樹根樁與壓密注漿聯合止水在基坑工程中的應用

楊蘭鳳　智日進

江蘇省水利廳機關后勤中心 江蘇南京  210029

江蘇省高良澗閘管理所 江蘇南京  210029

    樹根樁是在20世紀30年代由意大利的FllZZl首先提出并應用，距今約有70年的歷史。我國于l981年由同濟大學推薦率先在上海市應用，這是目前應用還較少的一種新型樁，可用于地基加固、帷幕止水、基坑支護、現有房屋增層改造等，具有適應范圍大、應用廣泛、施工場地要求小、施工機械簡單、施工噪聲低、環境污染少、與地基結合緊密、施工質量穩定等許多優點。本文結合該類型樁與壓密注漿聯合止水在江蘇省水利廳職工宿舍A幢宿舍樓基坑支護工程中的應用，介紹樹根樁的概念、特點、施工機械、施工工藝以及質量控制要點等。

1、樹根樁簡介

    1.1樹根樁的概念

    樹根樁是一種小型鉆孔灌注樁，直徑為100mm～300mm，樁長5m～25m。它是利用小型鉆機按設計直徑，鉆進至設計深度，然后放入鋼筋籠，同時放入注漿管，注入水泥漿或水泥砂漿，結合碎石骨料成樁。樹根樁可以根據需要，做成垂直的，也可以是傾斜的，可以是單根的，也可以是成束的，可以是端承樁，也可以是摩擦樁，采用壓漿法施工的樹根樁，其漿液對粉性土和砂性土夾層有明顯的滲透性，在樁體周圍形成脈狀細桿而類似樹根，故名樹根樁。

    1.2樹根樁的特點

    樹根樁不但可用作基坑圍護結構，也可用于側向支護，還可作防滲帷幕，防止出現流砂，還能承受垂直荷載，增加地基承載力，由于成樁過程中采用了二次壓漿工藝，樁間的漿液是貫通的，施工后實際形成一道連續的混凝土墻，因此樹根樁在基坑或水利工程可作為防滲帷幕，還能用于堤防的防滲加固。樹根樁的樁徑一般是100mm-300mm左右，樁長一般小于30m，樁身所用材料一般為無砂混凝土，石子粒徑為10mm．25mm的碎石或者卵石，強度等級不小于 C 15。這種樁的特點是樁體致密，局部樁徑能膨脹，與地基結合好，沉降量小，采用水泥漿護壁，可避免水下澆筑混凝土，不需清理孔底虛土，可有效防止斷樁、縮頸、樁間斷土等情況發生，能在泥沙、淤泥、砂卵石等地下復雜條件下順利成樁，同時施工無噪音、無振動、無環境污染，施工速度快，比普通樁工期縮短1～2倍。適用于一般粘性土、濕陷性黃土、淤泥質土、中細砂、砂卵石等地層，還可用于有地下水的流砂層。

2、樹根樁施工

    江蘇省水利廳職工宿舍A幢住宅樓工程位于南京市秦淮區紅花村165號，設一層連體地下車庫，車庫上部局部6層宿舍樓，框架結構，鉆孔灌注樁基礎。基坑長140m，寬35m，深5.35m，屬于深基坑，采用鉆孔灌注樁及土釘墻支護結構，整個基坑采用全封閉的雙軸深攪樁作為止水帷幕，坑內采用管井降水，局部因支護段靠現有2層辦公樓很近，深攪樁無法施工。

    2.1方案選擇

    經過對各種方案對比篩選，由于灌注樁的間距達到900ram，僅采用壓密注漿不能滿足強度要求，因此為了保證形成有一定抗水土壓力的防水帷幕，確定采用樹根樁、壓密注漿和原有的鉆孔灌注樁聯合止水。因為樹根樁施工所需施工場地較小，機具操作振動也小，施工時由于樁孔很小，因而對臨近建筑物的基礎和地基都不產生任何應力，壓力灌漿使樹根樁與地基土緊密結合，樁可以和建筑物基礎凝結成一體。同時也是對原有辦公樓地基的側向保護，以防地基土流失。以下是樹根樁支護段平面布置如圖l。

    該工程設計樹根樁樁長為8m，樁徑為300mm，壓密注漿孔深同樹根樁樁長。實際施工樹根樁約l00根，累計樁長約800m，壓密注漿約200根。

    2.2樹根樁施工

    本工程樹根樁主要用作防滲帷幕，施工采用普通的 C-xy—I鉆探機機械。壓漿設備由計量、攪拌、過濾、儲存容器等組成。主要施工過程如下：

    (1)成孔：采用液壓地質鉆機成孔，孔的深度比設計的樹根樁長度深0.5m，鉆機的鉆頭與樹根樁直徑相同。

    (2)清孔：成孔后對孔內泥漿轉換，要求達到一定比重  的泥漿水或基本達到溢出清水。

    (3)鋼筋籠制作與吊放：每段鋼筋籠的長度可以視現場  條件和機具的吊放能力而定，每節長5m一6m，鋼筋籠的接  頭可采用焊接，其搭接長度應符合規范要求。

    (4)灌漿管的制作：為防止泥漿進入管內，在管底口用  黑膠布或聚乙烯膠布封住，在管底口以上l．0m范圍做成  花管形狀，設四排豎向孔，孔眼直徑0．8 cm，縱向孔距10m。灌漿管放在鋼筋籠內，一起放進鉆孔內。灌漿管在灌注過程中，埋入水泥漿中2m～3m，以保證樁體的質量。

