三重管高压旋喷桩施工技术在地铁深基坑桩间止水中应用论文

三重管高压旋喷桩施工技术在地铁深基坑桩间止水中的应

用

摘要：通过长沙地铁2号线迎宾路口站桩间止水应用三重管高压旋喷桩的施工，全面介绍了三重管高压旋喷桩施工技术的施工工艺、施工方法、施工存在问题及对策，为长沙地区类似工程三重管高压旋喷桩施工提供借鉴。

关键字：深基坑，桩间止水，三重管高压旋喷桩，施工工艺 abstract: through the changsha metro line 2 at station between pile yingbin stop water application triple tubes high pressure jet grouting pile construction, this paper introduces the threefold high-pressure jet grouting pile of construction technology of construction technology, construction method, construction and the existing problems, countermeasures for similar engineering changsha area threefold high-pressure jet grouting pile construction to provide the reference.

key word: deep foundation pit, between pile of water stop, threefold high-pressure jet grouting pile, construction technology

中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号 1前言

目前，在城市地铁车站深基坑工程中，采用较多的深基坑围护结构形式主要是地下连续墙和桩，为保证深基坑开挖和主体施工过程中基坑不渗水，在施工围护结构时除需要保证围护结构本身混凝土的止水效果的同时，更要保证围护结构之间的止水效果，三重管高压旋喷桩近几年来广泛应用于围护结构间的止水。三重管高压旋喷桩施工技术是用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，冲蚀切割地基土体，再借空气和水的上升力把已破碎的余土浆托举到地表排出，与此同时，另一个喷嘴将水泥浆以较低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中，使水泥浆与土混合固结成桩，达到围护结构间止水的目的，适用于砂性土、粘土、人工填土、淤泥等软弱地层中，三重管高压旋喷桩具有设备简单、操作方便、喷射压力高、成桩直径大、施工质量稳定、成本低及应用范围广等优点。 2工程概述 2.1工程设计概况

迎宾路口站处于长沙市东西向主干道五一大道与迎宾路丁字交叉路口处，车站采用直径φ1000＠1150mm钻孔桩作为基坑的围护结构，围护桩嵌固深度为4.0米，围护桩间止水帷幕采用φ800@1150mm三重管高压旋喷桩，旋喷桩顶标高与冠梁顶相平，旋喷桩底穿过强风化层进入中风化层不小于1米，桩长为9.5-12米不等，共计521根旋喷桩，三重管高压旋喷桩设计采用42.5r水泥，水灰比为1：1~1：1.5。三重管高压旋喷桩与钻孔桩位置见右图示。 2.2基坑地质概况

根据岩土层的成因类型、性质、工程特征、风化状态等，结合长沙市轨道交通2号线一期工程初勘成果，本站点岩土层可划分为4个大层（不含亚层），岩土分层叙述如下：

（1）素填土层：主要由粘性土混25%～30%中粗砂、砾石等组成，平均厚2.35m顶面埋深0～3.5m处。

（2）粉质粘土层：一般呈硬塑状态，具网纹状结构，一般自上而下其强度逐渐降低，局部上部呈坚硬状态，具中等干强度及中等韧性。平均厚2.27 m ，顶面埋深1.10～7.10m。

（3）卵石层：不均匀含砂、砾石及粘性土约10%～30%，分选性较差，级配良好，卵石粒径为2～5cm，最大可达12cm。平均厚1.04m，顶面顶面埋深2.80～8.30m。

（4）强风化泥质粉砂岩层：泥质胶结，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构清晰，岩石风化节理裂隙很发育，平均厚1.56m，顶面埋深5.80～12.00m。

（5）中风化泥质粉砂岩层：泥质胶结，节理裂隙发育且密闭，顶面埋深6.60～11.00m。 2.3地下水情况

根据地下水的赋存条件，站内地下水主要有两种类型：一是松散土层孔隙水，二是基岩裂隙水。根据《岩土工程勘察报告》各钻孔中潜水位初见水位埋深7.35～10.80m，相当标高为33.22～35.76m；潜水稳定水位埋深2.92～7.71m，相当标高为37.53～39.42m；基岩裂隙水稳定水位埋深为7.98～8.95m，相当标高

