本發明涉及建筑施工技術領域，具體是一種支護樁與三管高壓旋噴樁深基坑的施工方法。

背景技術：

高壓噴射注漿(Jet Grouting)法是在靜壓注漿(Grouting)法的基礎上，應用了高壓水射流切割技術而發展起來的。

20世紀60年代末，日本N·I·T公司(Nakanishi Institute Technology Co,LTD)在承建日本大阪地下鐵道的開挖工程中，先用凍結法因凍冰融化而改為靜壓注漿法，由于漿液多從土層交界而溢走，仍不能達到地基加固和止水目的，中西涉先生成功地將水力采煤技術原理應用到靜壓注漿中，以高壓水泥漿噴射沖擊土體把土打碎，漿液與土體自行拌和，在土層中形成一圓柱體，當聯成群體后地基便具有了良好的加固和截水效果。雖然當時旋噴柱直徑僅0.3～0.35m，可它的意義重大，從此發明了高壓噴射注漿法，定名為CCP工作法(Chemical Charning Pile Or Pattern工作法，我國稱單管法)。1973年它得到在莫斯科召開的第八屆國際土力學會議(ISSMFE)各國代表的注目與好評。

為了不斷滿足大直徑、低成本和快施工的需要，在20世紀70年代中期，日本又開發出JSG工作法(Jumbo Special Grouting工作法，我國現稱二重管法)，其旋噴柱直徑0.5～1.0m，繼而又開發出CJG工作法(Column Jet Grouting工法，我國現稱三重管法)。從20世紀80年代開始，開發出的都是較大直徑旋噴柱或者能夠控制樁形的SSS-MAN工作法、RJP工作法、MJS(九重管)工作法和有攪拌作用的噴射注漿的工作法，如CCP-V工作法、CCP-H工作法和JMM工作法，形成了純噴射注漿和攪拌注漿兩大并列體系。其中，以RJP工作法技術先進且設備較少，易于操作。

日本始終保持著高壓噴射注漿的世界領先地位，先后向歐美和亞洲許多國家作了技術輸出，帶動了意大利、法國、德國、美國、瑞典、俄羅斯、泰國、新加坡、韓國等國家高壓噴射注漿技術的發展。雖然這些國家起步晚于我國，但發展較快在生產建設中效果很好。

我國是在日本之后，研究開發和應用都較好的國家，1972年開始試驗研究，70年代中期開始施工。

我國的絕大多數單位擁有CJG三重管的技術，擁有CCP單管和JSG二重管大單位較少。高壓噴射注漿在我國應用較廣，解決了一批其他施工方法難以奏效的困難地基和復雜的工程問題，已成為我國常用的施工方法之一，列入了我國國家標準《地基與基礎工程及驗收規范》(CBJ202-1983)和國家行業標準《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2002)和部分省市的地基處理規范中。

由于種種原因，當前我國的設備較陳舊、施工方法落后和工效較低，已不能完全滿足國內的建設要求，更難于打入國際市場，因此采用先進工法是勢在必行的。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種提高穩定性、施工操作合理、減少成本的支護樁與三管高壓旋噴樁深基坑的施工方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種支護樁與三管高壓旋噴樁深基坑的施工方法，包括以下步驟：

1)確定測放孔位：按設計要求進行，待灌注樁完成之后，開挖灌注樁頭與設計孔位偏差值進行處理，樁位在回填后重新測放孔位，打入木樁或竹片尖作標記；

2)鉆機引孔：先使鉆機安置在標定的孔位上，使鉆頭中心對準孔中心，樁位偏差不大于50mm；調整鉆機水平度及鉆桿垂直度，施工時保證鉆孔的垂直偏差不超過1.5％；成孔直徑為110mm，深度進入中風化巖不少于0.5m；終孔后校量鉆具，孔深精度控制在±10cm以內；

