对基坑喷搅桩截水帷幕的评价

对基坑喷搅桩截水帷幕的评价

摘要：随着人们对地下水资源保护意识的增强、对基坑开挖、基坑周边建筑物以及施工等各方面安全因素重视程度的提高，截水帷幕技术在基坑工程中的应用也越来越广泛。论文通过分析喷搅桩截水帷幕的影响因素及喷搅桩截水帷幕应用时产生的其他影响两个方面提出了截水帷幕技术在今后的工程实践中所应着重考虑的影响因素和重点解决的问题。

关健词：深基坑；截水帷幕；喷搅桩；因素分析

截水帷幕属于基坑工程降排水问题的一个组成部分，基坑工程在开挖之前需要确保基坑能够干燥作业。截水帷幕是由高压喷射注浆搅拌桩（简称喷搅桩）组成的截水体系，喷搅桩是利用水泥及其它添加剂作为固化剂，通过深层搅拌机械，将土体和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和土体之间所产生的一系列物理-化学反应，使土体硬结成具有整体性、水稳定性（不透水性）和一定强度的桩体，通过喷搅桩相互咬合或喷搅桩与护坡桩相互咬合构成截水帷幕，将基坑外地下水止挡在截水帷幕或支护体系外侧。

影响喷搅桩截水帷幕成桩效果的因素分析

工程地质条件的影响

地质条件是影响喷搅桩成桩效果的重要因素。本工程地质条件复杂，其中回填土层、砂卵层过厚是成桩效果不好的主要原因。地层的变化及不同土层分布影响着桩的垂直度，钻杆在地层中遇到的障碍物及坚硬地层可能导致钻杆跑偏，越往深处，喷搅桩与护坡桩桩之间越容易出现错位开档；在细砂及卵石层中，水泥浆跑漏的速度很快，极易出现缩颈现象，使桩身不完整；此外，喷搅桩的直径大小跟地层密实度关系密切，如果相应的地层其喷射参数调整的不匹配，则导致喷搅桩局部出现裂缝、缺失及桩体上下不均匀。

地下管道漏水及其他不可预测地下水的冲刷

地下工程是一个很复杂、很特殊的工程，其具体情况仅靠勘察资料是难以准确掌握的，尤其是地下水的分布及外来水情况。成桩过程中，由于地下管道漏水及其他不可预测地下水的不断冲刷使喷搅桩还未成桩，就被冲刷出孔洞，难以形成相应强度的截水帷幕墙，在不明地下水的作用下，喷搅桩即使复喷也难以达到预期效果，因此在本工程中不明地下水是影响喷搅桩成桩效果的重要因素。

护坡桩的成桩情况

若基坑截水帷幕是由喷搅桩和护坡桩共同组成，护坡桩的成桩情况直接影响喷搅桩的止水效果，因为回填土层较厚，造成护坡桩的圆柱状外形不够光滑、规

则，桩上部出现扩大头或在砂砾层出现不规则的混凝土块，所以喷搅桩施工时，长螺旋钻机钻进过程中遇阻碍无法成孔，从而使喷搅桩不得不后移，最终在护坡桩扩大头的部位，可以达到不留缝隙、有效搭接，而其他的部位，由于达不到搭接所需要的桩径，所以不能形成可靠的截水帷幕。

喷搅桩成桩机具的操作起着至关重要的作用

喷搅桩机具操作是成桩的关键环节，钻机操作及关键岗位人员理应熟知施工工法及操作要点，本工程的钻机及相关操作人员虽然经过技术培训，但人员操作技术参差不齐，这也成为部分喷搅桩成桩效果不好的原因。

经过工程实践，设备操作人员应该进行上岗前培训，可以熟练操作设备及进行设备维修，确立“预防为主、安全第一”的安全指导方针，在操作过程中还应注意以下操作要点：

（1）对设备进行调试，确保设备能正常运行，各项运行指标达到施工的要求；旋喷注浆前，要检查高压设备和管路连接系统，注浆管和喷嘴应清理干净。

（2）在施工过程中应严格控制各项技术参数。

（3）在下钻至桩底前应及时把注浆管中清水转为水泥浆。

（4）在旋喷过程中，避免在提升时中断，如中断时间过长，会出现断桩情况。

（5）根据设计需要，控制喷射压力、改变提升速度、注浆量可喷射成不同的形状。边提升边旋转可成圆柱状；只旋转不提升可马圆盘状；提升到桩头时，加大压力或者复喷可成大帽状；在桩底复喷可成扩大底状；在旋喷过程中复喷、加大压力或者减慢提升速度可成葫芦状等。

