摘要：本文介绍了WD工法的参数设定和施工工艺及控制要点，并且介绍了我们如何在宝钢冷轧薄板平整机组改造深基坑工程中，由于场地条件限制，无法按照常规做法进行止水帷幕施工的情况下，利用WD工法解决止水问题，取得了很好的效果的实例。
关键词：WD工法
一、WD工法简述
用钻孔灌注桩做为深基坑支护体系的施工中，首先要解决的是如何止水，而止水的常规做法有两种，止水帷幕和井点降水。随着国家的发展，产品的不断更新，使得技改项目逐渐增多，而技改项目均在原有老厂房内进行改造，致使常规的止水方法受到施工场地、环境、条件的限制，使得止水帷幕和井点降水难以实施。
WD工法就是利用围护结构的钻孔灌注桩做基础，在其间做一根旋喷桩，填堵钻孔灌注桩间的空隙，起到止水的目的。WD工法不受施工场地、环境、条件的限制，更不会影响周边的构筑物。
二、WD工法技术参数的设定
1.桩位的设置
WD工法主要是用高压旋喷桩填充钻孔灌注桩间的空隙，使之形成一道新型的止水体系。因此旋喷桩的定位非常重要，既要满足高压旋喷桩的浆液与灌注桩有效的结合，又要保证高压旋喷桩的喷射管能顺利钻入设计深度。WD工法主要是用高压旋喷桩进行填充，高压旋喷桩的投影位置就在两钻孔灌桩的中间，只要确定两种桩的排距即可。
D=√(R1+K1+r)2-(R1+a/2)2
D—两种桩的排距
R1—钻孔灌注桩的半径
K1—钻孔灌注桩胀模值
r—引孔头半径
a—钻孔灌注桩净空距离
2.桩径大小的确定
WD工法主要是用高压旋喷桩填满两钻孔灌注桩间的空隙，因此高压旋喷桩的桩径取决于，第一；高压旋喷桩是否能填满两钻孔灌注桩的空隙，第二；高压旋喷桩是否在有效射程内将水泥浆喷射到钻孔灌注桩的桩壁上，第三；高压旋喷桩与钻孔灌注桩的结合面是否满足1.2R1。
Rx＝【（R1-R1Cos（1.2*90/∏）】*2+D-R1
Rx—高压旋喷桩的半径
D—高压旋喷桩与钻孔灌注桩的轴距
3.桩的长度确定
钻孔灌注桩做为深基支护桩时，支护桩的基坑内侧均有深基加固桩，因此高压旋喷桩长度深入到深基加固桩顶面以下，并有一定长度的有效搭接，就能满足止水效果。
L＝H+S-h1-h2
L—高压旋喷桩桩长
H—设备基础的深度
S—高压旋喷桩与深基加固桩的轴距
h1—顶圈梁的顶面深度
h2—顶圈梁的梁高
4.旋喷桩的水泥用量及浆液配方
如何选择旋喷桩的水泥用量和浆液的水灰比非常重要，水泥用量小了，抵抗不足地下水压力，水泥超量会加大成本造成浪费。浆液水灰比不仅影响旋喷桩结石强度，而且还影响喷浆的渗透性，因此合理选用水泥用量及浆液的配合比会起到事半功倍的效果。
M＝K2γ
M—水泥用量
K2—掺量系数
γ—土层重度
水泥浆液基本性能表
水灰比
（重量比） 凝结时间(h:min) 抗压强度Mpa
初凝 终凝 3d 7d 28d
0.5:1 7:41 12:36 6.46 15.3 22.0
0.75:1 10:14 20:33 2.6 5.5 11.20
1:1 14:56 24:27 2.5 3.4 8.90
1.5:1 16:52 34:47 2.4 3.1 5.20
2:1 17:7 48:15 2.3 1.7 2.80
5.旋喷桩的提升速度
通过改变旋喷桩的提升速度可以控制单位土体的进浆量，提升速度快进浆量少，桩的强度低，提升速度慢进浆量多，桩的强度高。
V＝1.3×106Q/(1.3b＋1)ПRx2M
Q—浆液的流量
b—浆液配合比
6.旋喷桩喷射压力
高压旋喷桩是通过高压喷射流对土体的破坏作用，使水泥浆液在喷射流的作用范围内扩散、充填和置换，并与土体颗粒掺混搅拌形成凝结体，在其他条件相同时，喷射压力越大，喷射流动量越大，破坏力越强，所形成的固结体尺寸就越大，其影响见下表：
喷射压力（MPa） 水量（L/Min） 加固尺寸尺寸（cm）
15～20 90～120 30～90
20～30 75～100 60～120
30～40 75～100 90～150
三、WD工法在宝钢冷轧薄板厂的应用
宝钢冷轧薄板厂平整机机组改造项目，其平整机设备基础坐落在精整车间内，设备基础长度53.5m，宽度30m（距离厂房柱基础0.4m），基础深度-8.1m（厂房柱基深度-3.5m）。基坑采用直径800mm钻孔灌注桩做为支护主体，间距1000mm，在厂房柱基础处只能用H35型钢支护。由于受到场地条件的限制，传统止水帷幕的常规做法难以实施，井点降水又会引起周边设备沉降，影响宝钢薄板厂正常生产，因此我们采用WD工法进行施工。
