高压喷射注浆止水帷幕技术在某工程基础施工中的应用

１工程概况

某宾馆扩建工程，建筑面积１３０００ｍ２，１８层，框剪结构，人工

挖孔灌注桩基础，桩端嵌入第⑦层中风化泥质砂岩。该工程场区内地下水有２种类型：一种是上层滞水，分布于①层填土中，受大气降水、地面水及生活污水渗入补给，水量充足；另一种是潜水或层间水，分布于④层粉土和⑤层粉土中，受地下径流渗入补给，局部受上层滞水渗入补给（场区北侧②层粘土层缺失，填土层直接与粉土层接触）。静止水面标高为１５．２６ｍ￣１５．４ｍ，水量丰富，④层及⑤层粉土渗透系数分别为１×１０－３ｃｍ／ｓ￣１×１０－４ｃｍ／

ｓ和１×１０－２ｃｍ／ｓ￣１×１０－３ｃｍ／ｓ。场地内自然地面标高１７．４ｍ￣１７．５２ｍ。该工程被东西北三面原有建筑所围，场地狭窄（南北长４５ｍ，东西宽２１．６ｍ），西侧为２１层主楼（框架，筏基），东侧为４层综合楼（框架结构，基础），北侧为６层综合楼（框架、条基），东西侧原有建筑基础埋深为５ｍ￣７ｍ。工程建成后，与东侧４层综合楼、西侧主楼及裙楼连成一体。

为防止人工挖孔桩施工过程中对周边建筑物造成影响，保证周边建筑物（特别是２１层主楼）的安全及人工挖孔桩施工的顺利进行，经专家论证后确定采用高压喷射注浆法在人工挖孔桩施工场地的四周形成环形封闭的止水帷幕，阻止场地四周的地下水在人工挖孔桩成孔时流入桩孔内，从而保证了人工挖孔桩的正常施工，又避免了四周地下水严重流失，保证了四周建筑物的安全。

２高压喷射注浆止水帷幕止水原理

高压喷射注浆止水帷幕是利用工程钻机将带有喷嘴的注

浆管钻至设计设定的位置或先钻孔后将注浆管放置在设计设定位置（本工程施工采用后者），用高压发生装置将化学浆液（本工程采用水泥浆液）通过喷嘴向四周土体喷射，同时注浆管以一定的速度渐渐向上提升，高压射流使一定范围内土体结构遭到破坏，并强制与浆液混合，胶结硬化后形成具有一定强度的不渗水（或渗透系数很小）的胶结墙体，从而起到阻水作用。

３止水帷幕布设及其工艺参数

３．１帷幕布设

根据现场情况采用两重管高压旋喷注浆成幕及三重管高

压摆喷注浆成幕２种成幕方式。帷幕总长１３２．１ｍ，其中旋喷法帷幕２７．３ｍ，共设喷浆孔６９个，孔距４００ｍｍ，成桩桩径６００ｍｍ（因在４＃、

７＃、１０＃桩东侧综合楼内，１３＃、２１＃、２３＃桩约有２／５断面伸入东侧综合楼墙内，三重管摆喷无法施工，故采用两重管旋喷注浆成幕，１３＃、２１＃、２３＃桩处在距墙３００ｍｍ布置８５°斜孔２４个）；摆喷法帷幕１０４．８ｍ，共设注浆孔１３１个，孔距８００ｍｍ，所成帷幕轴线间夹角为１５０ｏ。３．２工艺参数

①二重管高压旋喷成幕：采用ＭＧ－５０型钻机，ＢＨ８０／１０泥浆泵，旋喷管转速为１８ｒ／ｍｉｎ￣２０ｒ／ｍｉｎ，提升速度为１５ｃｍ／ｍｉｎ￣２０ｃｍ／ｍｉｎ，注浆压力控制为０．５ＭＰａ，流量为７０Ｌ／ｍｉｎ，高压水泵为３ＸＢ－７５型，高压射水压力３０ＭＰａ，高压射水流量７５Ｌ／ｍｉｎ，转孔口径为１３０ｍｍ，成桩桩径为６００ｍｍ，帷幕墙体厚度为２５±２ｃｍ，水泥浆液配比为１：１．

２。②三重管高压摆喷注浆成幕：采用ＸＹ－１型油压转机，ＢＷ－２０００型泥浆泵，ＢＨ８０／１０型灌浆泵，Ｗ６／７空压机，３ＸＢ－７５型高压水泵，摆管速度控制为１５°／ｓ￣２０°／ｓ，提管速度控制在