3)高壓旋噴樁機就位，對準孔位，后臺攪拌桶制漿，注漿泵送漿、空壓機送壓縮空氣、高壓泵送水在設計參數下試噴，調試至正常狀態下，高壓泵送水減至2.0～3.0MPa下管到達設計深度，即進行噴射注漿；噴射注漿的技術參數：高壓水射流壓力不小于35MPa，水泥漿液壓力≥1MPa，氣流壓力不得小于0.75MPa，噴射提升速度0.10～0.13m/min；在噴射注漿參數到達設計的值后，即按施工工藝要求提升注漿管，由下而上進行噴射注漿至設計標高，注漿管分段提升的搭接長度不小于100mm；

4)沖洗：噴射施工完畢后，把水泥漿液通過的機具設備沖洗干凈，管內、機內不得殘存水泥漿；

5)移動機具：將所有機具設備移到下一個孔位上直至完成所有孔位。

作為本發明進一步的方案：注漿泵與噴射孔的距離不大于50m。

作為本發明進一步的方案：水泥漿液的水灰比為1.0～1.1，水泥漿比重1.50。

作為本發明進一步的方案：水泥采用PC32.5R復合硅酸鹽水泥。

作為本發明進一步的方案：水泥漿液還包括外加劑，外加劑為三乙醇胺，摻入比為水泥用量的0.03％。

作為本發明進一步的方案：水泥漿液的配制過程：攪拌灰漿時，先加水，然后加水泥，每次灰漿攪拌時間不得少于2分鐘，水泥漿液在使用前30分鐘制備，水泥漿液在灰漿拌和機中要不斷攪拌，直到噴漿前；噴漿時，水泥漿從灰漿拌和機倒入集料斗時，過濾篩，把水泥硬塊剔出；水泥漿液通過膠管送到旋轉振動鉆機的噴管內，最后射出。

作為本發明進一步的方案：噴射時，先應達到預定的設計參數下，噴漿旋轉30秒，水泥漿液與樁端土充分攪拌后，再邊噴漿邊反向勻速旋轉提升注漿管，提升速度為10cm/min，旋轉速度20rpm；中途接、卸噴射管時，保證搭接段復噴，復噴長度不得小于0.2m。

作為本發明進一步的方案：噴射中間發生故障時，應停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即檢查排除故障，重新開始噴射水泥漿液的孔段與前段搭接不小于0.5m，防止固結體脫節。

作為本發明進一步的方案：噴射注漿時，冒漿量大于高壓水的噴射量，但其超過量小于注漿量的20％。

作為本發明進一步的方案：在鉆機引孔過程中，遇到砂層時進行標準貫入試驗。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明采用支護樁+三管高壓旋噴樁，一同形成連續封閉的截水帷幕，以有效控制地下水的下降和補給，同時起到對雜填土、粉土、粉細砂及含礫中粗砂的加固和超前支護，確保基坑邊壁的穩定和周邊建(構)筑物的正常使用和安全。觀測的數據也表明，深基坑周邊的建筑物沒有發生任何沉陷。確保滿足開挖場地保持干燥等設計要求和基坑周圍沉降滿足警報值范圍內，保證支護整體穩定性。方便在類似的工程地質條件具體指導性工作，優化方案、更加合理進行施工操作減少不必要的成本投入提高效益、合理分配工程造價。

附圖說明

圖1是支護樁與三管高壓旋噴樁抽水試驗示意圖；

圖2是支護樁擴大與鉆機引孔示意圖；

圖3是樁間旋噴止水帷幕施工工藝流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1

本發明實施例中，一種支護樁與三管高壓旋噴樁深基坑的施工方法，具體描述如下所述。

1、施工技術要求及安排

(1)在施工工序上，先進行支護樁(灌注樁)施工，再施工旋噴樁。先用鉆孔引孔，記錄好地層情況，若與設計條件有較大變化，需采取相應的設計變更措施。為避免出現串孔、冒漿現象，高壓旋噴樁需跳樁施工，并在水泥漿終凝后方可進行相鄰樁的施工。

