论文部分内容阅读
[摘 要]填海造陆区地层回填时间短，填料成份多以开山碎石为主，结构松散，空隙大，地下水与海水连通性好，在潮汐作用下，海水的冲涮能力强，在该类地层中施工止水帷幕的难点是成孔，关键是浆液在原地的存留。本文在详细的分析了施工区的工程地质条件后对旋喷桩的成孔工艺和施工顺序进行了大胆的尝试和创新，并在施工过程中进行了合理的改进和优化，取得了良好的施工效果。
[关键词]实践 填海 造陆 旋喷桩止水帷幕
在沿海城市存在较多的填海造陆区，填料成份多以开山碎石为主，碎石粒径变化大，级配差，空隙大，在这种地层中进行帷幕施工有三大难点：一是难成孔，孔壁坍塌严重，无法钻进，难以形成钻孔；二是漏浆、冒浆严重，浆液从填石层中的空隙漏失或从孔口流失，帷幕体不连续。止水效果差；三是受潮汐影响强烈，每天两次的涨潮落潮，水位变化大，地下迳流紊乱，海水的冲涮能力强。使浆液不易在原处凝固，帷幕体上多蜂窝状孔洞，帷幕体的整体性和连续性差。
针对该实际情况，经反复讨论研究确定采用偏心潜孔锤跟管钻进成孔、PVC管护壁待喷的施工工艺，取得了理想的效果。
1 工程概况
青岛小港湾1A期止水帷幕工程位于小港湾旁，邱县路以西，小港二路以北，海安路以南，紧邻海边。基坑周长约820m，沿周圈设置旋喷桩止水帷幕，桩径1200mm，间距1000mm，约850支，开挖深度均为5.60～6.50米，基坑围护结构的安全等级为二级。
2 施工条件
2.1 场地条件
施工场地经抛石填海形成陆地，西侧距填海造陆边缘20～30米，北侧距填海造陆边缘30～40米，海水高潮及低潮水位标高均高于基底标高。
2.2 工程地质条件
止水帷幕施工深度范围内地层以素填土和淤泥质土为主，下伏土层为砂质粉质粘土和花岗岩～花岗闪长岩。
素填土黄褐色、灰褐色，松散一稍密，湿～饱和，该层分三个亚层：第一亚层厚0.0～2.0米，填料以粗砾砂为主；第二亚层厚6.0～8.0米，填料以20～30厘米的开山碎石为主，局部含粒径大于50厘米的漂砾第三亚层厚1.1～2.2米，填料以风化砂为主，该层在止水帷幕施工前已基本挖除。
淤泥质土浅灰色～深灰色，流塑～软塑，为高压缩性土，见零星贝壳碎屑，局部夹粉砂团块或薄层，层厚1.5～7.0米，平均4.6米。
砂质粘性土灰褐色～黄褐色，可塑～硬塑，含碎石、角砾，局部夹砾砂或碎石薄层或透镜体，平均厚度2.72。
2.3 水文条件
施工场地填料成份以开山碎石为主，空隙大，透水性强，赋存于填土的地下水属海水，水位变化与潮汐活动密切相关，海水高潮及低潮水位标高均高于基底标高。
影响场区的潮流为往复流，属正规半日潮，涨潮时流向左旋，落潮时流向紊乱，平均潮差2，8米，最大潮差4，8米，潮流流速0.31—0.39米/s，平均0.33米/s。
3 施工工艺及施工方案
3.1 施工工艺选择
止水帷幕的常规施工工艺有搅拌桩、旋喷桩和压力注浆几种，根据场地的工程地质条件分析，能在该场地施工的常规施工工艺仅有旋喷桩和袖阀管压力注浆两种方式，但都存在难成孔和浆液难在原处凝固两个技术难题，采用袖阀管压力注浆还存在套壳难成型另一个技术难题。
因此，经反复讨论研究，最终确定采用旋喷桩止水帷幕，并对其施工工艺作以下改进：
