1前言
目前，在城市地鐵車站深基坑工程中，采用較多的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式主要是地下連續(xù)墻和樁，為保證深基坑開挖和主體施工過程中基坑不滲水，在施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)除需要保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身混凝土的止水效果的同時(shí)，更要保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的止水效果，三重管高壓旋噴樁近幾年來廣泛應(yīng)用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的止水。三重管高壓旋噴樁施工技術(shù)是用三層噴射管使高壓水和空氣同時(shí)橫向噴射，沖蝕切割地基土體，再借空氣和水的上升力把已破碎的余土漿托舉到地表排出，與此同時(shí)，另一個(gè)噴嘴將水泥漿以較低壓力噴射注入到被切割、攪拌的地基中，使水泥漿與土混合固結(jié)成樁，達(dá)到圍護(hù)結(jié)構(gòu)間止水的目的，適用于砂性土、粘土、人工填土、淤泥等軟弱地層中，三重管高壓旋噴樁具有設(shè)備簡單、操作方便、噴射壓力高、成樁直徑大、施工質(zhì)量穩(wěn)定、成本低及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
2工程概述
2.1工程設(shè)計(jì)概況
迎賓路口站處于長沙市東西向主干道五一大道與迎賓路丁字交叉路口處，車站采用直徑Φ1000＠1150mm鉆孔樁作為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)樁嵌固深度為4.0米，圍護(hù)樁間止水帷幕采用Φ800@1150mm三重管高壓旋噴樁，旋噴樁頂標(biāo)高與冠梁頂相平，旋噴樁底穿過強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)入中風(fēng)化層不小于1米，樁長為9.5-12米不等，共計(jì)521根旋噴樁，三重管高壓旋噴樁設(shè)計(jì)采用42.5R水泥，水灰比為1：1~1：1.5。三重管高壓旋噴樁與鉆孔樁位置見右圖示。
2.2基坑地質(zhì)概況
根據(jù)巖土層的成因類型、性質(zhì)、工程特征、風(fēng)化狀態(tài)等，結(jié)合長沙市軌道交通2號線一期工程初勘成果，本站點(diǎn)巖土層可劃分為4個(gè)大層（不含亞層），巖土分層敘述如下：
?。?）素填土層：主要由粘性土混25%～30%中粗砂、礫石等組成，平均厚2.35m頂面埋深0～3.5m處。
?。?）粉質(zhì)粘土層：一般呈硬塑狀態(tài)，具網(wǎng)紋狀結(jié)構(gòu)，一般自上而下其強(qiáng)度逐漸降低，局部上部呈堅(jiān)硬狀態(tài)，具中等干強(qiáng)度及中等韌性。平均厚2.27m，頂面埋深1.10～7.10m。
?。?）卵石層：不均勻含砂、礫石及粘性土約10%～30%，分選性較差，級配良好，卵石粒徑為2～5cm，最大可達(dá)12cm。平均厚1.04m，頂面頂面埋深2.80～8.30m。
?。?）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層：泥質(zhì)膠結(jié)，巖石組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，但原巖結(jié)構(gòu)清晰，巖石風(fēng)化節(jié)理裂隙很發(fā)育，平均厚1.56m，頂面埋深5.80～12.00m。
（5）中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層：泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育且密閉，頂面埋深6.60～11.00m。
2.3地下水情況
根據(jù)地下水的賦存條件，站內(nèi)地下水主要有兩種類型：一是松散土層孔隙水，二是基巖裂隙水。根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》各鉆孔中潛水位初見水位埋深7.35～10.80m，相當(dāng)標(biāo)高為33.22～35.76m；潛水穩(wěn)定水位埋深2.92～7.71m，相當(dāng)標(biāo)高為37.53～39.42m；基巖裂隙水穩(wěn)定水位埋深為7.98～8.95m，相當(dāng)標(biāo)高36.06～37.01m。
3施工準(zhǔn)備
3.1開工前做好三通一平工作，開挖好排漿溝，確保施工中廢棄的漿液排入排漿溝中，不污染施工場地。
3.2施工前對周邊地下管線及障礙物進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)有管線和障礙物的地方，要先期進(jìn)行遷改和排除，確保旋噴樁施工正常進(jìn)行，避免對地下管線的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。