(2)漿液配方：根據現場勘察出各地層情況，高噴灌漿注漿材料為PC32.5R復合硅酸鹽水泥；水灰比1.0～1.1，要求水泥用量≥400kg/m(8包/m)，水泥摻量為土的天然質量的30～40％。

(3)噴射技術參數：高壓水射流壓力不得小于35MPa，水泥漿液壓力≥1MPa，氣流壓力不得小于0.75MPa，噴射提升速度0.10～0.13m/min。

(4)水泥土固結體抗壓強度不小于0.8MPa。

(5)高壓旋噴樁注漿孔垂直度允許偏差為1％，孔位允許偏差不得超過50mm。

(6)施工機械見表1。

表1施工機械表

工藝流程，如圖3所示：

測放孔位→工程鉆機就位鉆孔→旋噴樁機就位→水泥漿制備→旋噴樁機試噴、下管到達設計深度→高壓旋噴、高壓注漿成樁→提管成樁→沖洗器具→移機至下一個孔位施工→回灌漿液至前一孔。

2、施工技術措施

1)確定測放孔位：按設計要求進行，為保證孔位的準確性，根據工程實踐經驗，建議待灌注樁完成之后，開挖灌注樁頭與設計孔位偏差值進行技術處理，樁位在回填后重新測放孔位，打入木樁或竹片尖作標記。

2)為防止穿孔影響已成樁的質量，高壓旋噴樁分兩序施工。

3)鉆機引孔：先使鉆機安置在標定的孔位上，使鉆頭中心對準孔中心，樁位偏差不應大于50mm；調整鉆機水平度及鉆桿垂直度，施工時保證鉆孔的垂直偏差不超過1.5％；成孔直徑為110mm，深度進入中風化巖不少于0.5m；終孔后校量鉆具，孔深精度控制在±10cm以內；以滿足設計要求方可終孔。其中在鉆機引孔過程中，遇到砂層(特別是含礫中粗砂)可以進行標準貫入試驗，因為其標準貫入擊數與旋噴樁直徑有聯系。

4)高壓旋噴樁機就位，對準孔位，后臺攪拌桶制漿，注漿泵送漿、空壓機送壓縮空氣、高壓泵送水在設計參數下試噴，調試至正常狀態下，高壓泵送水減至2.0～3.0MPa下管到達設計深度，即可噴射注漿。在噴射注漿參數到達設計的值后，即按施工工藝要求提升注漿管，由下而上進行噴射注漿至設計標高，注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm。

當漿液初凝時間超過20h，應及時停止使用該水泥漿液(正常水灰比1:1，初凝時間為15h左右)。

5)沖洗。噴射施工完畢后，應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內、機內不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除。

6)移動機具。將鉆機等機具設備移到下一個孔位上。

7)質量控制

(1)在插管前先檢查高壓設備和管路系統，設備的壓力和排量必須滿足設計要求。各部位密封圈必須良好，各信道和噴嘴內不得有雜物，并做高壓水射水試驗，合格后方可插管。噴射孔與高壓注漿泵的距離不宜大于50m。旋噴操作系統的各項工藝參數都必須按照預先設定的要求加以控制，并隨時做好關于旋噴時間、用漿量，冒漿情況、壓力變化等的記錄。

(2)漿液配置：水泥漿液配制嚴格按設計要求控制為水灰比1.0～1.1，水泥漿比重1.50。攪拌灰漿時，先加水，然后加水泥，每次灰漿攪拌時間不得少于2分鐘，水泥漿應在使用前30分鐘制備，漿液在灰漿拌和機中要不斷攪拌，直到噴漿前。噴漿時，水泥漿從灰漿拌和機倒入集料斗時，過濾篩，把水泥硬塊剔出。水泥漿通過膠管送到旋轉振動鉆機的噴管內，最后射出。

(3)噴射時，先應達到預定的設計參數下，噴漿旋轉30秒，水泥漿與樁端土充分攪拌后，再邊噴漿邊反向勻速旋轉提升注漿管，提升速度為10cm/min，旋轉速度20rpm。中途接、卸噴射管時，注意保證搭接段應復噴，復噴長度不得小于0.2m。中間發生故障時，應停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即檢查排除故障，重新開始噴射注漿的孔段與前段搭接不小于0.5m，防止固結體脫節。