(1)对碎石层采用偏心潜孔锤跟管钻进成孔+用PVC管护壁
(2)对淤泥质土采限射水钻进成孔
(3)高压喷射注浆时浆液浓度及提升速度视涨落潮时间随时调整
3.2 施工工艺
偏心潜孔锤成孔旋喷桩帷幕工艺主要流程与常规法工艺流程基本一致，不同处主要在于成孔，主要工艺流程图3.2。
该套工艺的重点是成孔，难点是钻具和套管的拆卸PVC管的安装，关键是潜孔锤规格与套管及管靴规格、管靴规格与PVC管规格相匹配。
因场地填石下为淤泥质土，钻具拆卸晚了不仅使潜孔锤气孔中易塞进淤泥造成潜孔锤不冲击，而且使得潜孔锤的偏心部分不易甩进套管内而无法拆卸钻具而致废孔；拆卸早了填石层未击穿造成PVC管无法安装或安装不到位而致不能正常喷射注浆。
4 止水效果
工程桩施工结束后对基坑进入了开挖检测，开挖深度5.60～6.50米，开挖结果表明：
西侧、北侧部位临海较近部位的旋喷桩止水帷幕基本无蜂窝状孔洞，帷幕体的整体性和连续性好，帷幕体中无集中漏水点，高潮时可满足施工要求。
6 施工中遇到问题及对策
5.1 成孔难
施工区内填料成份以20～30厘米的开山碎石为主，钻进过程中岩粉不能顺利吹出孔外，容易埋钻，分析后认为是地层空隙大、漏气严重和海水阻力大造成的，采用以下对策解决：
1.换大型空压机，将现场用的输出压力为0.4MPa、空气流量为6m3/min空压机改为输出压力为0.8MPa、空气流量为12m3/min空压机。成孔施工过程中施工孔周围撒气严重，邻孔间海水豹突泉般涌动。
2.降低钻进速度，钻进过程中不再额外增加压力，基本靠钻具自重进尺，且不时停钻吹粉，每部钻机每班(12小时)平均成孔3—5个。
5.2 冒漏浆严重
高压喷射注浆时，注浆孔周围冒浆严重，孔口返浆少，个别孔在中下部注浆时孔口冒浆剧烈似豹突泉，在中上部注浆时孔口又无浆液返出，采用以下对策解决：
1.注浆的同时从孔口向内加砂。
2.增大浆液浓度，并增加水玻璃用量。
3.降低提升速度。
4.特别严重事地段补桩。
5.3 设备磨损快，材料消耗大，对成孔人员技术要求高
施工场地为填海造陆区，施工地层以开山碎石为主。在海水的腐蚀下，套管、钻杆和钻具的磨损相当严重，平均30～40孔消耗一套套管，30—35孔消耗一个偏心钻头。
与常规泥浆护壁成孔工艺相比，采用偏心潜孔锤跟管钻进成孔+用PVC管护壁这套工艺较为复杂，对成孔人员的技术要求高。钻具与套管拆卸早了未击穿碎石层造成PVC管无法安装或安装不到位，影响喷射注浆；拆卸晚了潜孔锤气孔中易塞满淤泥，且偏心部分甩不回套管无法拆卸而造成废孔。
6 结束语
生产实践证明，高压旋喷注浆止水帷幕在填海造陆区是适应的，该工艺理论成熟，施212快速。成本低廉，重点是成孔，难点是钻具与套管的拆卸与PVC管安装，关键是偏心潜孔锤规格与套管及管靴规格、管靴规格与PVC规格相匹配。
该工艺的成功实施，为填海造陆区止水帷幕的施工积累了工程实践经验，使该工艺在同类地区实施成为可能。
参考文献：
[1]罗运军，王祥，李雷；旋喷桩止水帷幕在基坑支护中的应用咖；山西建筑；2006年17期
[2]周江平，彭雄志，赵善锐；高水力坡降下砂层地基中高压旋喷桩的成桩效果及机理[J]：勘察科学技术；2005年05期
