多頭長螺旋鉆孔壓漿攪拌排樁止水帷幕技術(shù)

　　深基坑支護工程中常用的止水帷幕有高壓旋噴樁(單管和多管)和攪拌樁(干法和濕法，單頭和多頭)兩種。這兩種傳統(tǒng)方法已大量應(yīng)用于工程實踐中，受其施工工藝影響存在成樁速度慢、無法入巖，遇卵礫石成樁困難等缺陷而影響帷幕效果。在攪拌和高壓漿兩種工藝基礎(chǔ)上利用長螺旋樁架開發(fā)成功的"多頭長螺旋鉆孔壓漿攪拌排樁止水帷幕"技術(shù)成功地解決了這些問題，這三種工藝對比介紹如下：

　　一、高壓旋噴樁帷幕成樁機理及工藝缺陷

　　(一)高壓旋噴樁成樁機理轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校 edu24ol.com

　　旋噴樁噴漿成樁前先用常規(guī)方法鉆一小孔(直徑90~130mm)，然后在孔內(nèi)下入高壓旋噴管。單管旋噴時成孔鉆桿和旋噴管可合二為一，利用高壓漿(或與氣、水的混合體)旋噴切削土體，使?jié){液與土體混合，硬化后成樁。漿液自孔底起噴，靠提管速度控制成樁直徑。單管及二重管的漿液壓力一般不小于20Mpa，三重管的漿液壓力也不小于20Mpa.單管成樁直徑較小，一般為0.4~0.6米，三管可達2.0米，但樁體強度低。

　　旋噴樁帷幕是由單個旋噴樁互相咬合并與支護樁交接形成。

　　(二) 工藝缺陷

　　受前述工藝影響在不同環(huán)境下存在如下缺陷。

　　1、礫石層成孔困難轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校 edu24ol.com

　　卵礫石層鉆進歷來是鉆進工藝中的難點，合金和金剛石鉆進都很困難;風(fēng)動沖擊鉆進時，高壓風(fēng)極易使鉆孔坍塌。

　　2、卵礫石層和巖石中成樁樁體缺陷多

　　基坑工程中卵礫石層往往是透水層，是帷幕止水重點。有的基坑持力層在巖層，要求止水帷幕深入巖層頂板一定深度以防基坑底涌水，青島市區(qū)大量基坑存在這一透水層，而且都是承壓水。

　　旋噴樁漿液無法穿透卵礫石層和巖層，造成這些部位的樁體缺失。青島興源大廈基坑、麒麟大廈基坑都因這些缺陷造成基坑大面積漏水或流砂。

　　3、受提管速度所限成樁速度慢轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校 edu24ol.com

　　為保證樁體密實度和直徑，拔管速度不能太快，這就影響成樁速度而且孔口冒漿量加大。

　　4、因孔口冒漿導(dǎo)致漿液浪費，造成旋噴樁造價太高

　　因孔底噴漿口細，加之漿液攜帶高壓，孔口冒漿量勢必增大，不僅浪費也造成現(xiàn)場環(huán)境污染。

　　二、深層攪拌樁帷幕

　　(一) 攪拌樁成樁機理

　　攪拌樁是通過有噴漿(粉)的鉆頭鉆至預(yù)定土層，隨鉆頭倒轉(zhuǎn)提鉆(孔口不出土)把漿液或干水泥與土體攪拌、固結(jié)成樁。由于樁機型號小，僅鉆頭部位有2~3片短螺旋，即使是多攪拌頭，也是如此。

　　由于是攪拌成樁，系統(tǒng)壓力僅保證漿液或干粉從鉆頭出口流出即可，因此泵壓僅1.0~1.5Mpa便可滿足工藝要求。

　　(二)攪拌樁帷幕缺陷

　　1、因孔口不出土，樁身加灰量少，造成樁體強度低

　　由于攪拌頭為短螺旋，孔口不出土，加灰量受限，一般為12-15%，若想提高加灰量只能復(fù)攪，因此在粘土層中樁體強度很難超過5Mpa，砂層中也很難超過10Mpa.

