第３２卷第４期 Ｖ０１．３２ Ｎｏ．４ 建筑施工 ＢＵＩＬＤＩＮＧ Ｃ０ＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ 砂性土层高压旋喷桩施工参数的优化 Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ Ｈｉｇｈ—Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｊｅｔ－Ｇｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｉｌｅ ｕｎｄｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｓａｎｄｙ Ｓｏｉｌ Ｓｔｒａｔｕｍ 口 简要 潘红才 陈智刚 （中建三局建设工程股份有限公司（沪） ２００１ ２９） 【摘要】作为基坑止水帷幕的高压旋喷桩，为确保成桩质量，阐述了砂性土层条件下的高压旋喷桩施工参数的选择，通过 多次试桩并结合模糊控制原理对施工方案进行综合评价，对高压旋喷桩的各项施工参数遗行优化，取得了明显成效。 【关键词】高压旋喷桩砂性土层 施工参数 【中图分类号】ＴＵ７５３．３ ，文献标识码 Ｂ 【文章编号】１００４～１００１（２０１０）０４—０３１９—０３ １工程概况 定影响桩身质量的主要因素。 二次试桩：针对主要影响因素进行二次试桩，并按模糊 杭州万新大厦位于杭州市城站火车站附近，占地面积 控制原理的多方案比较确定最优的施工参数。 １２ １３５ ｍ２，建筑面积７３ ５３２ ｍ 。工程基坑周边紧临居民区、 ２．２ 初次试桩概况及成果分析 办公楼等，尤其是东侧为重点保护的低矮古建筑民宅，周边 ２．２．１ 原设计参数 市政管线复杂繁多，且距离基坑较近。 初次试桩按原设计参数（表２）成桩。 基坑开挖深度１０ ｍ，局部１３ ｍ，基坑安全等级为一级。 基坑围护形式复杂多样，靠近古建筑民宅部分采用 表２高压旋喷桩施工设计参数 浆液压力 水压 气压 提升速度 水泥掺量 旋转速度 流量 ７００ ｍｍ＠１０００ ｍｍ钻孔灌注桩结合钢筋混凝土内支撑的 ２Ｍｐａ ≥２２ＭＰａ ０ ７ＭＰａ １５ｃｍ／ｍｉｎ ３５％ ｌＯｒ／ｍｉｎ ９０１／ｒａｉｎ 围护形式， ９００ ｍｍ＠６００ ｍｍ高压旋喷桩（有效桩长ｌ９ ｍ） 止水；靠近办公楼范围采用土钉墙支护结合高压旋喷桩止 ２．２．２ 芯样质量 水，其余位置则采用土钉墙支护结合三级轻型井点降水。地 芯样检测柱状见图１。 下水埋深２ｍ左右，坑内设１５口深井降水，为防止降水对周 ‘ 边建筑物的影响，围护桩范围坑外不考虑降水。场地土层渗 －３，０６ 透性见 表１。 ９６ 露 表１土体渗透系数 序号 土层名称 渗透系数 电粉砂 取芯ｉ 一９４６ 水平（ｃｍ／ｓ） 垂直（ｃｍ／ｓ） 。 —ｌＯ．Ｏｆ ②一 粉质黏土 １ ６４Ｘ１０一 ５．２ Ｘ １０ 一３．６１×１０－６ 薯垂嘉 禁 －１２．３５ ② 砂质粉土夹粉砂 １．２７ｘ １０－２～３．４×１０－４ ７１９×１Ｏ ～７．５８×１０一 ② 粉砂夹粉土 ８．９４×１０ ７ ９６Ｘ１０ ３ ｎ土 姜褒豸 戳 嚣 擐状土 一１５． －ｌ６．５６ ２试桩及成果分析 ｉ基坑围护的质量直接与作为止水帷幕的高压旋喷桩成 图１芯样质量柱状分布图 桩质量相关，为保证高压旋喷桩的施工质量，本工程通过试 桩，找出适合地质条件的施工参数，以指导施工。 ２．２．３初次试桩结论 ２．１试桩步骤 （１）一ｌ０．０ ｍ以上芯样质量较好，但局部有少许夹泥，总 试桩分两步进行： 体能够满足止水要求： 初次试桩：采用设计参数，通过初次试桩的检测成果，确 （２）原设计参数在一１Ｏ．Ｏ ｍ以下②寸层中成桩质量较 【作者简介】简要（１９８３一），工程师。联系地址：上海市浦东新 差，不能达到止水效果； 区金桥路１３８９ 金桥大厦１８Ｆ（２００１２９）。 （３）② 层粉砂夹粉土的渗透系数大，土体的透水性较 【收稿日期】２０１０—０３—２３ 强，深度越深，水头压力越大，水泥浆易流失，造成桩身质量 ・３１９・ 第４期 简要、潘红才、陈智刚：砂性土层高压旋啧桩施工参数的优化 １０ 较差： （４）深度越深，水头压力越大，浆液压力不足，水泥浆与 土体混合不均匀，形成夹土； （５）②－３层土透水性较强，地下水对早期还未凝结的桩 身水泥的侵蚀造成桩身质量降低； （６）在气压力的作用下，形成副压，在提升过程中，底部 浆液在副压的作用下，部分水泥土混合浆液上升，造成桩身 质量较差； （７）要确保基底以下高压旋喷桩成桩质量，防止基底止 水帷幕失效引起管涌，故必须对② 层粉砂夹粉土中的施工 参数进行调整。 ２．３二次试桩 根据初次试桩取芯的情况及结论分析，二次试桩将重点 解决一１０．０ ｍ以下② 层土体中桩身质量的问题，分析产生 上述质量缺陷的原因，找出影响施工质量的主要因素及各质 量影响因素的重要程度。根据分析质量缺陷可能产生的原 因，确定三组试桩方案： 第１组针对浆液混合不均匀，不能充分混合，及副压作 用。一ｌ０．０ ｍ以下调整浆液压力到３ ＭＰａ，降低提升速度到 １２ ｃｍ／ｍ｛ｎ，使水泥浆液与土体充分混合，同时适当降低气压 力，控制孔口翻浆情况； 第２组同样针对没有充分混合的问题。在一１Ｏ．Ｏ ｍ以下 参数不变，但是要复喷，同时为了减少高压水对第一次桩体 的扰动，复喷过程中，水压力控制在能够下钻杆即可； 第３组针对② 渗透性较强的特点，为减少地下水对早 期还未凝结的桩身水泥的侵蚀，降低桩身的初凝时间。对 －ｉ０．０ ｍ以下桩身施工中在浆液中增加３‰的水玻璃，其它 施工参数不变。 ２．３．Ｉ试桩选择 （１）试桩做３组，每组５根。 （２）水泥浆液的浓度也是桩身质量的重要保证，为了保 证浆液的水泥含量，水泥用量提高到５００ ｋｇＩｍ。 【３）试桩过程中安排专人负责现场工人的操作，严格施 工操作质量控制程序，避免由于人为操作造成的质量缺陷， 影响试桩成果。 （４）根据经验，桩与桩叠合处３０ Ｃｍ范围是质量控制的 薄弱位置，每组试桩在具有代表性的桩中心和桩间叠合处分 别取芯。 ２．３．２二次试桩取芯质量分析 通过对二次试桩取芯样品检测，综合得出如下结论： 第２组复喷质量最好，一１０．０ ｍ以上桩身质量正常，且 能最大限度的保证－１０．０ ｍ以下桩身质量：复喷不仅能保证 桩身水泥含量，且能弥补首次喷射由于人、机引起的缺陷，减 少人为操作不当及机械故障引起的桩身质量缺陷，但是每根 桩需增加２．５ ｔ水泥用量，增加材料成本； 第１组改变参数质量较好，一１０．０ ｍ以上桩身质量正 ・３２０・ 常，且基本能够满足一１０．０ ｎｌ以下桩身质量的要求： ｉ 第３组加水玻璃质量一般，效果不理想，一１０．