高壓旋噴樁在地鐵通道施工的應用

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【摘要】結合廣州地鐵3號線北延段11標工程范圍內的聯(lián)絡通道加固高壓旋噴樁施工工藝應用情況，介紹高壓旋噴樁的噴漿配合比設計、施工工藝、質量檢測及控制等。

【關鍵詞】高壓旋噴樁；施工工藝；漿液配比；質量檢測

1引言

高壓旋噴樁地基加固技術，是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆至土層的預定位置后，以高壓設備使?jié){液或水成為20～30MPa的高壓漿液從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時鉆桿以一定速度向上提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個固結體。該技術應用廣泛，具有施工方便、工藝簡單、地基加固見效快、耐久性好、施工工期短且適合較為狹窄的施工場地等優(yōu)點[1]。利用該技術對聯(lián)絡通道進行加固，可以提高并保持通道范圍的抗剪強度，重組土體結構，改善土的變形性質，減少沉降，通過固結原理和擠壓作用起到阻截地下水流、減少振動、防止液化或流砂等作用，從而保證聯(lián)絡通道暗挖施工以及將該處作為盾構機刀具檢查或換刀點的安全性。本文以廣州地鐵3號線北延段2號聯(lián)絡通道高壓旋噴加固施工為例，主要介紹高壓旋噴樁的施工工藝、參數(shù)確定以及質量檢測的方法，并進行了初步的總結。

2工程概況

2.1設計情況。廣州地鐵3號線北延段2號聯(lián)絡通道高壓旋噴加固施工具體設計情況如下：1）加固方式：采用準600mm高壓旋噴樁加固，間距為縱橫450mm。經注漿加固的土體應有很好的均質性、自立性，無側限抗壓強度為1MPa。2）旋噴樁主要施工參數(shù)：鉆機旋轉速度10～20r/min，提升速度10～20cm/min；水泥漿水灰比1∶1，注漿壓力20～30MPa，水泥漿排量70～100L/min；旋噴樁施工前應根據(jù)設計要求進行工藝性試樁，數(shù)量不得小于2根；根據(jù)試樁試驗結果調整注漿壓力、水灰比等施工參數(shù)。3）旋噴樁的垂直偏差應≤1%，樁位偏差應≤50mm，成樁的直徑和樁長不得小于設計值。2.2地質情況。加固樁自上而下穿越地層依次為：1）人工填土層，主要由粉質黏土、中粗砂、碎石等組成，大部分為欠壓實或稍壓實土質，耕植土含植物根，平均標貫為11擊。該層分布廣泛，平均厚度約2.25m。2）<3-2>沖積—洪積中粗砂層（Q4al+pl）主要由中砂、粗砂組成。局部為圓礫、卵石，呈稍密～中密狀，局部為松散狀或密實狀，平均標貫17擊。本層分布較廣泛，平均厚度2.95m。3）<3-3>沖積—洪積礫砂層（Q4al+pl）：主要由礫砂組成。局部為圓礫、卵石，呈稍密～中密狀，局部為松散狀或密實狀，平均標貫18擊。本層分布較廣泛，平均厚度3.73m。4）<4-1>沖積—洪積土層（Q4al+pl）：主要由粉質黏土、黏土、粉土組成。平均標貫15擊。本層分布廣泛，平均層厚3.96m。5）<5-1>可塑狀碎屑巖殘積土層：本層為粉質黏土、黏土，呈可塑狀，組成物主要為黏粒、粉粒。