收稿日期：２００６－０７－０４

作者简介：李殿文（１９５５－），男，安徽长丰人，１９８７年毕业于同济大学工业与民用建筑专业，工程师，国家注册监理工程师。

高压喷射注浆止水帷幕技术在某工程

基础施工中的应用

李殿文

（安徽省建科建设监理有限公司，安徽

合肥

２３０００１）

摘要：在已有建筑群中的新建建筑物，如地下水丰富，基础施工时为保证已有建筑的安全，是不能进行大量抽水的。这种情况下，只能在基础

四周采用止水帷幕措施，一是用来保证基础正常施工；二是用来防止周围地下水不发生大量流失，从而保证周围已有建筑物的安全。文章介绍高压喷射注浆止水帷幕在基础施工中的应用。

关键词：止水帷幕；提升速度；泵压；流量

中图分类号：ＴＵ５７＋

５；ＴＵ４７２文献标识码：Ｂ文章编号：１００７－７３５９（２００６）０６－０１００－０２

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＷａｔｅｒ－ｓｔｏｐｐｉｎｇＣｕｒｔａｉｎｂｙＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＳｐｒａｙｉｎｇ

ｉｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＬｉＤｉａｎｗｅｎ

（ＡｎｈｕｉＪｉａｎｋｅＰｒｏｊｅｃｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ２３０００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎａｎｅｗｂｕｉ

ｌｄｉｎｇｉｓｂｕｉｌｔａｍｏｎｇａｂｕｉｌｄｉｎｇｇｒｏｕｐｗｈｅｒｅｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｓｒｉｃｈ，ｈｅａｖｙｐｕｍｐｉｎｇｉｓｆｏｒｂｉｄｄｅｎｉｎｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｃｏｎ－ｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｅｘｉｔｉｎｇｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｕｎｄｅｒｓｕｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒ－ｓｔｏｐｐｉｎｇｃｕｒｔａｉｎｓｈｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｏｎａｌｌｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔｔｏｍａｋｅｓｕｒｅｏｆｔｈｅｎｏｒｍａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｎｄｔｏｐｒｅｖｅｎｔｈｅａｖｙｌｏｓｓｏｆｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｔｏｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｅｘｉｔｉｎｇｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒ－ｓｔｏｐｐｉｎｇｃｕｒｔａｉｎｂｙｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｓｐｒａｙｉｎｇｉｎｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔ

ｅｒ－ｓｔｏｐｐｉｎｇｃｕｒｔａｉｎ；ｌｉｆｔｉｎｇｓｐｅｅｄ；ｐｕｍｐｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｒａｔｅｏｆｆｌｏｗ１００

１２ｃｍ／ｍｉｎ￣１５ｃｍ／ｍｉｎ，高压水流量控制在７５Ｌ／ｓ￣８０Ｌ／ｓ，高压射水压力控制在３５ＭＰａ￣４０ＭＰａ，压缩空气压力控制在０．７ＭＰａ，压缩空气流量控制在２．５ｍ３／ｍｉｎ，水泥浆压力控制在４ＭＰａ￣５ＭＰａ，水泥浆流量控制在７０Ｌ／ｍｉｎ￣８０Ｌ／ｍｉｎ，钻孔口径为１３０ｍｍ，帷幕墙体厚度为２５±２ｃｍ，水泥浆液配比为１：１．２。

３．３参数验证（效果验证）

根据勘察报告，工程场地北端地质结构②层粘土层缺失，致使埋藏在杂填土层的上层滞水直接渗入下部粉土层中的潜水混为一体，故此处水量最大，为止水关键地段。在此处利用帷幕墙体的４个注浆孔另加５个注浆孔形成封闭的边长为２．４ｍ的等边三角形围井，内设孔径Φ２４０ｍｍ，深２３ｍ的抽水井１个，围井固结体凝固１５ｄ后，进行抽水验证。经抽水量测算，挖孔桩成孔达到孔底（２３ｍ左右）时，桩孔出水量约为１ｍ３／ｈ，此出水量不影响人工挖孔桩的施工，同时也不会因此引起主楼沉降，故采用上述参数及浆液配比进行此基础工程的止水帷幕施工是可行的。

３．４布设观测井、回灌井

为了掌握地下水的升降情况，在场地止水帷幕外设置一观测井，并在西侧靠近主楼位置设置３口回灌井，预防人工挖孔桩成孔过程中大量抽水时，及时通过回灌井对主楼地下水进行补给水，以平衡被抽水量。

４施工操作要点

４．１施工工艺流程

平场清障→放线定位→钻机就位→钻孔→插入注浆管→注浆作业→拔管→清洗机具设施→移机进行下一孔施工。４．２施工操作要点

①浆液材料应使用３２．５级以上的普通硅酸盐水泥，不得使用过期或结块失效的水泥。水泥浆液的配比不得随意更改，本工程使用的浆液配比为１：１．２。

②钻孔成桩顺序。为保证各桩成桩后有可凝固养护期，各桩并不扰动，钻孔成桩前将桩孔位按顺序编号，钻孔成桩时按三序法进行，即先进行１＃、４＃、７＃……施工，然后再进行３＃、６＃、９＃……施工。

