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摘 要：随着临海建筑越来越多，临海的深基坑工程也会越来越多，所以如何在临海复杂地质条件下进行深基坑支护，成为国内外专家亟待解决的问题。青岛地质条件复杂，且为临海区域，使用的支护止水方式需要与之地质条件相适应才可施工。为此，研究结合青岛某临海深基坑工程的实践，对高透水性抛石、碎石层旋喷桩等关键技术和综合技术进行技术分析，为临海地区深基坑支护提供参考。
关键词：深基坑 高透水性 旋喷桩 基坑支护
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）003-005-02
1 引言
青岛市位于胶东半岛南端，是典型的临海城市，岩土层属天然沉积，又有回填的含有碎石、抛石等透水性很强的杂填土；基岩面起伏不平；地下水位受海水影响严重，有的区域地下水甚至与海水直接贯通。如今，国内外专家学者仍无法确定一种有效的支护止水方式以及能够保障工程顺利进行的施工工艺，所以在临海高透水性的抛石、碎石层土质条件下如何进行深基坑支护便成为一个亟待解决的问题。本文临海高透水性的抛石、碎石层土质条件下深基坑工程技术的研究，可以指导以后在该地质条件下的地区进行基坑支护的设计和施工，不仅节约了大量的人力和物力，而且还使工期大大缩短，对工程按期竣工具有非常重大地现实意义。
2 工程基本情况
本工程处于青岛市东部的临海地段，该区域本是海滨平原，经人工回填改造之后形成陆域，地质条件复杂。工程现场地形较为平坦，主要有人工填土、粗砂、粉细砂、碎石土和粉质粘土等。其中抛石有最大断面尺寸超过3.4m的，且人工填土中含有抛石、块石、碎石以及红砖块与混凝土碎块等建筑垃圾，导致土质不均匀。其下分布着广泛且完整坚硬的花岗岩。海水的侧渗补给和大气降水的垂直入渗补给是该工程现场地下水的主要补给来源，以时段性向海径流排泄的排汇方式为主，其中近海地段的地下水直接与海水相通。
3 高透水性抛石、碎石层旋喷桩关键工艺
利用旋喷桩做止水帷幕可以入岩成桩，使临桩之间咬合较好，在这种临海高透水性的抛石、碎石层土质条件下，可以充分发挥止水的作用，比较合理。但高压旋喷成桩在这种复杂的地质条件下被顺利运用仍存在一系列的难题。
3.1 高压喷射注浆的基本原理
高压喷射注浆通过切割土体及现场搅拌土与水泥浆加固土体或者由于空气—水的冲击，在一定程度上把部分土体置换为浆液。
高压喷射注浆有三种基本工艺类型：单管法、二重管法和三重管法。
单管法中射流介质为高压（或超压）浆液。
二重管法射流介质为高压（或超压）浆液和压缩空气。
三重管则以高压（或超压）水、压缩空气、浆液为射流介质。
该工法根据固结体的形状和喷射流移动的方向可以分为旋转喷射（旋喷）、定向喷射（定喷）和摆动喷射（摆喷）三种方式。注浆管以一定的方式与速度向上喷射、提升。设备的钻孔能力能够决定喷射注浆的处理深度，而固结体的直径与强度则是以下多种因素的共同作用产生的结果：
（1）土质条件（主要是标贯级数）。
（2）注浆[或水]泵的工作压力和排量。
（3）注浆管的提升、旋转速度。
（4）喷嘴直径、几何形状和个数。
（5）固化剂类别和配比。
各种施工工艺参数能否组成最佳组合是高压喷射注浆施工的技术关键，而这往往由主机设备和泵（泥浆泵或水泵）以及固化剂的性能所决定。可见，旋喷桩止水帷幕由于拥有较高抗压强度的旋喷桩和仅为10-7～10-8cm/sec数量级的渗透系数，能够达到较好的止水效果。
3.2 注浆结合旋喷工艺的原理
在临海地区，潮汐会带走细小的颗粒，因此在进行不含细粒土的碎石、抛石间成孔及高压喷浆时，会造成坍孔和严重漏浆的情况，给成桩带来一定的难度。
具有一定强度的胶凝体——水化硅酸钙是由水玻璃与水泥浆中的氢氧化钙反应生成的，从而使水玻璃加快水泥的水化作用。反应机理为：
Ca（OH）2+NaO·nSiO2+mH2O→CaO·nSiO2·mH2O+NaOH
氢氧化钙在水中的溶解度低，因此，水泥中的硅酸三钙与硅酸二钙水化生成氢氧化钙后很快就达到了饱和，导致以后的硅酸三钙与硅酸二钙的水化受到了限制。水玻璃与浆液体系中的氢氧化钙在加入水玻璃后发生反应，消耗了浆液体系中的氢氧化钙，防止其在溶液中的含量达到饱和，从而使硅酸二钙与硅酸三钙的水化作用加快，宏观上表现出水泥浆液初凝时间加快，增长了结石体早期强度。水泥—水玻璃浆液凝胶可以在几秒钟到几十分钟内进行准确的控制，时间短，并且与水玻璃溶液浓度、水玻璃溶液与水泥浆的体积比和浆液温度有关。