(4)為加大固結體尺寸，或在深層硬土中為了避免固結體尺寸減小，可以采用提高噴射壓力、泵量或降低回轉與提升速度等措施，也可以采用復噴工藝：第一次噴射(初噴)時，不注水泥漿液；初噴完畢后，將注漿管邊送水邊下降至初噴開始的孔深，再抽送水泥漿，自下而上進行第二次噴射(復噴)。

(5)在高壓旋噴注漿過程中，應觀察冒漿的情況，以便及時了解土層情況、噴射注漿的大致效果和噴射參數是否合理。當出現壓力驟然下降、上升或返漿過多等異常情況時，應查明產生的原因并采取措施。采用三管噴射注漿時，冒漿量則應大于高壓水的噴射量，但其超過量應小于注漿量的20％。

若孔內發生嚴重漏漿出現不返漿或返漿較少時：孔口不返漿時，應立即停止提升；孔口少量返漿時，應降低提升速度。同時a.可采取添加速凝劑或增大注漿量；b.降低噴射壓力、流量，進行原位注漿；c.加大漿液密度或灌注水泥砂漿，水泥粘土漿等待正常返漿后再繼續作業。

若孔返漿過多，可采取提高噴射壓力，縮小噴嘴直徑，適當加快提升與旋轉速度等措施。

若孔口回漿密度變小，應降低氣壓并加大進漿漿液密度或進漿量。

(6)高噴注漿過程中發生串漿時，應填堵串漿孔，待注漿孔高噴灌漿結束，盡快對串漿孔掃孔，進行高噴灌漿。

(7)施工中應詳細記錄實際施工參數、漿液配比、實際孔位、孔深和鉆孔內的地下障礙物、洞穴、漏水及與巖土工程勘察報告不符等情況。

(8)在旋噴注漿完成后，漿液與砂卵石攪拌混合后的凝固過程中，由于漿液析水作用產生收縮，必須在施工下一根樁時，用旋噴樁返出的漿液回灌上一根做好的樁，充滿為止。

(9)沖洗：噴射施工完成后，應把注漿管等機具設備采用清水沖洗干凈，防止凝固堵塞。管內、機內不得殘存水泥漿，通常把漿液換成清水在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除。

(10)當噴射注漿過程中出現下列異常情況時，需查明原因并采取相應措施。

a.流量不變而壓力突然下降時，應檢查各部位的泄露情況，必要時拔出注漿管，檢查密封性能。

b.出現不冒漿或斷續冒漿時，若是土質松軟則視為正常現象，可適當進行復噴；若是附近有空洞、通道，則應不提升注漿管繼續注漿直至冒漿為止或拔出注漿管待漿液凝固后重新注漿。

c.壓力稍有下降時，可能系注漿管被擊穿或有孔洞，使噴射能力降低。此時應拔出注漿管進行檢查。

d.壓力陡增超過最高限值、流量為零、停機后壓力仍不變動時，則可能系噴嘴堵塞。應拔管疏通噴嘴。

3、旋噴樁施工技術關鍵

采用旋挖樁+旋噴樁作為此次基坑支護工程支護擋土型式，旋噴樁的施工是此工程止水帷幕的關鍵，特別地，旋噴樁和旋挖樁并列在一起時，如何能使它們膠結成(搭接)整體，在施工和技術上須進行特殊處理。

3.1止水帷幕的可行性分析

施工前應根據地質特點、水文地質條件及工程條件及工程條件論證采用旋噴轉作為止水帷幕的可行性。

場地透水層主要存在于，局部沖積粉土層為中等透水，但厚度薄；沖積粉質粘土層均為弱透水土層，沖粉細砂、含礫中粗砂層均為強透水層，水量豐富；下伏基巖風化裂隙較發育，但裂隙多被粘土礦物充填，故其含水透水性較差。