③要保证相邻两桩有效连接，钻机就位时钻头要准确对准桩位，钻机要平稳、垂直，垂直度要小于１％，打斜孔时要严格控制好角度与设计误差要小于０．５°。

④施工前要检查高压设备和管路系统，要保证其压力、流量满足设计要求，注浆管及喷嘴内无杂物，泥浆管接头密封良好。

⑤插管前要用薄塑料膜包住喷嘴，防止其在插管或喷射过程被堵塞，若被堵塞，应拔管清洗，再重新插管和喷射，此时新喷射时注浆的孔段应与先前已喷射注浆的孔段搭接至少０．１ｍ，以防固结体脱节造成断桩。

⑥高压喷射灌浆时，应按顺序开动机械设备。

ａ．二重管旋喷注浆。先启动灌浆主机，使灌浆管旋转达到１８ｒ／ｍｉｎ，再启动高压水泵，待泵压达到３０ＭＰａ，射水流量达到７５Ｌ／ｍｉｎ时，再开动灌浆泵。该泵开动前先打清水，待泵压达到０．５ＭＰａ，流量达到７０Ｌ／ｍｉｎ并保持正常后，即可将泥浆泵的吸管

移至泥浆桶开始灌浆。待浆液从喷嘴流出，即可以１５ｃｍ／ｍｉｎ的速度提升灌浆管，自下而上旋喷灌浆。

ｂ．三重管摆喷灌浆。先应启动压机，待空压机压力为０．７ＭＰａ，流量为２．５ｍ３／ｍｉｎ时，再启动高压水泵，同时向孔内送水和风。当风量和泵压力渐升高到规定值，风水畅通后，即可振动注浆管（速度为１５ｏ／ｓ￣１８ｏ／ｓ），并开动注浆泵，先向孔内送清水，待泥浆压力达到４．５ＭＰａ左右，泵量达到７５Ｌ／ｍｉｎ左右时，将泥浆泵的吸管移至泥浆桶开始灌浆。待浆液从喷嘴流出后，即可以１５ｃｍ／ｍｉｎ提升速度提升泥浆管，自下而上喷射注浆。

⑦观察冒浆量，以及时了解土层情况，判断喷射效果，验证所定施工参数的可行性。一般情况下，泥浆量小于注浆量的２０％为正常的，大于２０％或完全不冒浆则是不正常的，应及时查明原因，并采取相关措施进行处理。

⑧要及时准确地作好压力、流量、冒浆量、钻杆转速、提升速度记录，并加以分析、验证所定参数的可行性，若参数选用不当，应及时调整。

⑨施工完毕，应及时拔出注浆管，彻底清理注浆管和注浆泵，管内不得有残存水泥浆。

５止水帷幕效果分析

本工程共有２６根人工挖孔桩，全部围在止水帷幕内。挖孔桩施工时，周围建筑出现了沉降，经分析论证，沉降在规范允许范围内。同时在施工中加强对地下水位的观察，及时通过回灌井进行补水，放慢靠近主楼的桩的成孔速度，保证了桩施工时周围建筑物的安全，顺利地完成了桩基施工。从桩基施工过程分析来看，止水帷幕的止水效果总体是好的。局部桩孔出水偏多，通过辅助措施得到了控制，因此，本次止水帷幕的止水是基本成功的。

６止水帷幕施工应注意的问题

①严格控制浆体材料的选用与配比。水泥要选用３２．５级以上的普通硅酸盐水泥，不得使用过期或结块失效的水泥，不得随意更改水泥浆液的配比，以保证帷幕质量的可靠性。

②要严格控制桩位的准确性和成孔的垂直度，尤其是成孔的垂直度，以保证桩与桩间的搭接不偏离，搭接尺寸满足设计要求。

③要严格按照方案设计所确定的工艺参数进行施工，控制好桩长、泵压、流量、转速、提升速度，以保证帷幕各桩体的喷射范围，喷射浆量，桩体的均匀性、致密性满足设计要求。

④要做好冒浆观察，及时了解地下土层情况，喷射注浆效果，分析工艺参数是否合理。若施工参数不能满足设计要求或遇特殊地质情况，应及时调整施工参数，以保证帷幕体的质量满足设计要求。

参考文献

［１］俞宾辉．地基基础工程施工手册［Ｍ］．济南：山东科学技术出版社，２００５．

［２］龚晓南，高有潮．深基坑工程设计施工手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９８．７．

桩基研究与地基基础１０１