3.3 护壁用泥浆
高压旋喷前的成孔是旋喷桩工艺前期的一个重要环节，而在沿海地区，由于土体不稳定，地下水与海水贯通，含有大量高透水性抛石、碎石，所以在钻孔过程中，容易坍孔。而泥浆护壁可以充分利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，达到防止坍孔、确保孔壁的稳定的目的。
3.4 套管成孔工艺
采用钢套管跟进护壁成孔的方式可以解决泥浆护壁难以成孔的问题。随着钻进达到深度之后，向支撑孔壁的与孔径相配套的钢套管内下设PVC护壁花管，在拔出钢套管后，在设计位置处使用下放的喷头进行高压喷浆。高压喷射流在切碎PVC护壁花管后，再将PVC花管周围的土体进行相应的切割，提升喷头，切碎整个PVC护壁花管，与周围土体搅拌在一起，从而成桩。
4 结束语
通过本工程实例，可以看到该工程有非常重要的研究意义，主要包括以下几点：
（1）具有巨大的经济效益：虽然该方案增加了部分土方开挖量，但大大降低了工程的支护费用，节约了一大笔费用开支。
（2）工期较短：从开始基坑开挖、止水帷幕施工，一直到至基坑开挖全部结束，仅用了2个月。
（3）营造安全的周边环境：较低的旋喷桩止水帷幕的渗透性使基坑周边的水位降低很小，有效防止了土层在基坑周边发生固结沉降，保证了周边环境的安全。
（4）产生良好的效益：我国海岸线漫长，临海工程越来越多，该工程相关研究成果产生巨大的经济和社会效益在全国范围内具有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1] 邢相伦，邹传学.临海复杂地质条件下深基坑围护设计和施工技术[J].水运工程，2008（11）：81-84.
[2] 张同波，李华杰，姜振燕.临海复杂地质条件下的止水帷幕及地基处理技术[J].建筑施工，2005，27（11）：10-13.
[3] 杨晓华，俞永华.水泥—水玻璃双液注浆在黄土隧道施工中的应用[J].中国公路学报，2004，17（2）：68-72.
[4] 邓奕泉，罗锦鸿.钻孔灌注桩泥浆及其对桩基承受力的影响[J].山西建筑，2007，33（2）：132-133.
关键词：深基坑 高透水性 旋喷桩 基坑支护
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）003-005-02
1 引言
青岛市位于胶东半岛南端，是典型的临海城市，岩土层属天然沉积，又有回填的含有碎石、抛石等透水性很强的杂填土；基岩面起伏不平；地下水位受海水影响严重，有的区域地下水甚至与海水直接贯通。如今，国内外专家学者仍无法确定一种有效的支护止水方式以及能够保障工程顺利进行的施工工艺，所以在临海高透水性的抛石、碎石层土质条件下如何进行深基坑支护便成为一个亟待解决的问题。本文临海高透水性的抛石、碎石层土质条件下深基坑工程技术的研究，可以指导以后在该地质条件下的地区进行基坑支护的设计和施工，不仅节约了大量的人力和物力，而且还使工期大大缩短，对工程按期竣工具有非常重大地现实意义。
2 工程基本情况
本工程处于青岛市东部的临海地段，该区域本是海滨平原，经人工回填改造之后形成陆域，地质条件复杂。工程现场地形较为平坦，主要有人工填土、粗砂、粉细砂、碎石土和粉质粘土等。其中抛石有最大断面尺寸超过3.4m的，且人工填土中含有抛石、块石、碎石以及红砖块与混凝土碎块等建筑垃圾，导致土质不均匀。其下分布着广泛且完整坚硬的花岗岩。海水的侧渗补给和大气降水的垂直入渗补给是该工程现场地下水的主要补给来源，以时段性向海径流排泄的排汇方式为主，其中近海地段的地下水直接与海水相通。
3 高透水性抛石、碎石层旋喷桩关键工艺
利用旋喷桩做止水帷幕可以入岩成桩，使临桩之间咬合较好，在这种临海高透水性的抛石、碎石层土质条件下，可以充分发挥止水的作用，比较合理。但高压旋喷成桩在这种复杂的地质条件下被顺利运用仍存在一系列的难题。
3.1 高压喷射注浆的基本原理
高压喷射注浆通过切割土体及现场搅拌土与水泥浆加固土体或者由于空气—水的冲击，在一定程度上把部分土体置换为浆液。
