盾构始发井高压喷射注浆施工技术

【摘要】：主要介绍了广州西江引水工程盾构始发井施工中，采用三重管旋喷桩对基底饱和砂层进行止水加固的成功实例。

【关键词】：高压喷射注浆；地基加固；

[Abstract]: This article mainly introduces the construction starting well Guangzhou Xijiang River Water Diversion Project shield, with the three tube rotating grouting pile on the basis of successful example of water saturated sand consolidation.

Keyword]: high pressure jet grouting; foundation reinforcement;

中图分类号：TU74文献标识码： 文章编号：

1工程概况

本工程为广州市西江引水工程（佛山—环官窑立交段）盾构二标段，盾构隧洞全长1720m。盾构始发井基坑外包尺寸（含围护结构）48.2m×17.2m，开挖深度约为15.62m～16.12m。采用地下连续墙和三道钢筋混凝土支撑联合支护体系。由于基底位于饱和砂层，连续墙嵌固深度取计算深度9.8m。为防止基底突涌，基底采用Φ800@600×600三重管旋喷桩止水封底，并采用1200×1200mm间距的袖阀管进行压力注浆补强，加固深度为基底以下9.8m。

盾构始发井井身从上往下依次穿过：1、松~稍密状人工填土层；2、可塑状粉质粘土、粘土层；3、饱和，流塑～软塑状淤泥、淤泥质砂及淤泥质土；4、饱和，松散～稍密状粉砂、粉细砂；5、饱和，稍密～中密状粉砂、细砂；6、饱和、中密细砂层、中砂层、粗砂层、卵石层等。基底主要位于4、饱和，松散～稍密状粉砂、粉细砂和5、饱和，稍密～中密状粉砂、细砂。该地段地下水丰富，主要为赋存于第四系各地层中的潜水类型，地下水位平均埋深0.6m。

基底砂层密实度较差，富水性较强，涌水量较大，砂粒极易随地下水一起涌出，发生坍塌，造成基坑的失稳、地面的沉陷。

2旋喷桩施工

2.1加固体直径的设定

加固体直径与土质、施工方法等有密切关系，主要根据以往的试验和工程实例加以类比确定。考虑施工不确定因素，难以保证止水效果，确定采用三重管旋喷注浆，加固体直径80 cm，周边咬合，咬合宽度20 cm，采用梅花型布置，间距0.6m×0.6m。

2.2 硬化剂用量的确定

水泥浆液的用量按下式计算

Q=1/4πD2H*α（1+β）式中

Q—硬化剂的用量，m3；

D—设计的加固直径，m；

H—设计桩长，m；

α—混合系数，α=1.1~1.3，与加固直径和土质有关；

β—作业损失系数。

设计旋喷桩直径D=80cm，作业损失系数β按10%计算，可得单位长度旋喷桩水泥浆用量为607~718L/m。

Q=1/4*3.14×0.82×1×(1.1~1.3)×1.1=0.607m3/m~0.718m3/m

为加快硬化剂的硬化速度，加入2%水玻璃（30Be°水玻璃，用量为水泥量的2%）。

2.3旋喷桩施工

盾构始发井基坑围护结构净尺寸46.2m×15.2m,开挖深度15.62m～16.12m。为了保证止水效果，旋喷桩梅花形满布基坑，单排77或78根，26排共计2015根，其中基底中心区域39根为试桩。旋喷桩桩径为800mm，桩中心距为600mm，梅花形布置，桩与桩相互咬合200mm。施工区域经过平整后，地面标高4.0m，则孔深为25.82m/26.32m，实桩长均为9.8m，空桩长16.02m/16.52，共计26排。 平面布置如图1所示。

旋喷材料为复合硅酸盐水泥，水泥强度等级为32.5R，水灰比1:1，添加水泥质量2%的水玻璃作速凝剂，浆液宜在旋喷前1h以内搅拌。

图1基底旋喷桩平面布置示意图

2.4旋喷桩施工技术要点和注意事项

a钻机或旋喷机就位时机座要平稳，主轴或转盘要与孔位对齐，倾角与设计误差不大于0.5°。

b喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计的要求。管路系统的密封圈必须良好，管通道和喷嘴内不得有杂物。

c喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应在设计桩顶标高的基础上适当提高桩顶标高，一般为0.5m.

d在喷射注浆过程中，应观察冒浆情况，了解土层情况，以及喷射注浆的大致效果和喷射注浆的参数是否合理。冒浆应大于高压水的喷射量，但其超过量应小于注浆量的20%。

e对冒浆应妥善处理，及时清理沉淀的泥渣。

f相邻两桩施工间隔时间不小于48h，间距应不小于2m。

h施工中应如实记录高压喷射注浆的各项参数及出现的异常现象，双重管旋喷注浆施工参数见表1。

表1三重管旋喷注浆参数表

2.5 旋喷桩施工质量检验

成桩质量检验在喷射注浆结束28d后进行，可以采用开挖检查、钻孔取芯等方法进行检验。设计要求：加固后的地层应有良好的均匀性和止水性，28天无侧限抗压强度不得小于2Mpa，渗透系数≤1.0×10-7cm/s。

实际开挖检查旋喷桩防渗效果明显，未见渗漏水。固结体的垂直度、形状符合设计要求，钻孔取芯并将桩芯做成标准试块进行室内物理、力学性能试验，符合设计要求。基底开挖效果良好。

3结束语

1 在饱和砂层地基中采用三重管法进行高压喷射注浆加固施工，通过对地层进行加固和止水，提高了土体抗渗性能和抗剪切能力，从而达到有效控制基底渗流，保证施工安全的目的。

2 地层用高压喷射注浆提高了基底承载力，减少了基底固结沉降量。

3 喷射注浆法加固地基优点突出，可广泛适用于淤泥、软弱黏性土、砂土等多种土质，采用价格便宜的水泥作为主要硬化剂，加固体的强度较高，根据土质不同，加固体的强度可为0.5～10MPa，能有效地节约工程费用，有较大的推广使用价值。