3.3三重管高壓旋噴樁施工選用機(jī)械為：引孔鉆機(jī)采用HY-110，鉆孔孔徑110mm，三重管高壓旋噴機(jī)采用TY-301型，空壓機(jī)采用XK06-010，3m3/min，制漿機(jī)HJ-400，泥漿泵BW-150等。
3.4一套施工設(shè)備設(shè)置兩個(gè)施工班組，即引孔班組和旋噴成樁班組，引孔班3人組成，旋噴成樁班4人，技術(shù)員及記錄員1人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)1人，機(jī)械維修工1人，共計(jì)10人。施工效率為100-120米/臺班。
3.5三重管高壓旋噴樁施工使用的材料主要為水泥和外加劑。施工前將水泥和外加劑購置入場地，水泥和外加劑存放時(shí)保證不受潮，底部懸空30~50cm，頂部覆蓋防水布或直接存放在庫房。
4三重管高壓旋噴樁施工工藝
4.1施工流程
場地平整、測量定位→鉆機(jī)就位→鉆孔、成孔→插管→制備水泥漿，旋噴提升→拔管、沖洗→移至下一樁位。
4.1.1場地平整、測量定位
旋噴樁樁中心坐標(biāo)計(jì)算根據(jù)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸、旋噴樁與旋挖鉆孔樁、主體結(jié)構(gòu)的相對位置，施工誤差，計(jì)算出每根旋噴樁中心坐標(biāo)，根據(jù)旋噴樁坐標(biāo)和已知控制點(diǎn)，利用全站儀測量放樣，并布設(shè)好護(hù)樁。根據(jù)樁位位置進(jìn)行路面破除和場地平整。施工時(shí)采用間隔施工，待相鄰樁體強(qiáng)度符合要求后再進(jìn)行施工。
4.1.2引孔鉆機(jī)就位
安置引孔鉆機(jī)，使鉆桿頭對準(zhǔn)測設(shè)好的孔位中心，并作水平校正，使鉆桿軸線垂直對準(zhǔn)鉆孔中心位置，鉆孔大小為110mm，并使鉆機(jī)保持平衡不傾倒，鉆桿垂直度誤差控制在1%內(nèi)。
4.1.3鉆孔、成孔
鉆孔在鉆進(jìn)過程中，確保鉆孔垂直度，對深度范圍內(nèi)土層、巖層與設(shè)計(jì)地層地質(zhì)資料進(jìn)行對比，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，進(jìn)入中風(fēng)化層不小于1米后，停止鉆進(jìn)，進(jìn)行成孔檢測，成孔長度通過鉆機(jī)鉆桿量取或?qū)@桿提出來后用測繩測量，并檢查成孔的垂直度。達(dá)到設(shè)計(jì)鉆孔深度地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)不相符時(shí)，申請?jiān)O(shè)計(jì)代表來現(xiàn)場確認(rèn)，改變相應(yīng)方案。
4.1.4插管
鉆孔結(jié)束檢測合格后進(jìn)行插管，插管為插入旋噴機(jī)的三重旋噴管。三重旋噴管直徑為9cm，旋噴管插入孔底預(yù)定深度。插管過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，邊射水、邊插管，水壓力不超過1MPa。插管前要進(jìn)行試噴，檢查機(jī)械及管路運(yùn)行情況，并調(diào)整噴射方向。
4.1.5制漿
水泥漿的制備根據(jù)設(shè)計(jì)要求的水灰比1：1~1：1.5進(jìn)行配置，先加水，后加水泥，開動(dòng)攪漿機(jī)拌和90s~120s，將漿液流入過濾篩進(jìn)行過濾，存放入儲漿桶，水泥漿制備完到用完靜置時(shí)間不能超過4小時(shí)?？卓诨貪{不宜回收再利用。漿液制備好后對漿液進(jìn)行檢測，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后再允許使用。
4.1.6噴射作業(yè)
噴管插到預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行旋噴噴射作業(yè)。噴射作業(yè)參數(shù)通過提前試樁進(jìn)行確定，試樁確定的施工參數(shù)按照下表進(jìn)行，值班技術(shù)人員時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)，并且隨時(shí)做好記錄。漿液從孔底冒出地面后開始提升鉆桿，邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn)、邊提升，待第一根鉆桿完全提出地面后，停漿，迅速拆桿，恢復(fù)噴漿，至旋噴壓力后重新提升鉆桿；提升至樁頂標(biāo)高時(shí)繼續(xù)采用低壓噴漿1-2min。旋噴結(jié)束后先停風(fēng)、停水，繼續(xù)用低壓漿液注漿，待漿液返回孔口方停漿，提出鉆桿。
4.1.7沖洗
旋噴結(jié)束后把漿液換成水，在地面噴射，將泥漿泵、注漿管內(nèi)的漿液全部排出；并將噴嘴等機(jī)具沖洗干凈；將旋噴機(jī)移至新位置作業(yè)。
5旋噴樁噴射工藝控制措施及注意事項(xiàng)
5.1噴射深層長樁：按地質(zhì)剖面圖及地下水等資料，在不同深度，針對不同地層土質(zhì)情況，選用合適的旋噴參數(shù)，以確保均勻密實(shí)。對深層硬土，一般采用增加壓力和流量或適當(dāng)降低旋轉(zhuǎn)和提升速度等方法。
5.2重復(fù)噴射：漿液噴射不足影響固結(jié)質(zhì)量時(shí)或工程要求較大的直徑時(shí)進(jìn)行重復(fù)噴射。