０ ｍ以下 桩身质量没有太多改善，且水玻璃易使喷浆管堵塞，不利于 施工。 一 一３方案的分析评价及确定 ３．１方案评价方法的选择 高压旋喷桩施工方案的选择不仅是质量的要求，也需考 虑成本、工期、施工难易，同时设计、业主、监理、施工等各单 位对各主要控制点的考虑侧重点也不尽相同，为此，本工程 采用模糊控制模式对方案进行评价，综合各方对上述影响因 素的重要性判定，分别从芯样质量、成本、工期、施工难易四 个方面给以评分，以最高分的方案为基准方案确定最佳施工 方案。 ３．２方案的评价及优选 ３．２．１ 方案影响因素 根据模糊控制原理，设方案的最后评判值为Ｓ，其影响 因素为： ｔ￣－｛ｕｌ、 、阮、 ） 式中： 为质量； 为成本； 为工期； 为施工难易。 ３．２．２评判值Ｓ的确定 ５ｌ＿ １・ ＋ ２・ ＋ ３・ ＋ ４・ 广 的评判权值； Ｋ－－ｕ￣的评判等级分值。 ３．２．３评判权重值∈确定 权重值表示对各影响因素ｕ 、 、 、 评价的考虑程度， 按专家意见法设定，综合设计、业主、监理、施工等各单位对 上述影响因素重要性的判定设定各因素的权重值：孝＝｛孝 、 ２、孝３、 ４ｌ ｆ１、０．８、Ｏ．５、０．５｝ ３．２．４评判等级 的确定 各影响因素评判等级的确定亦按专家意见法，按照百分 制确定，经过各方协商，各影响因素评判标准如下： （１）质量ｕ 按照良好、一般、差分为三等级——良好： 芯样完整：色泽均匀，无夹泥；一般：芯样较完整，色泽不均 匀，少量夹泥；差：芯样不完整，大量夹泥。其分值分别为： ｉ００、６Ｏ、０。 （２）成本 按照投入分为优、良、差三等级，其分值分 别为：ｉ００、６０、２０。 （３）工期 按成桩时间分为优、良、差三等级，其分值 分别为：１００、８０、６０。 （４）施工难易 按照易、较易、难分三等级，其分值分 别为：ｉ００、８０、６０。 ３．２．５方案分析对比 各方案根据模糊控制原理得到的最后评判值见表３。 ３．２．６施工参数确定 （下转第３２７页） ４，２Ｏ１０ 朱建明：上海中心大厦主楼地下连续墙施工技术 第４期 吊放拼装。操作中应控制锁口管的中心与设计中心线相吻 合，底部插入槽底３０ Ｃｌｌｌ～５０ ｃｍ，以保证与槽段土体密贴， 防止混凝土倒灌，上端口与导墙处用木榫楔实来连接。另外， 当锁口管吊装完毕后，还须重点检查锁口管与相邻槽段的土 壁是否存在空隙，若有则应通过回填土袋来解决，以防止混 图４钢筋茏吊装示意图 凝土浇筑中所产生的侧向压力，使锁口管移位而影响相邻槽 段的施工。 如此重、大的钢筋笼采用整体吊装，钢筋笼起吊过程中， 由于各个构件的相互作用，需要对其整体稳定性进行验算， 了解主要受力部件及连接点的受力和变形情况，由于钢筋笼 受力相对复杂，对其解析解求解比较困难，因此采用数值分 锁口管提拔与水下混凝土浇注相结合，混凝土浇注记录 作为提拔锁口管时间的控制依据，根据水下混凝土凝固速度 的规律及施工实践，混凝土浇注开始拆除第一节导管后４ ｈ 开始拨动，以后每隔１５ ｍｉｎ提升一次，其幅度不宜大于 ５０ ｍｍ～１００ ｍｍ，只需保证混凝土与锁口管侧面不咬合即 析的方法求解，使用有限元通用固体力学软件Ａｂａｑｕｓ进行 分析，建立空间模型计算。 可，待混凝土浇注结束后６～８ ｈ，即混凝土达到初凝后，将 锁口管逐节拔出并及时清洁和疏通。 从钢筋笼的变形图可知，钢筋笼中部下沉位移最大，其 最大值约５．２ ｍｍ。 