《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》是山西四建集團有限公司、浙江勤業建工集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是邢六金、王昌威、王海亮、李國華、李月玲、王貴祥；適用範圍是深基坑施工中深井降水出現補水快，不易降水時的技術問題，深基坑施工中基底下面存在承壓水，上部土自重應力不足以承受承壓水壓力的情況。
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》主要的工法特點是：通過採用人工加固的方法對基坑進行封閉，使基坑內形成“杯中水”；從降水技術方面，改深井降水為二級臥式輕型井點降水。
2009年10月19日，《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法
- 工法編號：GJEJGF005-2008
- 完成單位：山西四建集團有限公司、浙江勤業建工集團有限公司
- 主要完成人：邢六金、王昌威、王海亮、李國華、李月玲、王貴祥
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的形成原因是：
山西省農業技術綜合服務基地工程，由主樓和裙樓兩部分組成。地下2層，主樓地上28層，裙樓地上4層，結構型式為鋼筋混凝土框筒結構。基坑採用鋼筋混凝土灌注樁支護樁+鋼筋混凝土環梁內支撐支護系統；止水帷幕採用“利用周邊支護樁在其縫隙處用高壓旋噴樁塞縫”的方法，旋噴樁有效樁長為10米，樁底標高為-13.2米。基礎採用鋼筋混凝土灌注樁，基底標高-10.3米，局部為-11.8米。
基坑西臨繁華的解放南路交通主幹道僅12米。東側為迎澤公園，東南角距迎澤湖僅有30米，地表水豐富，有良好的補給水源，要想滿足疏乾基坑水的要求，就得採取強降水施工。而降水量加大，降水曲線較陡，造成周圍地層不均勻，排水固結，從而引起不均勻沉降。南側距中財大廈裙房僅6米，經查證該建築物原設計8層，後加層為12層，地基基礎由灌注樁改為粉噴樁複合地基，承載力已達到上限無多餘安全係數，位於滑裂面以內，且大樓已有不同程度的裂縫，有的已貫穿到頂部，這是由擔己熱於地基的不均勻沉降引起的，表明地基已經受到擾動。該工程基坑開挖時邊壁的微小地基變形都將會對其造成影響，增加其位移量，向端肯埋基坑方向傾斜，在該基坑降水前沉降尚未穩定。
工程前期情況：進場前深基坑支護與止水帷幕、工程樁已經施工完畢。原施工單位採用了深井降水方法施工，已布設降水深井9眼（井深25米），觀察井5眼，回灌井3眼。經試抽水錶明：水位在-5~-4米後不發生變化，且基坑南部與帷幕外連通，抽出的水為第3層水，沒有切斷水路驗腿訂，水源補充很快，基坑內水位降不明顯，且與南側中財大廈水位差超過警戒線。經試抽水後停止降水。
根據勘察資料以及支護與止水帷幕樁的施工情況，發現止水帷幕樁存在著嵌固長度不足的問題。
根據勘察報告分析，第二層粉質黏土層的厚度分布不均，滲透係數變化較大，有發生基底隆起和管涌的可能。
鑒於以上狀況，工程技術人員通過和業主、監理單位協商決定聘和擔判境請山西省專家就此問題進行專項論證。通過三次論證會，專家們提出了如下建議。
一、降水以“不抽取第三層水，同時要滿足疏乾基坑水”為原則，採取“杯中降水”、對基坑進行封底和四周封閉、配合明排的降與止水方案。
二、為防止第二層土下承壓水在基坑開挖時，因土荷載卸去後頂起基礎底板，發生基底隆起的事故，對部分隔水層（②-2層）進行加固。工程技術人員經研究提出“對基底深4米的範圍內採用袖閥管定位注漿，在基坑內形成人工底板‘杯中水’的淺層降水”施工方案。經1999年11月29日與1999年12月6日兩次四方會議決定：在山西省內首次使用“人工底板”-袖閥管注漿法加固地基土，使基坑內形成“杯中水”。
由山西四建集團有限公司承建的山西省農業技術綜合服務基地工程，在深基坑施工中採用袖筏管注漿、二級臥凶主提式輕型井點降水、噴錨支護等綜合技術，經太原市勘察測繪研究院對該工程沉降進行觀測及太原理工大學土木工程檢測中心對該工程的支護系統進行監測，檢測數據表明該深基坑施工是成功的。
工法特點
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的工法特點是：
一、通過採用人工加固的方法對基坑進行封閉，使基坑內形成“杯榆巴中水”。該工程人工加固技術選用的是山西省內首次使用的袖閥管注漿法。袖閥管採用塑膠管，射漿孔的外部包裹橡皮套。