5.3串漿、竄漿處理：噴射漿過程中遇到有串漿和竄漿時(shí)，要查明原因采取以下措施處理：
5.3.1降低噴射壓力，更換小孔徑噴嘴，減小成樁直徑。
5.3.2添加或加大速凝劑、早強(qiáng)劑等，加快旋噴樁凝固成樁。
5.3.3地下有空洞導(dǎo)致竄漿時(shí)，探明空洞大小，空洞不大的，采用漿液噴射填充，空洞大或與附近管線連通時(shí)要將空洞進(jìn)行堵漏后再進(jìn)行噴射施工，防止?jié){液流入市政管網(wǎng)。
5.4回漿處理：回漿（內(nèi)含土粒、水及漿液）量小于注漿量20%為正?，F(xiàn)象，超過或不冒時(shí)，查明原因并采取相應(yīng)措施：地層中空隙大不回漿時(shí)，增大注漿量，降低提升和旋轉(zhuǎn)速度，提高噴射壓力，更換大孔徑噴嘴；回漿量過大時(shí)，通過調(diào)節(jié)噴射壓力和注漿量，改小孔徑噴嘴，減小注漿量，加快提升和旋轉(zhuǎn)速度，以減少回漿量。
5.5注意事項(xiàng)
5.5.1旋噴前檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，注漿管及噴嘴內(nèi)無雜物，接頭密封圈良好。
5.5.2鉆孔或旋噴中鉆機(jī)的垂直度控制在1%以內(nèi)，施工過程中和鉆機(jī)成孔后用線錘測量鉆桿垂直度，鉆進(jìn)過程中垂直度偏差大時(shí)，要停機(jī)進(jìn)行鉆桿垂直度的調(diào)整，始終保持鉆桿垂直度偏差在1%以內(nèi)，以此保證鉆孔的垂直度。
5.5.3噴射施工過程中出現(xiàn)故障時(shí)，需泄壓后再進(jìn)行拆除檢修。施工過程中施工人員離噴漿管需有一定安全距離。
5.5.4噴射時(shí)安排專人做好各施工壓力參數(shù)、流量、回漿量、材料用量等的記錄工作，并按要求逐項(xiàng)記錄。
5.5.5施工過程中嚴(yán)格控制噴漿壓力和提升速度，防止出現(xiàn)縮徑和斷樁。
5.5.6在噴射時(shí)出現(xiàn)堵塞噴嘴的情況，應(yīng)及時(shí)換上備用鉆頭進(jìn)行噴射作業(yè)。在施工完每根樁后，應(yīng)立即用水將鉆桿、泵及膠管等清洗干凈防止?jié){液凝結(jié)后堵塞管道，造成再次噴射時(shí)管道內(nèi)壓力驟增而發(fā)生意外。
5.5.7在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或大量冒漿等異常情況時(shí)，應(yīng)查明原因及時(shí)采取措施，處理完故障后，接樁時(shí)應(yīng)從停噴點(diǎn)以下1.0m處重新開始噴射。
5.5.8通過不同地層的分界位置時(shí)，對此位置上、下各0.5m的高度范圍復(fù)噴一次以確保質(zhì)量。
5.5.9所用材料在有效期內(nèi)，漿液水灰比嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定，旋噴中防止水泥漿沉淀。
6樁體質(zhì)量檢測
根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，旋噴樁成樁后進(jìn)行樁體直徑、完整性和抗?jié)B性能檢測。
6.1樁體直徑檢測
旋噴樁成樁7天后進(jìn)行樁體直徑檢測，檢測時(shí)，將樁體頂部1米左右的樁體剝離出來后，采用尺量的辦法，測量樁體直徑。要求樁體直徑不小于設(shè)計(jì)值800mm。
6.2樁體完整性檢測
旋噴樁樁體完整性檢測在旋噴樁成樁不少于28天后進(jìn)行樁體完整性檢測，樁體完整性檢測采用鉆芯取樣檢測，檢測數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的2%，且不得小于3根。
6.3樁體抗?jié)B檢測
旋噴樁抗?jié)B檢測在旋噴樁成樁28天后可進(jìn)行樁體抗?jié)B檢測，抗?jié)B檢測采用鉆孔壓水法檢測，即在樁體中先進(jìn)行鉆孔，鉆孔達(dá)到試驗(yàn)預(yù)定深度后，采取壓水檢測計(jì)算出透水率（q=Q/PL，q為試段內(nèi)透水率，單位lu；Q為壓入流量，單位L/min；P為試段內(nèi)全壓力，單位MPa；L為試段長度)，再根據(jù)透水率計(jì)算出滲透系數(shù)，1lu相當(dāng)于滲透系數(shù)1.3*10-5cm/s，根據(jù)要求滲透系數(shù)需達(dá)到10-6cm/s。
7結(jié)束語
通過本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)三重管高壓旋噴樁的施工，成樁后對樁體的質(zhì)量檢測以及基坑開挖后圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水效果，得出三重管高壓旋噴樁樁體成樁質(zhì)量好，止水效果較好，基坑施工過程安全穩(wěn)定。三重管高壓旋噴樁施工工藝在長沙地區(qū)應(yīng)用較少，該樁施工速度快，成樁直徑大，適應(yīng)地層能力強(qiáng)，質(zhì)量穩(wěn)定，隨著長沙地鐵的大量修建，將在類似工程中值得推廣應(yīng)用。
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