1.技术参数计算
（1）桩位设置
D＝√(R1+K1+r)²-(R1+a/2)²
＝√(400+200+40)²-(400+100)²
＝400mm
（2）半径
Rx＝【（R1-R1Cos（1.2*90/∏）】*2+D-R1
＝【（400-400×Cos（1.2*90/3.14）】*2+640-400
＝380≈400mm
（3）桩长
L＝H+S-h1-h2
＝8.1+1.6-2-0.8
＝6.9m
（4）水泥用量及浆液配方
M＝K2γ
＝20/100×1750
＝350
b＝1.5
（5）提升速度
V＝1.3×106Q/(1.3b＋1)ПRx²M
＝1.3×106×80/(1.3×1.5＋1)3.14×400²×350
＝200mm
（6）喷射压力；
F＝25MPa
2.施工方法
（1）施工顺序
WD工法主要是用高压旋喷桩填堵钻孔灌注桩的缝隙，因此高压旋喷桩与钻孔灌注桩之间的相对位置非常重要，而钻孔灌注桩在施工时会有一定数量的误差，为了准确放出高压旋喷桩的位置，应先将钻孔灌注桩的浮浆凿除，露出钢筋笼，找出桩中心。因有钢筋笼，此时高压旋喷桩无法施工，可先作压顶梁，并在梁内埋入DN100mm的PUC管，使得高压旋喷桩的喷头能顺利穿过压顶梁。
钻孔灌注桩→凿桩头→放旋喷桩位→施工压顶梁→高压旋喷桩
（2）引孔
由于地下情况复杂，钻孔灌注桩难免出现鼓肚现象，虽然在计算时留有200mm的间隙，但是钻孔灌注桩往往大于200mm的鼓肚情况还是有的，为了保证高压旋喷桩能够顺利的成孔，确保高压旋喷桩施工质量，先用Φ80mm的引孔汽锤，压缩空气的工作压力为0.7MPa，进行引孔，终孔深度为设计要求深度以下100mm，从而使得整个WD体系得到质量保证。
（3）高压旋喷桩施工要点
1）施工中要严格按照设计参数施工，做好施工记录；
2）流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的泄露情况，必要时拔出注浆管，检查密封性能；
3）出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则是正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止或拔出注浆管待注浆凝固后重新注浆；
4）压力稍有下降时，可能系注浆管被击穿或有孔洞，使得喷射能力降低，此时应拔出注浆管，进行检查；
5）压力陡增超过最高限值，流量为零，停机后压力仍不动时，可能是喷嘴堵塞，应拔出清理。
3.工程质量及效果
（1）WD工法结构的整体性
在高压旋喷桩完成后第三天，基坑开始开挖，此时的旋喷桩强度只有2.4MPa，基坑形成后无一处被破坏，特别是基坑外还继续施工钻孔灌注桩，最近距离只有1.5m，其水压力未能将其冲坏。
（2）WD工法的抗渗性
从基坑开挖到设备基础施工完成，历经60天，136根填充点，无一漏水现象，全部满足设计要求，达到预期的目地。
下图就是开挖后止水效果图。
（3）WD工法的透水性
虽然高压旋喷桩的插入深度不深，只是基坑底部标高＋S，也没有进入不透水层，只是巧妙的利用了深基加固桩，进行合理的搭接，但是基坑成型后，坑内没有发生管涌现象，保证了土体的原始性。
四、成本对比
1.WD工法的施工成本
引孔80元/m
空钻50元/m
喷浆160元/㎡
水泥345元/t
Cw＝7×80＋6.9×50＋3.14×0.42×6.9×（160＋0.35×345）
＝1878元
2.止水帷幕的施工成本
Cm＝3.14×0.42×12×3×110×136
＝1990元
3.WD工法与止水帷幕每延米成本对比
C＝1990－1878
＝112元
由此可见，WD工法不仅不受施工场地、环境、条件的影响，而且在经济上也低于常规的止水帷幕的施工费用，因此深基坑的止水均可采用WD工法。
参考文献
【1】 李相然、贺可强．高压喷射注浆技术与应用[M],中国建筑工业出版社，2007.
【2】 李相然、赵富春、张绍河，地下与基础工程防渗加固技术[M]，中国建筑工业出版社，2005.
【3】 王成华，基础工程学[M]，天津大学出版社，2002.
【4】 叶观宝、叶书麟，地基加固新技术[M]，机械工业出版社，1999.
【5】 王雷、高印军、从容，高喷灌浆施工设备性能特点综述[J]，水利水电技术，1997.
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