二、從降水技術方面，改深井降水為二級臥式輕型井點降水。如按深井法降水，由於不能抽取第三層水，限制了井深只能為14米，因此它的降深只能達到-9.0米影殼汽妹，距-10.9米的水位難於疏乾，還得需要明排水配合才能解決。改為輕型井點後，安裝快捷，可在工程樁間進行，抽水機組機動性強，排水量大，降深到一定值時，地下水可保持平穩的水位線。
操作原理
適用範圍
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的適用範圍是：
一、適用於深基坑施工中深井降水出現補水快，不易降水時的技術問題。
二、適用於深基坑施工中基底下面存在承壓水，上部土自重應力不足以承受承壓水壓力的情況。
工藝原理
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的工藝原理敘述如下：
一、利用袖筏管注漿原理，通過對土體不同岩性地層採用定深、分層、分段和不同壓力由下往上進行注漿，達到加固土體的目的。
二、輕型井點安裝快捷，抽水組機動性強，排水量大，降深到一定值時，地下水可保持平穩的水位線。
施工工藝
操作要點
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的操作要點如下：
一、井點降水：降水根據計算共設定了五組輕型井點，電梯井局部採用輕型井點輔助明排水的方法進行了施工。同時在基坑南、西側設定各三眼回灌井和觀測井，觀測井水位降幅警戒線明確為300毫米（圖1、圖2）。整個降水過程堅持了“淺而多”的原則。從2000年3月17日開始試降水到同年11月15日停降水，降水周期8個月。觀測井5個，回灌井12個，總回灌量1.7萬立方米。
圖1 降水及回灌井布置圖
圖2 井點布置剖面圖
二、基底注漿
（一）加固對象：在基坑地表8.9米深度（從帽梁頂面算起）以下4.0米（加固深度為-10.3~-14.3米）。
⒈根據抵抗坑底承壓水的地基加固公式：hye≥Hγw。式中：h-坑底至加固底面高度；ye-加固層底面以上土層平均重度；H-水頭高度；Hγw-承壓水壓力；Yw-地下水的重力密度。
⒉考慮管涌的帷幕埋深驗算：t≥（khγw-yh）/（2γ）。式中：y-土的浮重度；k-抗管涌安全係數；h-地下水位至坑底的距離；γw-地下水的重力密度。
（二）袖閥管注漿法施工
⒈工藝流程
⑴鑽孔：定位放線→移機→穩機→開機→鑽孔→終孔。
⑵注漿：注套殼料→安裝下料管→安裝袖閥管→封孔止漿→注漿→終注。
⒉袖閥管注漿施工控制要點
⑴注漿鑽孔布設：如何經濟合理布設注漿孔是一個重要的問題，根據注漿的有效擴散半徑0.7米進行設定，採用梅花型布孔原則，孔距與排距均為1.0米（圖4）。
⑵鑽孔深度：直孔12.9米，斜孔13.07米，同時通過鑽孔過程還可以了解地層土體岩性結構。
⑶注套殼料
①套殼料的配方及用料。水泥:土:水=1:1.53:1.94，其性能為：黏度26S，穩定性0.007，析水率9%，7d齡期抗壓強度10~20牛頓/平方厘米。為增加套殼料的黏性，摻入一定量的粉煤灰。
②套殼料的澆築（圖3、圖4）
圖3 剖面圖
圖4 注漿孔布置圖
⑷安裝下料管：鑽孔完成後向孔內插入下料管，並通過此管壓入套殼料，直到孔內泥漿完全被頂出孔；把澆築套殼料的料管拔出後將底端封閉的袖閥管壓入孔內。
⑸安裝袖閥管：袖閥管採用塑膠管，射漿孔的外部包裹橡皮套。
⑹封管止漿：孔口返漿時要多次回灌。
⑺注漿
①漿液配比：注漿材料採用普通水泥，配合比為水:灰=1:1（重量比）。
②單孔注漿量
a.理論注漿量：QL=1000KVN。式中：QL-理論注漿量；K-經驗係數，黏性土取0.3；V-注漿對象土的體積；N-土的孔隙率，以勘察結果取。
b.施工注漿量：QS=V×15%。式中：Qs-施工注漿量；V-注漿對象土體積。
c.單孔注漿量：Qd=V1×15%。式中：Qd-單孔注漿量；V1-單孔注漿對象土體積；V1=S×H，S為鑽孔斷面積；H為鑽孔深度。
該工程最外一排採用控制注漿法，內排採用飽和注漿法；因此，單孔注漿量外排大於內排。
③注漿壓力；控制在0.2~1.0兆帕，雜填土與砂層中為0.2~0.6兆帕，粉土層中0.5~1.0兆帕。
④終灌標準：在設計壓力下吸漿量小於1~2升/分鐘。
a.當吸漿量大於設計漿量的3倍時；
b.當吸漿量小於1~2升/分鐘時，注漿壓力在0.2~1.0兆帕穩壓15分鐘；
c.當吸漿量小於1~2升/分鐘時，注漿壓力大於1.0兆帕時。