　　2、短螺旋鉆頭為平底型，根本無法穿越卵礫石層或入巖因錐形攪拌頭不利于漿液或干粉流均勻攪拌于土體中，所以廠家的鉆頭都為平底，一旦遇卵礫石或巖石，甚至密實砂層，鉆頭便無法穿越，也就不能成樁，形不成止水帷幕，因此其應(yīng)用大大受限。

　　三、多頭長螺旋鉆孔高壓漿攪拌排樁帷幕

　　(一) 成樁機理

　　多頭長螺旋鉆機在鉆桿頂部配備大功率動力頭(150~200kw)，可以保證3~5根長螺旋鉆桿不同向旋轉(zhuǎn)鉆進20~30m，配備不同形狀的合金鉆頭，可使鉆頭入巖或穿越卵礫石層，密積的碎石隨鉆桿的旋轉(zhuǎn)被螺旋葉片攜帶至地面，減少了鉆進阻力。

　　由于采用高壓注漿系統(tǒng)(5Mpa以上)，鉆進和提鉆時隨時可開泵注漿，因孔內(nèi)部分土被提出孔外，孔內(nèi)滯留疏松土體利于高壓漿液滲透。

　　(二) 多頭長螺旋鉆孔高壓漿攪拌排樁帷幕的優(yōu)點

　　1、帷幕可以穿越卵礫石層并入巖

　　由于鉆頭類型可以隨巖土情況的不同進行更換，因此可以較容易地穿越卵礫石和進入強分化巖0.5~1米，這樣形成的止水帷幕效果更好，應(yīng)用更加廣泛。

　　2、孔口冒漿少，漿液不浪費，利于現(xiàn)場文明施工

　　由于可隨時開泵進行孔底高壓注漿，因此孔內(nèi)漿液可控制在孔口但不冒出，這樣可保證不浪費水泥，而且無廢棄漿液。

　　3、樁體強度高

　　由于該工法孔內(nèi)土體被鉆桿旋轉(zhuǎn)提出一部分，孔內(nèi)滯留土體疏松，且漿液為純水泥漿，漿液滲透擴散效果好，因此樁體強度高，在土層和砂層中效果相近，28天強度可容易達到15~20Mpa.

　　4、成樁速度快

　　由于長螺旋鉆進不靠漿液攜帶出碴，而是通過螺旋葉片連續(xù)旋轉(zhuǎn)提升出土，鉆進為全破碎，因此成樁速度很快。一般在砂或粘土層中，用三頭長螺旋成10米壓漿樁在漿液供應(yīng)及時的條件下僅需20分鐘。在青島匯泉灣基坑工程中3Φ400、12米長的入巖壓漿樁，每天單機可施工40~50支，形成帷幕40~50米長。

　　5、帷幕防滲效果好

　　帷幕可以無接頭，布樁方式靈活，漏水概率少。

　　(三) 多頭長螺旋鉆孔高壓漿攪拌排樁的技術(shù)要點

　　1、 單樁垂直度要求較高由于現(xiàn)有多頭螺旋多為Φ200~400，帷幕較薄，因此施工時對樁機垂直度要求較高，尤其是垂直帷幕軸線方向的單樁偏斜不能超過1/4樁徑，若相鄰樁相向偏斜較大，就可能使帷幕分叉。因此，施工時樁機應(yīng)隨時進行水平和垂直度校正。

　　2、注漿技術(shù)要求

　　由于該種帷幕施工速度 快，要求漿液供應(yīng)及時，因此注漿泵至少應(yīng)有兩臺備用，而且儲漿池的容不小于單樁用漿量，注漿時必須保證孔口返漿。

　　3、對設(shè)備技術(shù)要求

　　入巖施工時鉆頭出漿口應(yīng)單向閥以防鉆頭堵塞，動力頭中的分漿管路應(yīng)經(jīng)常疏通。

　　4、可以用作重力式擋墻支護和軟基加固

　　該項技術(shù)因成套設(shè)備昂貴(約200萬元)，生產(chǎn)設(shè)備廠家正在申請專利，因此目前市場應(yīng)用較少，在青島市區(qū)2002年飛機場擴建和匯泉灣改造項目及威海海關(guān)基坑中已成功應(yīng)用，與攪拌樁和旋噴樁相比，造價僅為旋噴樁的50%，單機效率是其10倍，具有非常大的經(jīng)濟和工期優(yōu)勢，帷幕效果更好，適應(yīng)地層也更廣泛，具很好的推前景。

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