故場地止水技術要點主要便是如何對強透水層(沖粉細砂、含礫中粗砂層)的止水效果，即采用旋噴樁穿過強透水層，坐落在基巖內。

根據設計要求，在大樁間距(800mm)，旋噴樁的止水效果是否能將強透水層隔住。于是，便根據設計的技術參數進行支護樁+三管旋噴樁抽水試驗。如圖1所示，選擇在勘察出的強透水層較厚處，施工完成之后，對抽水井進行抽水試驗(孔徑為108mm)，效果良好，當抽完帷幕內土層水，并沒有出現多余的水，說明此工藝在本場地內是可行。

3.2孔位與垂直度要求

本支護形式以支護樁+旋噴樁，兩種不同的工藝存在樁位搭接部分，因此，設計孔位與垂直度便異常重要。

單排旋噴樁與支護樁相互搭接形成整體，搭接為10cm。故施工中孔位與垂直度誤差等很重要。因施工過程順序為，先施工支護樁后施工旋噴樁，但兩者是相互結合而成，前者的樁位、孔位與其垂直度將會影響后者的施工，因此也要嚴格控制。

a、樁位、孔位偏差

支護樁的測量放樣必須采用全站儀(坐標控制、務必不允采用軸線)進行控制，與樁基礎樁位要求一樣，樁位允許偏差100+0.01H，并且因支護樁樁頂在地面下2.2m處，必須要開挖出測量樁位與設計樁位計算偏差值，若存在樁間距大于設計值(800mm)10cm時，則必須測量樁間旋噴樁的中心點位置，并且不能采用三管旋噴樁，可采用兩個雙管旋噴樁(600mm)取代單根三管旋噴樁。旋噴樁位也應采用坐標測量放樣，孔位允許偏差不得超過50mm。

b、樁位、孔位垂直度

確定旋噴樁施工技術參數，其樁徑和與支護樁的搭接長度便確定，兩者的立面搭接也是根據兩者垂直度保證，在樁頂上樁位滿足要求，但垂直度偏差過大，定將形成一道豎向的漏水縫，并且兩者垂直度具有隱蔽性，在開挖后才能發現，故嚴格控制支護樁和鉆機引孔過程。支護樁在施工過程中往往進度較快，便要求更高的嚴謹，支護樁位垂直度偏差≤0.5％。高壓旋噴樁采用百米鉆機先行鉆孔，旋噴時直接在孔內放入旋噴器進行旋噴，注漿孔垂直度允許偏差為1％。

3.3設計旋噴樁徑為1000，旋噴樁的直徑大小與土的種類和密實程度有密切的關系，在采用地質鉆機引孔時加強控制。

旋噴樁樁徑尺寸在國內尚未能有統一標準確認，但對影響因素由以上所述三種，其中土的種類和密實程度是我們所不能控制，只能針對其特點進行施工。在先行施工支護樁成孔的過程中便能清晰的分析土的種類與祥勘報告的符合程度，經過前期的方案的論證，主要在祥勘報告土層與巖層接觸的土層(含礫中粗砂層)，中密，以中粗砂為主，含卵礫石10～45％。在開挖出的含礫中粗砂層的卵、礫石粒徑在3～6cm，層厚1.5m左右。針對此情況，我們要求在引孔時，也必須進行標貫試驗，是否與祥勘報告符合。

因存在含礫中粗砂層，在該層位上鉆機引孔時，易發生孔內塌孔現象，并且在引完孔，在放入旋噴器進行旋噴時放不到預定深度，便要求在放入旋噴器進行旋噴前先試放到預定深度，若無法放入，便重新引孔。在該層有必要進行采用柔性護壁。

3.4嚴控噴射技術參數

施工過程中，必須嚴格控制噴射技術參數(包括噴射壓力與流量、噴嘴直徑與個數，壓縮空氣的壓力、流量與噴嘴間隙、注漿管的提升速度與旋噴速度)。高壓水射流壓力不得小于35MPa，水泥漿液壓力≥1MPa，氣流壓力不得小于0.75MPa，噴射提升速度0.10～0.13m/min。噴射技術參數直接影響成型尺寸、強度，間接的影響旋噴樁的止水帷幕的效果，損失過大等情況。