⒊注漿效果檢查結果
⑴鑽孔取芯法：取芯孔數20個，深度為-10.30米~-14.30米，取芯半徑R=91毫米，取芯方法採用乾法鑽進取芯；結論為水泥漿液在注漿層位充填固結較好，加固效果良好，漿液有效擴散半徑為2.6~3.6米。
⑵鑽孔注水試驗法：檢測孔數東、南、西各一孔。依據《水文地質手冊》及《工程地質手冊》鑽孔試驗方法：將人工底板作為一個相對隔水層對待進行試驗求得人工底板滲透係數。由於L/r＞4，可以按式K=0.366Q/（L×S）×lg（2L/r）計算。計算K1=8.3×10厘米/秒，K2=12.4×10厘米/秒，K3=2.64×10厘米/秒，均小於10厘米/秒，符合設計要求。
⑶土方開挖後底板未發現有湧水現象，效果良好。
材料設備
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》所用的主要機具設備見表1。
名稱 | 規格型號 | 數量 | 用途 |
|---|---|---|---|
真空泵成套機組 | 技改W-3 | 5 | 基坑降水 |
鑽機 | XY-I | 4 | 鑽孔 |
鑽機 | SGZ-DA | 1 | 鑽孔 |
鑽機 | SGZ-IA | 1 | 鑽孔 |
注漿泵 | TBW150/20 | 2 | 注漿 |
注漿泵 | 2TGZ-60/210 | 2 | 注漿 |
注漿泵 | TBW50/15 | 2 | 澆築套殼料 |
攪拌機 | - | 3 | 攪拌漿料 |
質量控制
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的質量控制要求如下：
一、按照岩土工程注漿質量檢驗標準進行。
二、滲透係數降低到10~10厘米以下。
三、檢測方法：採用鑽孔取芯法和鑽孔注水試驗法進行。
四、為使套殼料的厚度均勻，應設法使袖閥管位於鑽孔的中心。
五、套殼料的配方除室內研究外，還需進行現場試驗。
六、袖閥管在下入鑽孔前需抽樣進行耐壓試驗，以防灌漿時出現破裂。
七、根據現場情況選擇適宜的開環方法。
八、做好每天的沉降觀測記錄及水位檢測記錄。
安全措施
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、所有現場施工人員必須戴安全帽，以防高空墜落傷人及其他意外事故。
二、注漿工人作業時，必須戴防護眼鏡，以防高壓噴射造成的人身傷害。
三、各種設備操作人員必須持證上崗，非機電人員不得動用機電設備。
效益分析
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的效益分析如下：
一、以該項技術為核心內容編制的《提高地下水控制質量，確保深基坑工程安全》QC成果獲得全國工程建設優秀質量管理成果獎。
二、採用輕型井點與原深井降水法相比較降低成本57.518萬元。
三、《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的施工實踐效果：
（一）採用基底注漿加固地基施工技術，是防止地基隆起的行之有效的一種技術措施。
（二）利用二級臥式輕型井點降水加回灌施工技術可以解決深井不易降水時的降水技術問題。
四、採用上述工藝，積累了在複雜環境下的深基坑降水經驗，推廣了新技術。
施工費用以2007~2008年施工材料價格計算
套用實例
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》套用實例如下：
山西省農業技術綜合服務基地工程位於太原市解放南路與迎澤大街十字路口以南200米處，西靠解放南路，東臨迎澤公園，南接中財大廈。該工程為裙房、塔樓組成的高層建築，總平面呈三角形，總建築面積34020平方米。建築層數為地下2層，塔樓地上25層（局部28層），裙房地上4層。基坑挖土深度達-10.0米，屬於深基坑。基礎中採用了輕型井點降水、袖閥管注漿等施工技術，確保了基礎施工的順利進行。
榮譽表彰
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》被評定為2007-2008年度國家二級工法。
由山西四建集團有限公司承建的山西省農業技術綜合服務基地工程，在深基坑施工中採用袖筏管注漿、二級臥式輕型井點降水、噴錨支護等綜合技術，經太原市勘察測繪研究院對該工程沉降進行觀測及太原理工大學土木工程檢測中心對該工程的支護系統進行監測，檢測數據表明該深基坑施工是成功的。
工法特點