3施工工藝

3.1場地布置。施工現(xiàn)場應滿足“三通一平”的基本要求，安全防護措施到位[2]。機械設備進場前，對地下管線及地下障礙物進行排查，并做出清晰的標記，提前做好相應的防護及保護措施。避免施工過程中發(fā)生破壞，產生不良影響和損失。3.2機械設備進場。進場設備包括：SNC-H300高壓泥漿泵、工程地質鉆機、BW-150泥漿泵、3m3電動空壓機、ZCJ300泥漿攪拌機各2臺。施工單管旋噴樁時進場2個單管，施工雙重管旋噴樁時進場2個雙重管，施工三管旋噴樁時進場2個三重管。現(xiàn)場人員按照2班倒24h無間斷進行配置，共配置4個班組。每個班組配備機長1名，鉆機輔工2名，水泥漿攪拌工2名，高壓漿泵、空壓機及發(fā)電機管理員1人，共計6人。3.3噴漿配合比及施工參數(shù)的確定。本聯(lián)絡通道加固采用雙重管法施工，試樁前首先開展試驗室配比試配。結合地勘資料，采用地質鉆機在施工現(xiàn)場選取有代表性的土樣制作水泥土試塊，并開展相應試驗。根據(jù)試驗室配比試驗，初步確定水泥用量分為220kg/m、240kg/m、260kg/m、280kg/m、300kg/m5個等級，現(xiàn)場總共試樁5根。試樁結束后，項目分別對5根樁進行了鉆芯取樣及28d無側限抗壓強度測試，試樁檢測結果表明，水泥用量240kg/m即可滿足設計要求。針對試驗結果，項目最終確定工藝參數(shù)如下：水灰比1∶1，每延米旋噴樁使用P•O42.5普通硅酸鹽水泥260kg，空氣壓力0.7MPa，注漿泵壓力23～26MPa，噴漿量90～100L/min，鉆桿提升速度10～20cm/min，轉速20r/min，噴嘴采用2×2.0mm。3.4施工流程。旋噴樁施工流程見圖1，具體流程如下所述：1）測量放線：根據(jù)設計施工圖現(xiàn)場精確測設定位出旋噴樁的位置，偏差應≤50mm。2）設備安裝就位：將地質鉆機移至設計位置，鉆頭對準設計孔位。同時為保證鉆孔達到設計要求的垂直度，鉆機就位后，采用吊錘法校正鉆桿垂直度，確保鉆桿的傾斜度≤1.0％。3）引孔：首先采用巖心管進行引孔，鉆孔直徑約150mm，鉆孔位置與設計位置偏差需≤50mm。4）插管：引孔完畢，拔出巖芯管，并換上旋噴管插入預定深度。在插管的過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般≤1MPa。5）噴射注漿：旋噴管插到預定深度后，由下而上進行噴射，邊旋轉、邊提升、邊噴射。

4質量檢測方法

根據(jù)規(guī)范要求，采用鉆心法對旋噴樁成樁質量進行檢測，安排在成樁28d后實施[3]。本標段2號聯(lián)絡通道地表旋噴樁加固施工完成后，項目部組織第三方檢測單位進行了抽芯檢測，由監(jiān)理工程師在現(xiàn)場隨機抽取了6根樁進行抽芯，主要對水泥土膠結情況、樁長、樁身完整性、連續(xù)性、均勻性、無側限抗壓強度及樁長進行了檢測。從檢測結果來看，樁身的無側限抗壓強度及樁體完整性、連續(xù)性滿足設計及規(guī)范要求，但整體來看，靠近樁底的成樁質量相對上部較差。

5影響成樁質量的因素分析

5.1土的化學性質加固范圍底部為黏土層，較為密實，影響高壓漿體切割效果，進而影響成樁質量，降低低旋噴樁的完整性及強度。從施工檢測結果來看，在粉砂層以及細砂層中的樁體，強度遠高于設計要求值。而處在密實黏土層中的樁體，其強度普遍較低，成樁難度偏大。5.2操作誤差較大因旋噴樁施工對鉆機操作、垂直度、漿液濃度、漿液壓力等參數(shù)要求較為嚴格，不當?shù)牟僮鲗Τ蓸顿|量影響較大。

6注意事項

由于高壓旋噴樁施工工藝及施工設備等因素，施工過程中極易出現(xiàn)鉆桿墜落現(xiàn)象。當施工盾構線路范圍內樁體時，應特別注意避免發(fā)生鉆桿脫落，為盾構施工帶來不必要的風險。如有鉆桿脫落情況發(fā)生，應及時做好記錄并做好標記，通知測量人員測量出鉆桿脫落位置的坐標，以便進一步處理。本次2號聯(lián)絡通道施工過程中，出現(xiàn)鉆桿墜落情況1次，現(xiàn)場技術人員及時做好記錄并對落桿位置進行了測量定位，待盾構機掘進至既定位置時，項目部及時組織開倉并取出鉆桿，避免了盾構刀盤設備的損傷。

7結語

經過本標段2號聯(lián)絡通道地表旋噴加固的施工，對雙管旋噴加固工藝有了初步了解，旋噴加固機械設備較為輕便，適合較為狹窄的施工環(huán)境。旋噴樁施工工藝較為簡單，但對參數(shù)要求較高，施工前首先要對加固地層進行詳細勘察，并按照地層情況進行參數(shù)控制。通過盾構機在聯(lián)絡通道開倉檢查驗證，高壓旋噴樁加固過的掌子面較為穩(wěn)定，滿足開倉情況下進行換刀以及聯(lián)絡通道暗挖施工等工作要求。

【參考文獻】

【1】張力霆.土力學與地基基礎[M].北京：高等教育出版社，2002.

【2】王夢恕.中國隧道及地下工程修建技術[M].北京：人民交通出版社，2010.

【3】JGJ79—2012建筑地基處理技術規(guī)范[S].

作者:孟凡杰 賈智科 單位:中國港灣工程有限責任公司