[3]杨风灵；高压旋喷桩复合地基在高层住宅楼中的应用fDl；浙江大学；2007年
[4]朱美花；高压旋喷桩在止水帷幕中的应用[J]；太原理工大学学报；2009年06期
[关键词]实践 填海 造陆 旋喷桩止水帷幕
在沿海城市存在较多的填海造陆区，填料成份多以开山碎石为主，碎石粒径变化大，级配差，空隙大，在这种地层中进行帷幕施工有三大难点：一是难成孔，孔壁坍塌严重，无法钻进，难以形成钻孔；二是漏浆、冒浆严重，浆液从填石层中的空隙漏失或从孔口流失，帷幕体不连续。止水效果差；三是受潮汐影响强烈，每天两次的涨潮落潮，水位变化大，地下迳流紊乱，海水的冲涮能力强。使浆液不易在原处凝固，帷幕体上多蜂窝状孔洞，帷幕体的整体性和连续性差。
针对该实际情况，经反复讨论研究确定采用偏心潜孔锤跟管钻进成孔、PVC管护壁待喷的施工工艺，取得了理想的效果。
1 工程概况
青岛小港湾1A期止水帷幕工程位于小港湾旁，邱县路以西，小港二路以北，海安路以南，紧邻海边。基坑周长约820m，沿周圈设置旋喷桩止水帷幕，桩径1200mm，间距1000mm，约850支，开挖深度均为5.60～6.50米，基坑围护结构的安全等级为二级。
2 施工条件
2.1 场地条件
施工场地经抛石填海形成陆地，西侧距填海造陆边缘20～30米，北侧距填海造陆边缘30～40米，海水高潮及低潮水位标高均高于基底标高。
2.2 工程地质条件
止水帷幕施工深度范围内地层以素填土和淤泥质土为主，下伏土层为砂质粉质粘土和花岗岩～花岗闪长岩。
素填土黄褐色、灰褐色，松散一稍密，湿～饱和，该层分三个亚层：第一亚层厚0.0～2.0米，填料以粗砾砂为主；第二亚层厚6.0～8.0米，填料以20～30厘米的开山碎石为主，局部含粒径大于50厘米的漂砾第三亚层厚1.1～2.2米，填料以风化砂为主，该层在止水帷幕施工前已基本挖除。
淤泥质土浅灰色～深灰色，流塑～软塑，为高压缩性土，见零星贝壳碎屑，局部夹粉砂团块或薄层，层厚1.5～7.0米，平均4.6米。
砂质粘性土灰褐色～黄褐色，可塑～硬塑，含碎石、角砾，局部夹砾砂或碎石薄层或透镜体，平均厚度2.72。
2.3 水文条件
施工场地填料成份以开山碎石为主，空隙大，透水性强，赋存于填土的地下水属海水，水位变化与潮汐活动密切相关，海水高潮及低潮水位标高均高于基底标高。
影响场区的潮流为往复流，属正规半日潮，涨潮时流向左旋，落潮时流向紊乱，平均潮差2，8米，最大潮差4，8米，潮流流速0.31—0.39米/s，平均0.33米/s。
3 施工工艺及施工方案
3.1 施工工艺选择
止水帷幕的常规施工工艺有搅拌桩、旋喷桩和压力注浆几种，根据场地的工程地质条件分析，能在该场地施工的常规施工工艺仅有旋喷桩和袖阀管压力注浆两种方式，但都存在难成孔和浆液难在原处凝固两个技术难题，采用袖阀管压力注浆还存在套壳难成型另一个技术难题。
因此，经反复讨论研究，最终确定采用旋喷桩止水帷幕，并对其施工工艺作以下改进：
(1)对碎石层采用偏心潜孔锤跟管钻进成孔+用PVC管护壁
(2)对淤泥质土采限射水钻进成孔
(3)高压喷射注浆时浆液浓度及提升速度视涨落潮时间随时调整
3.2 施工工艺