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的工法特點是：
一、通過採用人工加固的方法對基坑進行封閉，使基坑內形成“杯中水”。該工程人工加固技術選用的是山西省內首次使用的袖閥管注漿法。袖閥管採用塑膠管，射漿孔的外部包裹橡皮套。
二、從降水技術方面，改深井降水為二級臥式輕型井點降水。如按深井法降水，由於不能抽取第三層水，限制了井深只能為14米，因此它的降深只能達到-9.0米，距-10.9米的水位難於疏乾，還得需要明排水配合才能解決。改為輕型井點後，安裝快捷，可在工程樁間進行，抽水機組機動性強，排水量大，降深到一定值時，地下水可保持平穩的水位線。
操作原理
適用範圍
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的適用範圍是：
一、適用於深基坑施工中深井降水出現補水快，不易降水時的技術問題。
二、適用於深基坑施工中基底下面存在承壓水，上部土自重應力不足以承受承壓水壓力的情況。
工藝原理
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的工藝原理敘述如下：
一、利用袖筏管注漿原理，通過對土體不同岩性地層採用定深、分層、分段和不同壓力由下往上進行注漿，達到加固土體的目的。
二、輕型井點安裝快捷，抽水組機動性強，排水量大，降深到一定值時，地下水可保持平穩的水位線。
施工工藝
操作要點
《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的操作要點如下：
一、井點降水：降水根據計算共設定了五組輕型井點，電梯井局部採用輕型井點輔助明排水的方法進行了施工。同時在基坑南、西側設定各三眼回灌井和觀測井，觀測井水位降幅警戒線明確為300毫米（圖1、圖2）。整個降水過程堅持了“淺而多”的原則。從2000年3月17日開始試降水到同年11月15日停降水，降水周期8個月。觀測井5個，回灌井12個，總回灌量1.7萬立方米。
圖1 降水及回灌井布置圖
圖2 井點布置剖面圖
二、基底注漿
（一）加固對象：在基坑地表8.9米深度（從帽梁頂面算起）以下4.0米（加固深度為-10.3~-14.3米）。
⒈根據抵抗坑底承壓水的地基加固公式：hye≥Hγw。式中：h-坑底至加固底面高度；ye-加固層底面以上土層平均重度；H-水頭高度；Hγw-承壓水壓力；Yw-地下水的重力密度。
⒉考慮管涌的帷幕埋深驗算：t≥（khγw-yh）/（2γ）。式中：y-土的浮重度；k-抗管涌安全係數；h-地下水位至坑底的距離；γw-地下水的重力密度。
（二）袖閥管注漿法施工
⒈工藝流程
⑴鑽孔：定位放線→移機→穩機→開機→鑽孔→終孔。
⑵注漿：注套殼料→安裝下料管→安裝袖閥管→封孔止漿→注漿→終注。
⒉袖閥管注漿施工控制要點
⑴注漿鑽孔布設：如何經濟合理布設注漿孔是一個重要的問題，根據注漿的有效擴散半徑0.7米進行設定，採用梅花型布孔原則，孔距與排距均為1.0米（圖4）。
⑵鑽孔深度：直孔12.9米，斜孔13.07米，同時通過鑽孔過程還可以了解地層土體岩性結構。
⑶注套殼料
①套殼料的配方及用料。水泥:土:水=1:1.53:1.94，其性能為：黏度26S，穩定性0.007，析水率9%，7d齡期抗壓強度10~20牛頓/平方厘米。為增加套殼料的黏性，摻入一定量的粉煤灰。
②套殼料的澆築（圖3、圖4）
圖3 剖面圖
圖4 注漿孔布置圖
⑷安裝下料管：鑽孔完成後向孔內插入下料管，並通過此管壓入套殼料，直到孔內泥漿完全被頂出孔；把澆築套殼料的料管拔出後將底端封閉的袖閥管壓入孔內。
⑸安裝袖閥管：袖閥管採用塑膠管，射漿孔的外部包裹橡皮套。
⑹封管止漿：孔口返漿時要多次回灌。
⑺注漿
①漿液配比：注漿材料採用普通水泥，配合比為水:灰=1:1（重量比）。
②單孔注漿量
a.理論注漿量：QL=1000KVN。式中：QL-理論注漿量；K-經驗係數，黏性土取0.3；V-注漿對象土的體積；N-土的孔隙率，以勘察結果取。
b.施工注漿量：QS=V×15%。式中：Qs-施工注漿量；V-注漿對象土體積。
c.單孔注漿量：Qd=V1×15%。式中：Qd-單孔注漿量；V1-單孔注漿對象土體積；V1=S×H，S為鑽孔斷面積；H為鑽孔深度。
該工程最外一排採用控制注漿法，內排採用飽和注漿法；因此，單孔注漿量外排大於內排。
③注漿壓力；控制在0.2~1.0兆帕，雜填土與砂層中為0.2~0.6兆帕，粉土層中0.5~1.0兆帕。