    (5)填骨料：緩慢均勻投入石子，邊投料邊注水，填滿至  孔口后略加搗實，待孔返出清水后才注漿。碎石粒徑選用10mm至25mm。

    (6)壓漿：采用水泥砂漿，強度等級32.5，石子和漿液的  體積比為：石子：水泥漿液=1：0.75—0.8，為改善注漿效  果，壓漿分兩次進行，第一次壓漿灌注水泥砂漿，配合比為：水泥：水：細砂(<0.5 nqa"n)=1：0.55：0.3，注漿壓力0．3～0.5 MPa；第二次壓漿采用純水泥漿，水灰比0．45，注漿壓力0．5-0．8 MPa。第二次注漿在第一次注漿初凝后進行，樹根樁鉆孔隔開跳打，樁間間距控制在350 nlln，三班作業。一周后完成全部樹根樁施工。施工結束14d后開挖，從樁形看，樁柱上下直徑均勻，樁問結合良好，由于混凝土采用早強措施，樹根樁樁體抗壓強度達20MPa～25MPa。

    2.3樹根樁施工工藝流程

    2.2.4樹根樁施工控制要點

    (1)垂直度。鉆機按常規方法鉆進時，要隨時檢查和調整鉆桿的垂直度，鉆頭鉆到設計標高后，空鉆清孔。

    (2)水泥漿。水泥漿要通過l4×14—14×l8目篩孔，以免混入水泥袋或雜物，并在水泥漿初凝時間內用完。

    (3)控制好注漿速度和壓力。注漿采用既可以注水泥漿又能注砂漿的注漿泵，最大工作壓力不應小于注漿的最大控制壓力，使漿液均勻上冒，直至泛出孔口為止。樹根樁注漿壓力是控制工程質量的重要指標，在一次注漿壓力0.3 MPa～0.5 MPa。二次注漿壓力0.5MPa～0.8MPa，如遇到淤泥質土或流砂層，注漿壓力要高些，在粘性土層中，注漿壓力可低些，但對于地下水位以上的粘性土為防止縮頸和斷樁也要適當提高注漿壓力。為保證注漿效果，孔口覆蓋粘土，并壓蓋砂袋。

    (4)控制二次注漿時間和次數。為保證注漿效果，二次注漿間隙在一次注漿終凝后進行，并注意穩壓時間在5min鐘左右。

    (5)計算、記錄好填料量。成孔后立即下放鋼筋籠和石料，用量大于理論計算量的80％～90％，邊投石料邊輕搖鋼筋籠并用鋼釬搗實，注漿時會使石子更加密實。

    (6)選擇合適的施工順序。為防止高壓使鄰樁斷裂，采用間隔跳打，空出的樁位等鄰樁強度達50％后才能施工，從而確保工程施工質量。

    (7)樹根柱施工時應防止出現穿孔和漿液沿砂層大量  流失的現象。樹根樁的額定注漿量應不超過按樁身體積計算的3倍，當注漿量達到額定注漿量時應停止注漿，可采用跳孔施工、間歇施工和增加速凝劑摻量等措施來防止上述現象。

    (8)本工程是作防滲堵漏的樹根樁，在水泥漿液中摻了不大于10％的磨細粉煤灰。

    (9)邊開挖邊垂直檢驗，當發現嚴重偏斜、縮頸、露筋、蜂窩、甚至斷樁等現象時，應及時采取加固措施；采用監測墻后孔隙水壓力在開挖期變化的方法來檢驗防滲效果。當墻面出現滲漏現象時，應及時采取墻前封堵、墻后注漿等措施。

    (10)制作試塊。同一水灰比每班制作兩組水泥試塊，有效評定樹根樁的強度。

3、應用效果

    樹根樁施工位置緊靠二層宿舍樓和職工食堂，地下水位豐富，對基坑變形、地下水防滲要求較高。該工程經過精心設計施工方案，認真組織施工。基坑面開挖至設計標高后，經實地檢查，未見灌注樁表面有水流滲出，且暴雨過后也未見滲水和流砂現象，建筑物經沉陷觀測，最大沉陷13mm，建筑物前水平位移最大l5mm，小于5‰。的規范允許范圍，說明設計方案合理，施工質量可靠，達到預期效果。樹根樁和注漿孔壓密注漿聯合止水經濟效益顯著，平均367元/m左右，而深攪樁防滲需719.29元/m左右，與深攪樁防滲相比每m可節省300多元。

4、結語

    本工程樹根樁應用的實測表明，樹根樁作為基坑圍護止水技術措施可行，地表沉降小，樁頂位移小，引起鄰近建筑物沉降變形在允許范圍內；樹根樁相對于鉆孔水泥深層攪拌樁費用較低，經濟效益明顯，且噪音低，對周圍環境干擾小，不僅具有良好的經濟效益，而且具有顯著的社會效益。因此樹根樁和壓密注漿聯合止水在基坑施工中，是一種良好的有效的止水措施，特別施工場地狹小時，更具有獨特的應用價值。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)