3.5灌注樁樁身擴大(即大肚子)，旋噴無法噴射，便影響噴射效果

場地內存在粉性、砂性土層等，在該層位易發生孔內塌孔現象，便產生樁身擴大，并且擴大到旋噴樁樁位上，在未擴大樁徑的一側則無法噴到，便會產生旋噴“死角”。在擴大樁徑長度不長，不大于1m，一般影響不大。若大于1m則要考慮在未擴大樁徑的一側增加一根雙管旋噴樁，防止在該段處漏水。在考慮到此方面的影響，故在支護樁施工過程中要注意塌孔現象并在及時記錄。如圖2所示。

3.6定期檢查鉆孔取樣

高噴灌漿系地下隱蔽工程，質量的好與差在于施工過程中能否嚴格執行已定參數和出現異常能否采取適當措施正確處理。在施工過程中對疑孔和事故孔進行抽查檢查，是保證工程質量的關鍵。

4、止水效果和漏水分析處理

高壓旋噴樁止水效果良好，旋噴樁與灌注樁結合緊密，但仍存在局部旋噴止水帷幕失效，基坑出現滲流、涌砂現象，采取基坑內堵水。確保滿足開挖場地保持干燥等設計要求和基坑周圍沉降滿足警報值范圍內，保證支護整體穩定性。

4.1原因分析

1)由于施工誤差，局部支護樁樁體發生傾斜或偏差過大(樁間距增大)，使得高壓旋噴樁不能與支護樁密貼，出現施工縫隙，正是這道縫隙是目前涌砂、滲漏的主要通道。

2)由于含礫中粗砂層的卵、礫石粒徑較大且較密，高壓旋噴樁射水壓力不能穿透土體，樁徑達不到設計要求，出現“縮徑”現象或產生樁體抗壓強度達不到要求。

3)施工噴射技術參數，主要在注漿管的提升速度與旋噴速度在含礫中粗砂層已適當調整，但仍然有幾處出現漏水現象，是否應該在放緩提升的速度。

4.2處理措施

a、對發生涌砂的部位縫隙較小處，采取內側封堵的辦法。

1)內側封堵采取鋼板或鋼筋進行封堵，鋼板封堵具體的做法是在發生涌砂處，把兩側鉆孔樁主筋鑿開，把鋼板焊接在鉆孔樁主筋上進行封堵；在發生涌砂處兩側鉆孔樁打20mm的膨脹螺栓，用20@100，L＝2.0m的鋼筋傾斜打入涌砂處，鋼筋與膨脹螺栓焊接，鋼筋與旋噴樁之間填塞棉絮，邊開挖邊封堵，直至基坑底部下0.5m。

2)用麻袋或棉絮在兩根混凝土支護樁間的漏水部位填塞密實(麻袋和棉絮主要起濾水作用)。將支護樁間的泥土清理干凈,露出樁表面混凝土。用速凝水泥砂漿,自下而上砌5寸磚墻,直至高出滲水部位0.5m或封至圈梁。在滲水集中部位,插入數根硬塑管引流(硬塑管一端穿入填塞的麻袋,另一端穿過磚墻),讓清水從引流管流出,降低水壓。磚墻用速凝水泥砂漿抹面。

b、對發生涌砂的部位縫隙較大處，無法采取內側封堵的，采取在鉆孔樁外進行補單重管高壓旋噴樁或壓密注漿(雙液)的方法進行處理。選擇該方案后，選擇的補孔的孔位相當重要，選擇位置不對，則仍然出現漏水的現象。

c、基坑監測：對基坑四周樁沉降、位移、基坑內外的水位、鋼支撐軸力進行隨時監測，對監測數據進行分析，發生異常情況，立即上報，并及時采取應對措施。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。