④終灌標準：在設計壓力下吸漿量小於1~2升/分鐘。
a.當吸漿量大於設計漿量的3倍時；
b.當吸漿量小於1~2升/分鐘時，注漿壓力在0.2~1.0兆帕穩壓15分鐘；
c.當吸漿量小於1~2升/分鐘時，注漿壓力大於1.0兆帕時。
⒊注漿效果檢查結果
⑴鑽孔取芯法：取芯孔數20個，深度為-10.30米~-14.30米，取芯半徑R=91毫米，取芯方法採用乾法鑽進取芯；結論為水泥漿液在注漿層位充填固結較好，加固效果良好，漿液有效擴散半徑為2.6~3.6米。
⑵鑽孔注水試驗法：檢測孔數東、南、西各一孔。依據《水文地質手冊》及《工程地質手冊》鑽孔試驗方法：將人工底板作為一個相對隔水層對待進行試驗求得人工底板滲透係數。由於L/r＞4，可以按式K=0.366Q/（L×S）×lg（2L/r）計算。計算K1=8.3×10厘米/秒，K2=12.4×10厘米/秒，K3=2.64×10厘米/秒，均小於10厘米/秒，符合設計要求。
⑶土方開挖後底板未發現有湧水現象，效果良好。
材料設備
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》所用的主要機具設備見表1。
名稱 | 規格型號 | 數量 | 用途 |
|---|---|---|---|
真空泵成套機組 | 技改W-3 | 5 | 基坑降水 |
鑽機 | XY-I | 4 | 鑽孔 |
鑽機 | SGZ-DA | 1 | 鑽孔 |
鑽機 | SGZ-IA | 1 | 鑽孔 |
注漿泵 | TBW150/20 | 2 | 注漿 |
注漿泵 | 2TGZ-60/210 | 2 | 注漿 |
注漿泵 | TBW50/15 | 2 | 澆築套殼料 |
攪拌機 | - | 3 | 攪拌漿料 |
質量控制
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的質量控制要求如下：
一、按照岩土工程注漿質量檢驗標準進行。
二、滲透係數降低到10~10厘米以下。
三、檢測方法：採用鑽孔取芯法和鑽孔注水試驗法進行。
四、為使套殼料的厚度均勻，應設法使袖閥管位於鑽孔的中心。
五、套殼料的配方除室內研究外，還需進行現場試驗。
六、袖閥管在下入鑽孔前需抽樣進行耐壓試驗，以防灌漿時出現破裂。
七、根據現場情況選擇適宜的開環方法。
八、做好每天的沉降觀測記錄及水位檢測記錄。
安全措施
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、所有現場施工人員必須戴安全帽，以防高空墜落傷人及其他意外事故。
二、注漿工人作業時，必須戴防護眼鏡，以防高壓噴射造成的人身傷害。
三、各種設備操作人員必須持證上崗，非機電人員不得動用機電設備。
效益分析
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的效益分析如下：
一、以該項技術為核心內容編制的《提高地下水控制質量，確保深基坑工程安全》QC成果獲得全國工程建設優秀質量管理成果獎。
二、採用輕型井點與原深井降水法相比較降低成本57.518萬元。
三、《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》的施工實踐效果：
（一）採用基底注漿加固地基施工技術，是防止地基隆起的行之有效的一種技術措施。
（二）利用二級臥式輕型井點降水加回灌施工技術可以解決深井不易降水時的降水技術問題。
四、採用上述工藝，積累了在複雜環境下的深基坑降水經驗，推廣了新技術。
施工費用以2007~2008年施工材料價格計算
套用實例
施工單位採用《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》套用實例如下：
山西省農業技術綜合服務基地工程位於太原市解放南路與迎澤大街十字路口以南200米處，西靠解放南路，東臨迎澤公園，南接中財大廈。該工程為裙房、塔樓組成的高層建築，總平面呈三角形，總建築面積34020平方米。建築層數為地下2層，塔樓地上25層（局部28層），裙房地上4層。基坑挖土深度達-10.0米，屬於深基坑。基礎中採用了輕型井點降水、袖閥管注漿等施工技術，確保了基礎施工的順利進行。
榮譽表彰
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《基底注漿封閉+輕型井點降水施工工法》被評定為2007-2008年度國家二級工法。