高压喷射注浆有三种基本工艺类型：单管法、二重管法和三重管法。
单管法中射流介质为高压（或超压）浆液。
二重管法射流介质为高压（或超压）浆液和压缩空气。
三重管则以高压（或超压）水、压缩空气、浆液为射流介质。
该工法根据固结体的形状和喷射流移动的方向可以分为旋转喷射（旋喷）、定向喷射（定喷）和摆动喷射（摆喷）三种方式。注浆管以一定的方式与速度向上喷射、提升。设备的钻孔能力能够决定喷射注浆的处理深度，而固结体的直径与强度则是以下多种因素的共同作用产生的结果：
（1）土质条件（主要是标贯级数）。
（2）注浆[或水]泵的工作压力和排量。
（3）注浆管的提升、旋转速度。
（4）喷嘴直径、几何形状和个数。
（5）固化剂类别和配比。
各种施工工艺参数能否组成最佳组合是高压喷射注浆施工的技术关键，而这往往由主机设备和泵（泥浆泵或水泵）以及固化剂的性能所决定。可见，旋喷桩止水帷幕由于拥有较高抗压强度的旋喷桩和仅为10-7～10-8cm/sec数量级的渗透系数，能够达到较好的止水效果。
3.2 注浆结合旋喷工艺的原理
在临海地区，潮汐会带走细小的颗粒，因此在进行不含细粒土的碎石、抛石间成孔及高压喷浆时，会造成坍孔和严重漏浆的情况，给成桩带来一定的难度。
具有一定强度的胶凝体——水化硅酸钙是由水玻璃与水泥浆中的氢氧化钙反应生成的，从而使水玻璃加快水泥的水化作用。反应机理为：
Ca（OH）2+NaO·nSiO2+mH2O→CaO·nSiO2·mH2O+NaOH
氢氧化钙在水中的溶解度低，因此，水泥中的硅酸三钙与硅酸二钙水化生成氢氧化钙后很快就达到了饱和，导致以后的硅酸三钙与硅酸二钙的水化受到了限制。水玻璃与浆液体系中的氢氧化钙在加入水玻璃后发生反应，消耗了浆液体系中的氢氧化钙，防止其在溶液中的含量达到饱和，从而使硅酸二钙与硅酸三钙的水化作用加快，宏观上表现出水泥浆液初凝时间加快，增长了结石体早期强度。水泥—水玻璃浆液凝胶可以在几秒钟到几十分钟内进行准确的控制，时间短，并且与水玻璃溶液浓度、水玻璃溶液与水泥浆的体积比和浆液温度有关。
3.3 护壁用泥浆
高压旋喷前的成孔是旋喷桩工艺前期的一个重要环节，而在沿海地区，由于土体不稳定，地下水与海水贯通，含有大量高透水性抛石、碎石，所以在钻孔过程中，容易坍孔。而泥浆护壁可以充分利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，达到防止坍孔、确保孔壁的稳定的目的。
3.4 套管成孔工艺
采用钢套管跟进护壁成孔的方式可以解决泥浆护壁难以成孔的问题。随着钻进达到深度之后，向支撑孔壁的与孔径相配套的钢套管内下设PVC护壁花管，在拔出钢套管后，在设计位置处使用下放的喷头进行高压喷浆。高压喷射流在切碎PVC护壁花管后，再将PVC花管周围的土体进行相应的切割，提升喷头，切碎整个PVC护壁花管，与周围土体搅拌在一起，从而成桩。
4 结束语
通过本工程实例，可以看到该工程有非常重要的研究意义，主要包括以下几点：
（1）具有巨大的经济效益：虽然该方案增加了部分土方开挖量，但大大降低了工程的支护费用，节约了一大笔费用开支。
（2）工期较短：从开始基坑开挖、止水帷幕施工，一直到至基坑开挖全部结束，仅用了2个月。
（3）营造安全的周边环境：较低的旋喷桩止水帷幕的渗透性使基坑周边的水位降低很小，有效防止了土层在基坑周边发生固结沉降，保证了周边环境的安全。
（4）产生良好的效益：我国海岸线漫长，临海工程越来越多，该工程相关研究成果产生巨大的经济和社会效益在全国范围内具有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1] 邢相伦，邹传学.临海复杂地质条件下深基坑围护设计和施工技术[J].水运工程，2008（11）：81-84.
[2] 张同波，李华杰，姜振燕.临海复杂地质条件下的止水帷幕及地基处理技术[J].建筑施工，2005，27（11）：10-13.
[3] 杨晓华，俞永华.水泥—水玻璃双液注浆在黄土隧道施工中的应用[J].中国公路学报，2004，17（2）：68-72.
[4] 邓奕泉，罗锦鸿.钻孔灌注桩泥浆及其对桩基承受力的影响[J].山西建筑，2007，33（2）：132-133.