36.06～37.01m。 3施工准备

3.1开工前做好三通一平工作，开挖好排浆沟，确保施工中废弃的浆液排入排浆沟中，不污染施工场地。

3.2施工前对周边地下管线及障碍物进行排查，发现有管线和障碍物的地方，要先期进行迁改和排除，确保旋喷桩施工正常进行，避免对地下管线的正常运行产生影响。

3.3三重管高压旋喷桩施工选用机械为：引孔钻机采用hy-110，钻孔孔径110mm，三重管高压旋喷机采用ty-301型，空压机采用xk06-010,3m3/min，制浆机hj-400，泥浆泵bw-150等。 3.4一套施工设备设置两个施工班组，即引孔班组和旋喷成桩班组，引孔班3人组成，旋喷成桩班4人，技术员及记录员1人，负责协调1人，机械维修工1人，共计10人。施工效率为100-120米/台班。

3.5三重管高压旋喷桩施工使用的材料主要为水泥和外加剂。施工前将水泥和外加剂购置入场地，水泥和外加剂存放时保证不受潮，底部悬空30~50cm，顶部覆盖防水布或直接存放在库房。 4三重管高压旋喷桩施工工艺 4.1施工流程

场地平整、测量定位→钻机就位→钻孔、成孔→插管→制备水泥浆，旋喷提升→拔管、冲洗→移至下一桩位。 4.1.1场地平整、测量定位

旋喷桩桩中心坐标计算根据主体结构设计尺寸、旋喷桩与旋挖钻孔桩、主体结构的相对位置，施工误差，计算出每根旋喷桩中心坐标，根据旋喷桩坐标和已知控制点，利用全站仪测量放样，并布设好护桩。根据桩位位置进行路面破除和场地平整。施工时采用间隔施工，待相邻桩体强度符合要求后再进行施工。 4.1.2引孔钻机就位

安置引孔钻机，使钻杆头对准测设好的孔位中心，并作水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，钻孔大小为110mm，并使钻机保持平衡不倾倒，钻杆垂直度误差控制在1%内。 4.1.3钻孔、成孔

钻孔在钻进过程中，确保钻孔垂直度，对深度范围内土层、岩层与设计地层地质资料进行对比，确认达到设计要求，进入中风化层不小于1米后，停止钻进，进行成孔检测，成孔长度通过钻机钻杆量取或将钻杆提出来后用测绳测量，并检查成孔的垂直度。达到设计钻孔深度地质条件与设计不相符时，申请设计代表来现场确认，改变相应方案。 4.1.4插管

钻孔结束检测合格后进行插管，插管为插入旋喷机的三重旋喷管。三重旋喷管直径为9cm，旋喷管插入孔底预定深度。插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，边射水、边插管，水压力不超过1mpa。插管前要进行试喷，检查机械及管路运行情况，并调整喷射方向。

4.1.5制浆

水泥浆的制备根据设计要求的水灰比1:1~1:1.5进行配置，先加水，后加水泥，开动搅浆机拌和90s~120s，将浆液流入过滤筛进行过滤，存放入储浆桶，水泥浆制备完到用完静置时间不能超过4小时。孔口回浆不宜回收再利用。浆液制备好后对浆液进行检测，符合设计及规范要求后再允许使用。 4.1.6喷射作业

喷管插到预定深度后，由下而上进行旋喷喷射作业。喷射作业参数通过提前试桩进行确定，试桩确定的施工参数按照下表进行，值班技术人员时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数，并且随时做好记录。浆液从孔底冒出地面后开始提升钻杆，边喷浆、边旋转、边提升，待第一根钻杆完全提出地面后，停浆，迅速拆杆，恢复喷浆，至旋喷压力后重新提升钻杆；提升至桩顶标高时继续采用低压喷浆1-2min。旋喷结束后先停风、停水，继续用低压浆液注浆，待浆液返回孔口方停浆，提出钻杆。 4.1.7冲洗