（6）旋喷注浆后，要及时对设备进行清洗。

成桩时选择的喷射方式影响喷搅桩的成桩效果

按喷射流移动方向，可将喷射方式分为旋喷、定喷和摆喷三种方式。本工程项目中使用到其中两种，即旋喷和定喷。

旋喷的特点：固结体积较大，具有一定的抗弯抗剪性能，其中可插入工字钢、钢筋笼等劲性材料形成加筋水泥土固结体，其力学性能得到改善，抗弯抗剪能力可大大提高，但旋喷桩的不足之处是水泥用量较大，工效较慢，直径难以准确控制。

定喷的特点：形成的板墙薄而长，体积小，不但成本较低，而且整体连续性也高，是一种理想的堵水防渗的方法。缺点是刚度小，不能作为支挡体。

旋喷与定喷在截水帷幕喷搅桩中的作用：在现有的设计方案下，由于定喷加固土的长度约为旋喷长度的一倍，因此施工中大部分采用定喷的方式，既可以很好的使帷幕桩与旋喷桩连接起来，又耗用较少的水泥，降低成本，理论定喷效果如图5-11。但是，在基坑北侧，受护坡桩扩大头及部分突出混凝土块的影响，喷搅桩不得不将桩位后移一定距离，此时定喷的角度很难把握，所以选择旋喷方式，理论旋喷效果如图5-12。旋喷和定喷两种方式理论上成桩效果较好，但实际应用却并不容易，需要技术和机械操作人员密切配合，并随时调整施工参数才能保障成桩效果，因此选择不同的喷射方式也是影响成桩效果的重要因素。

图5-11 定喷效果图图5-12 桩位后移再旋喷效果图

现场临时设施情况对喷搅桩的成桩效果的影响

喷搅桩施工所涉及的现场临时设施主要包括现场临水、临电，因喷搅桩单位时间消耗的水泥浆量很大，所以现场制浆用水必须得以保障，若施工时水泥浆供应不足，则有可能出现断桩、桩体缺失的情况，使喷搅桩与护坡桩间局部无法咬合，从而造成桩身渗水、漏水。同样，电力不足则无法保障机械设备的正常运装，压降过大造成喷射压力及机械扭矩均达不到设计要求，自然就影响喷搅桩的成桩效果。本工程喷搅桩施工时因各方原因，水电供应并不充足，造成部分喷搅桩施工质量不好，止水效果不佳。

应用截水帷幕的其他影响

对支护结构的影响

从技术上讲，应用截水帷幕技术止挡基坑外地下水，理论上增加了支护结构所承担的荷载，即在计算过程中，不能只计算土压力，同时还要计算水压力，那么相应的支护结构就要增强，护坡桩和锚杆的各项设计参数都要加强，相应使用的材料也要提高等级，最终成本大大增加。

同时，在水平支撑（锚杆）计算过程中，原有排水后的地层物理力学参数并不完全适用，这就需要技术人员大量试算调整相应参数，并重新建立力学模型和提高计算安全等级，增加了支护结构的整体计算难度。

在施工过程中，锚杆是在截水帷幕后进行施工，达到一定强度的水泥土给锚杆施工造成困难，同时为躲避障碍锚杆位置的相应调整必然影响喷搅桩与护坡桩之间的咬合搭接，造成截水帷幕局部渗水、漏水，同时水平支撑轴力也因地下水的影响而损失。

对桩间的影响

原有的桩间（护坡桩水平间隔）处理措施为挂网喷砼，应用截水帷幕技术后，桩间形成了喷搅桩，理论上桩间没有桩间土，但实际工程中因喷搅桩成桩效果不好，造成有些桩间存在一层桩间土，桩间土与喷搅桩紧邻，并随着渗水、漏水及气候的影响脱落，成为较大的安全隐患。

对桩间土的表面处理并不能改变桩间土与喷搅桩的关系，最终难免桩间土脱落，但对桩间土进行深层处理，又影响了喷搅桩的止水效果，所以如何合理处理桩间土成为截水帷幕实际应用中较难解决的问题，只能在工程实践中灵活调整，以避重就轻的原则处理桩间土。

结语

截水帷幕与传统降水方法相比，经济成本加大、施工难度增加，但从地下水资源保护、理论效果、基坑周边建筑物安全等方面考虑，截水帷幕是适合现代大都市深基坑开挖的地下水处理方法，应用时要注意影响成桩效果的各类因素，才能保证截水帷幕达到良好的效果。