偏心潜孔锤成孔旋喷桩帷幕工艺主要流程与常规法工艺流程基本一致，不同处主要在于成孔，主要工艺流程图3.2。
该套工艺的重点是成孔，难点是钻具和套管的拆卸PVC管的安装，关键是潜孔锤规格与套管及管靴规格、管靴规格与PVC管规格相匹配。
因场地填石下为淤泥质土，钻具拆卸晚了不仅使潜孔锤气孔中易塞进淤泥造成潜孔锤不冲击，而且使得潜孔锤的偏心部分不易甩进套管内而无法拆卸钻具而致废孔；拆卸早了填石层未击穿造成PVC管无法安装或安装不到位而致不能正常喷射注浆。
4 止水效果
工程桩施工结束后对基坑进入了开挖检测，开挖深度5.60～6.50米，开挖结果表明：
西侧、北侧部位临海较近部位的旋喷桩止水帷幕基本无蜂窝状孔洞，帷幕体的整体性和连续性好，帷幕体中无集中漏水点，高潮时可满足施工要求。
6 施工中遇到问题及对策
5.1 成孔难
施工区内填料成份以20～30厘米的开山碎石为主，钻进过程中岩粉不能顺利吹出孔外，容易埋钻，分析后认为是地层空隙大、漏气严重和海水阻力大造成的，采用以下对策解决：
1.换大型空压机，将现场用的输出压力为0.4MPa、空气流量为6m3/min空压机改为输出压力为0.8MPa、空气流量为12m3/min空压机。成孔施工过程中施工孔周围撒气严重，邻孔间海水豹突泉般涌动。
2.降低钻进速度，钻进过程中不再额外增加压力，基本靠钻具自重进尺，且不时停钻吹粉，每部钻机每班(12小时)平均成孔3—5个。
5.2 冒漏浆严重
高压喷射注浆时，注浆孔周围冒浆严重，孔口返浆少，个别孔在中下部注浆时孔口冒浆剧烈似豹突泉，在中上部注浆时孔口又无浆液返出，采用以下对策解决：
1.注浆的同时从孔口向内加砂。
2.增大浆液浓度，并增加水玻璃用量。
3.降低提升速度。
4.特别严重事地段补桩。
5.3 设备磨损快，材料消耗大，对成孔人员技术要求高
施工场地为填海造陆区，施工地层以开山碎石为主。在海水的腐蚀下，套管、钻杆和钻具的磨损相当严重，平均30～40孔消耗一套套管，30—35孔消耗一个偏心钻头。
与常规泥浆护壁成孔工艺相比，采用偏心潜孔锤跟管钻进成孔+用PVC管护壁这套工艺较为复杂，对成孔人员的技术要求高。钻具与套管拆卸早了未击穿碎石层造成PVC管无法安装或安装不到位，影响喷射注浆；拆卸晚了潜孔锤气孔中易塞满淤泥，且偏心部分甩不回套管无法拆卸而造成废孔。
6 结束语
生产实践证明，高压旋喷注浆止水帷幕在填海造陆区是适应的，该工艺理论成熟，施212快速。成本低廉，重点是成孔，难点是钻具与套管的拆卸与PVC管安装，关键是偏心潜孔锤规格与套管及管靴规格、管靴规格与PVC规格相匹配。
该工艺的成功实施，为填海造陆区止水帷幕的施工积累了工程实践经验，使该工艺在同类地区实施成为可能。
参考文献：
[1]罗运军，王祥，李雷；旋喷桩止水帷幕在基坑支护中的应用咖；山西建筑；2006年17期
[2]周江平，彭雄志，赵善锐；高水力坡降下砂层地基中高压旋喷桩的成桩效果及机理[J]：勘察科学技术；2005年05期
[3]杨风灵；高压旋喷桩复合地基在高层住宅楼中的应用fDl；浙江大学；2007年
[4]朱美花；高压旋喷桩在止水帷幕中的应用[J]；太原理工大学学报；2009年06期