旋喷结束后把浆液换成水，在地面喷射，将泥浆泵、注浆管内的浆液全部排出；并将喷嘴等机具冲洗干净；将旋喷机移至新位置作业。

5旋喷桩喷射工艺控制措施及注意事项

5.1喷射深层长桩：按地质剖面图及地下水等资料，在不同深度，针对不同地层土质情况，选用合适的旋喷参数，以确保均匀密实。

对深层硬土，一般采用增加压力和流量或适当降低旋转和提升速度等方法。

5.2重复喷射：浆液喷射不足影响固结质量时或工程要求较大的直径时进行重复喷射。

5.3串浆、窜浆处理：喷射浆过程中遇到有串浆和窜浆时，要查明原因采取以下措施处理：

5.3.1降低喷射压力，更换小孔径喷嘴，减小成桩直径。 5.3.2添加或加大速凝剂、早强剂等，加快旋喷桩凝固成桩。 5.3.3地下有空洞导致窜浆时，探明空洞大小，空洞不大的，采用浆液喷射填充，空洞大或与附近管线连通时要将空洞进行堵漏后再进行喷射施工，防止浆液流入市政管网。

5.4回浆处理：回浆（内含土粒、水及浆液）量小于注浆量20%为正常现象，超过或不冒时，查明原因并采取相应措施：地层中空隙大不回浆时，增大注浆量，降低提升和旋转速度，提高喷射压力，更换大孔径喷嘴；回浆量过大时，通过调节喷射压力和注浆量，改小孔径喷嘴，减小注浆量，加快提升和旋转速度，以减少回浆量。 5.5注意事项

5.5.1旋喷前检查高压设备和管路系统，注浆管及喷嘴内无杂物，接头密封圈良好。

5.5.2钻孔或旋喷中钻机的垂直度控制在1%以内，施工过程中和钻机成孔后用线锤测量钻杆垂直度，钻进过程中垂直度偏差大时，要停机进行钻杆垂直度的调整，始终保持钻杆垂直度偏差在1%

以内，以此保证钻孔的垂直度。

5.5.3喷射施工过程中出现故障时，需泄压后再进行拆除检修。施工过程中施工人员离喷浆管需有一定安全距离。

5.5.4喷射时安排专人做好各施工压力参数、流量、回浆量、材料用量等的记录工作，并按要求逐项记录。

5.5.5施工过程中严格控制喷浆压力和提升速度，防止出现缩径和断桩。

5.5.6在喷射时出现堵塞喷嘴的情况, 应及时换上备用钻头进行喷射作业。在施工完每根桩后, 应立即用水将钻杆、泵及胶管等清洗干净防止浆液凝结后堵塞管道, 造成再次喷射时管道内压力骤增而发生意外。

5.5.7在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时, 应查明原因及时采取措施, 处理完故障后, 接桩时应从停喷点以下1.0 m 处重新开始喷射。

5.5.8通过不同地层的分界位置时，对此位置上、下各0.5m的高度范围复喷一次以确保质量。

5.5.9所用材料在有效期内，浆液水灰比严格按设计规定，旋喷中防止水泥浆沉淀。 6桩体质量检测

根据设计及规范要求，旋喷桩成桩后进行桩体直径、完整性和抗渗性能检测。 6.1桩体直径检测

旋喷桩成桩7天后进行桩体直径检测，检测时，将桩体顶部1米左右的桩体剥离出来后，采用尺量的办法，测量桩体直径。要求桩体直径不小于设计值800mm。 6.2桩体完整性检测

旋喷桩桩体完整性检测在旋喷桩成桩不少于28天后进行桩体完整性检测，桩体完整性检测采用钻芯取样检测，检测数量不宜少于总桩数的2%，且不得小于3根。 6.3桩体抗渗检测

旋喷桩抗渗检测在旋喷桩成桩28天后可进行桩体抗渗检测，抗渗检测采用钻孔压水法检测，即在桩体中先进行钻孔，钻孔达到试验预定深度后，采取压水检测计算出透水率（q=q/pl，q为试段内透水率，单位lu；q为压入流量，单位l/min；p为试段内全压力，单位mpa；l为试段长度)，再根据透水率计算出渗透系数，1lu相当于渗透系数1.3*10-5cm/s，根据要求渗透系数需达到10-6cm/s。 7结束语

通过本工程围护结构三重管高压旋喷桩的施工，成桩后对桩体的质量检测以及基坑开挖后围护结构的止水效果，得出三重管高压旋喷桩桩体成桩质量好，止水效果较好，基坑施工过程安全稳定。三重管高压旋喷桩施工工艺在长沙地区应用较少，该桩施工速度快，成桩直径大，适应地层能力强，质量稳定，随着长沙地铁的大量修建，将在类似工程中值得推广应用。 作者简介

范鹏翔，男，1978.2——，2002年8月参加工作，工程师，目前从事市政地铁施工技术管理。

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