备 定期摇侧并作记录。坚持电闸箱日巡和“三相五线制接 线法”，做到“一机一闸一保护”，所有设备均挂安全操作 规程牌。电 Ｄ 力 ４）入施工现场必须戴好安全帽，严禁“三违”，用好 “三宝”，技 做到“三不违章，四不伤害”。 术 ５）施工现场不得穿拖鞋，光脚。基坑外架子防护应 符合标准。 ６）进场民工必须考试合格后，方准正式施工。 ７）夜间照明及动力线必须按规定正式架设，临时线 路必须有警示标志。 ８）如遇下雨天气立即停止施工，防止触电事故发生。 ３．１１雨季施工措施 Ｉ）现场低洼处要填平，不能积水，做好现场排水，深 挖排水沟，现场准备１寸和２寸潜水泵各２台以便向外 排水。 ２）检修临时设施，防止渗漏，尤其是对潮湿敏感的 雨后加强检查，发现问题及时采取措施，消除不安全隐患。 ５）各种电器设备应提前进行安全检查，对地下临时 线路应做好警示牌。所有设备、闸箱等必须保证防雨、防 漏电及接地保护装置灵敏有效，雨后及时检查，雨后及 时检查线路的绝缘的情况，发现问题及时解决。 ４结论 基坑工程往往存在很大的风险，不可预测性的因素 很多。加强施工组织与管理，提高施工人员的素质，以减 少事故发生。基坑开挖与支护工程是基础工程施工中的 难点与重点，它的成败对工程的造价、质量和工期有着重 大的影响，而且更对周围环境有着不可忽视的影响。而地 质条件题是基坑设计和施工时需要重点考虑的因素，在 设计和施工过程中必须严格执行国标及地基处理规范的 要求。为了提高基坑工程的可靠陛，设计单位和施工单位 一定要对地质隋况引起高度重视，将基坑围护结构和基 坑施工及周围环境的保护作为一个统一的整体进行设计 和施工，并在实施过程中进行严密控制协调，既能确保基 坑和周围环境的安全，又使工程造价降低、缩短工期。 参考文献： ［１］龚晓南，高有潮．基坑工程设计施Ｘ－手册ｆＭ】． 北京：中国建筑工业出版社，１９９８． ［２］赵志缙，应惠清．简明深基坑工程设计施工手册 『Ｍ］．北京２０中国建筑工业出版社，２０００． ［３］技术标准ＵＧＪ７９—２０１２）｛建筑地基处理技术规 范》北京中国建筑工业出版社２０１３ ［４］北京土木建筑学会《最新建筑地基基础工程施 工技术标准与质量验收规范实用手册》机械工 业出版社２０１０ 作者简介： 余菊芳（１９７７一），女，汉，管理学学位，工程师，注册 一级建造师注册造价工程师。