通过分析，对于钢筋笼起吊的整体稳定性可以得出以下 ３结语 在上海中心大厦主楼地下连续墙施工中，根据土层情况 选择抓铣结合的地下连续墙施工工艺，合理的设备及施工工 艺使成槽的时间和质量都满足了施工的要求，采用“Ｖ”型钢 板接头解决了现有锁口管极限抗拔力的要求。基坑开挖后， 地墙无露筋，槽段接缝的止水效果良好，未出现质量问题，整 体质量达到设计要求。本工程的顺利实施也为今后类似超高 结论：钢筋笼在起吊过程中的变形似波浪形，每两个吊点之 间有竖向变形，最大变形发生在中部，其值大约５．２ ｃｍ：六榀 桁架中，靠近外侧的应力较大，最大约１１５ ＭＰａ，小于许用应 力，其余部位应力较小；吊点周围钢筋应力最大，最大值约 １２５ ＭＰａ左右，远小于ＨＲＢ４００钢材许用应力。 ２．６锁口管吊装与拔除 槽段成槽完毕后，立刻吊放锁口管，由履带起重机分节 层建筑地下连续墙施工提供了借鉴和参考。 （上接第３２０页） 表３方案对比 项目 质量Ｕ 工期ｕ３ 评判 第１组 第２组 第３组质量 ．＝１ 一般（６０１ 良好（１ｏｏ） 差（０）成本 ４结语 高压旋喷桩的施工按照上述调整方案实施后，该工程在 后续基坑开挖过程中，止水帷幕没有出现大的质量缺陷，起 到了良好的止水、挡水效果，保证了土方工程的顺利实施，证 明该方案的施工参数是适合本工程地质条件的。通过本次试 桩及方案评选，笔者对高压旋喷桩的施工有如下建议： （１）高压旋喷桩的施工受地质影响较大，尤其作为止水 帷幕时，高压旋喷桩的施工质量将直接关系基坑的安全和后 成本Ｕ２ ｆ ２＝０．８ 良（６ｏ） ３＝Ｏ．５ 良（８０） ｓ＝ｆ，。 １９８ 差（２ｏ） 差（６０１ １８６ 优（１００）工期 优（１００）难度 １６０ 难度Ｕ Ｓ ＝０．５ ￣（１ｏｏ） 较易（８Ｏ） 难（６０）ｓ 通过以上方案比较，第一组分值最高，最优施工方案的 确定将以第～组试桩的施工参数为基准，确定正式施工参 数，为了防止基底附近出现大的质量缺陷而引起管涌、流砂 续土方施工的正常进行，在正式施工前有必要进行试桩，通 过试桩及取芯检测，能够比较准确的找出合适的施工参数， 指导施工： （２）模糊控制模式的方案评价法能够综合施工参与各 现象，重点加强基坑底部附近的施工参数，在一９．５ ｍ～ －１１．５ ｍ区段内，将提升速度调整为≤１０ ｃｍ／ｍｉｎ，水泥掺量 调整为６００ ｋｇ／ｍ，则最终施工参数调整如表４。 表４调整后的施工参数 参数 －８．Ｏｍ以上 一８．０～～９．５ｍ 一９．５～一１１．５ｍ ｌ一１１．５ｍ以下 浆液压力 ≥２ＭＰａ 水压力 ２５ＭＰａ ≥３ＭＰａ 方控制重点考虑的侧重性不同，通过综合各方对主要影响因 素的评价，有针对性的从经济技术角度对方案优选，达到综 合最优，该评价法对项目施工中的多方案比较有较强的通用 性： （３）本文主要针对施工参数优选的探讨，对施工操作过 提升速度 ≤１５ｃｍ／ｍｉｎ ≤１２ ｃｍ／ｍｉｎ ≤１０ ｃｍ／ｍｉｎ ≤１２ ｃｍ／ｍｉｎ 气压力 ｏ．７ ＭＰａ ｌ以孔口翻浆正常为准 旋转速度 １０ ｒ／ｒａｉｎ 流量 ９０ｌ／ｒａｉｎ 程没有过多阐述，但是在实际施工过程中，除了各种施工参 数的控制外，人的因素也是影响施工质量的关键环节，在施 工过程中必须制定详细的、保证性的质量控制程序，减少人 为因素对工程质量的影响。 ・水泥掺量 ５００ ｋｇ／ｍ ６００ ｋｇ／ｍ ｌ ５００ ｋｇ／ｍ ３２７・
