浅谈流砂地质下临近建筑物沉井下沉旋喷桩的应用

邵子豪 吴超鹏 彭麒云 马红超 郭凯

摘    要：针对对临近建筑物沉井施工易发生沉降等问题，巧妙采用高压旋喷桩技术固结流沙，并形成止水帷幕，避免了降水施工和建筑物不均匀下沉、倾斜开裂等施工安全问题。

关键词：沉井下沉;旋喷桩;地基加固;止水帷幕;固结流砂

1  引言

商丘市污水管网和中水管网工程多个沉井需临近建筑物下沉，但地下水位高，沉井下沉深度大，且地层存在流砂层，下沉施工中极易造成沙涌现象，对周围土体较大的扰动，将会导致临近建筑物不均匀下沉、甚至倾斜、开裂。工程施工中，综合水文地质情况、施工环境因素、地基加固效果、经济效益等方面考虑，施工中采用高压旋喷桩技术，配合合理的挖土下沉措施，有效的保证了施工及环境的安全。

2  工程概况

2.1  项目概况

商丘市污水管网和中水管网工程蔡河段（归德路连霍高速），北起现状归德路，南至连霍高速处，污水管沿河道两侧布置，最终排入第二污水处理厂，全长约2000m。

临近建筑物作业井位为XW-6（接收井Ⅱ）、XW-7（接收井Ⅱ）、DW-11（工作井Ⅰ）三个沉井，DW-11直径为7.6m高7m，XW-6、XW-7直径为6.6m高7m，上部为接高混凝土挡土墙。

沉井井壁外侧距构筑物距离分别为4.8m、5m、3.1m，下沉深度分别为12m、12m、10m，支护墙高度分别为5m，5m，1m。

2.2  水文地质情况

据勘查，工程实际地下水位西侧约现有地面下4.9m，东侧地下水位约现有地面下3m;地层自上而下分别为杂填土、粉土、粉质黏土、粉土、细砂，地层以下10m左右存在流砂层，厚度约2m3.7m。

3  工艺原理及施工设计

3.1  工艺原理

采用高压旋喷桩加固井周土体，同时固结流砂，预防井周土体位移造成房屋沉降，并形成有效的止水帷幕。沉井下沉采用不排水下沉，由于本工程沉井为小型沉井，下沉时间短，在止水帷幕的截流作用下，沉井下沉阶段，地下水位降低小，防止地下水位降低对建筑物的影响。西侧沉井分两次制作两次下沉，第一次制作完沉井主体结构，下沉至地下水位以上，第二次进行挡土墙接高，达到要求强度后下沉至设计标高;东侧沉井由于下沉深度小，在地面制作完成沉井结构与挡土墙结构后，一起下沉至设计标高。

3.2  高压旋喷桩设计

3.2.1  土体浮重度γ

根据《工程地质勘察报告》得出潜水层所处粉土夹粉质黏土层的比重Gs为2.7，孔隙比e0为0.809，故土体浮重度：

γ=（Gs-1）×γw/（1+e）=（2.7-1）×10/（1+0.809）=9.4kN/m3

3.2.2  流土稳定性验算

JGJ 120—2012根据《建筑基坑支护技术规程》附表C 渗透稳定性验算中式C.0.2

（2D+0.8D1）γ/Δhγw≥Kse

其中止水帷幕底面至坑底的土层厚度D=4m，潜水水面至基坑地面的土层厚度D1=7.6m，基坑内外水头差Δh=7.6m，经验算：

（2×4+0.8×7.6）×2.7/7.6×10=1.74≥Kse=1.6

3.2.3  設计说明

止水帷幕采用[Φ]600mm高压旋喷桩加固，搭接长度为桩径的1/4即150mm，深度自地面至沉井设计底标高以下4m，绕井壁外呈圆形布置，内圈桩中心距井壁外侧1600mm，内外圈桩中心间距250mm。

4  施工工艺

4.1  旋喷桩施工

施工前为得到适合当前地质的最佳成桩参数，保证成桩质量，进行试桩，后续施工按照试验所得各项控制参数进行。水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比为1：1。

试桩后3天，挖桩查看成桩情况，桩头直径平均约为610mm，桩连接良好，经过分析总结取得以下最佳参数，试桩数量为3根，桩长为16m，共使用水泥9.8t，平均水泥用量为t=9800/（16×3）=204kg/m3。

旋喷桩位置要保证与沉井井壁有一定的距离，约1.5m左右。喷射注浆施工从外侧桩体开始进行施工，采用隔孔分序方式，相邻孔喷射注浆的间隔时间不小于24h

在流砂层喷射时应增大喷射压力，减小提升速度。

4.2  沉井施工与下沉

沉井下沉采用不排水法下沉，由长臂挖掘机或抓斗出土下沉。西侧沉井分两次制作两次下沉，第一次制作完沉井主体结构，下沉至地下水位以上，第二次进行挡土墙接高，达到要求强度后下沉至设计标高;东侧沉井由于下沉深度小，在地面制作完成沉井结构与挡土墙结构后，一起下沉至设计标高。

下沉过程中对下沉量，四角高差，偏位进行测量，及时了解沉井下沉井室倾斜、位移、下沉速率等情况，通过监测数据进行纠偏。沉井中偏差应在沉井下沉了1/31/2井高以前时基本纠正好，纠正后应谨慎下沉，不再有超出容许范围的位置及方向偏差，否则由于土体形成了约束沉井下沉的“通道”，使沉井难于纠正。

沉井下沉至距设计标高2m以上时，必须不再有超出容许范围的位置及方向偏差正。

4.3  支护墙

在沉井结构上设置混凝土支护墙，沉井顶部下沉至离地面2m左右，不得小于1m，可停止下沉，开始进行支护墙浇筑，支护墙高度设置至原地面。若支护墙过高，可不断下沉接高。每次下沉后支护墙接高，需对刃脚地基进行注浆加固，加固深度为50cm100cm。

5  结束语

采取旋喷桩工艺加固井周土体，对流砂固结有显著的作用，对确保临近建（构）筑物安全起到关键作用。旋喷桩造价相对较低，减少了二次施工（对建（构）筑物的扰动，进一步保证临近建（构）筑物的安全。旋喷桩工艺在沉井施工中有广阔的应用前景，必将成为沉井施工的重要技术。

参考文献：

[1] 张荣海，王金科，薛恒星.高压旋喷桩止水帷幕在工程中的具体应用[J].建材与装饰，2019（16）：34.

[2] 陈胜.高压旋喷桩止水帷幕施工技术[J].福建建材，2018（7）：4849.

[3] 袁淑文，薛毅，冯月良，王晓磊，常阿娜.高压旋喷桩与拉森钢板桩组合在综合管廊深基坑中的应用[J].施工技术，2018（S1）：248251.