三重管双高压旋喷桩在深基坑止水帷幕中的应用技术

摘要: 近几年在天津市地铁深基坑施工过程中，出现了不同程度的地连墙漏水事故。本文通过天津市红桥区某大型枢纽工程地铁站为实例，介绍地铁深基坑围护结构地连墙接缝处外侧采用三重管双高压旋喷桩为止水帷幕的施工工艺和质量保证措施，采取的技术、措施取得了较好的止水效果，在深基坑开挖过程中地连墙接缝达到不漏水，确保深基坑开挖的施工安全质量。

关键词:深基坑；旋喷桩；工艺；质量；措施；

Abstract: in recent years in tianjin metro deep foundation pit construction process, appear different degrees of land even wall slack accident. This article through the tianjin hongqiao district a large hub project subway station as an example, the metro deep foundation pit enclosure structure to even the lateral wall juncture place by using triple tubes double high pressure jet grouting pile so far water curtain the construction technology and quality assurance measures, some technical measures and achieved good effect of water stop, in deep foundation pit excavation process occurs, even wall juncture to not leak, ensure the safety of the deep foundation pit excavation construction quality.

Keywords: deep foundation pit; Jet grouting pile; Technology; Quality; The measure;

中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

天津市红桥区某大型地下交通枢纽工程，建筑面积1.4万m2，基坑深度最深29.6m，围护结构采用深50m厚1m地下连续墙,接头形式为工字钢，地连墙接缝处外侧采用三重管双高压旋喷桩为止水帷幕，每个接缝3根Φ800@500旋喷桩，长度为33m。

2、工程水文地质条件

根据工程岩土工程详细勘察报告，本区地层由上至下分为9层，①~③层土层厚度为1~3米，主要以杂填土和粉质粘土为主；③~⑤层主要以粉质粘土和粘土为主；⑤~⑦层土层主要以粉土和粉砂为主；⑦~⑨层主要以粉质粘土和粉砂为主。

同时场区地下水位在地表下0.4~1.5m范围内，地下水位较高，微承压水稳定埋深有两层，一层在地表以下20~30m之间，二层在37~42m之间，地连墙深入第二层微承压水隔水层，根据基坑深度主要关注⑥2⑥4层，其特点在该层以粉土、粉砂为主，存在于微承压水中，地连墙接缝易漏水涌砂，基底易产生涌砂和管涌等不利因素。

图1工程水文条件与开挖面相对关系

Fig.1 Foundation pit support and geological graph

3、三重管双高压旋喷桩设计

地连墙接缝外侧止水帷幕设计采用三重管双高压法进行高压旋喷桩的施工，三重管双高压旋喷注浆加固施工方法，其将包裹压缩空气的高压水流和包裹压缩空气的高压水泥浆流分别通过喷射器上、下部的喷嘴喷出，上部的高压水喷射流先对土体进行一次切割破碎，以下部的高压水泥浆喷射流再对土体进行二次扩大切割破碎，而且水、气同时作用于土体，增强了破坏土体的能力，之后水泥浆与土体搅拌混合形成止水加固桩体，止水加固效果较好。

图2三重管双高压旋喷桩施工原理图

Fig.2 Foundation pit support and geological graph

3.1、主要设计参数

根据本工程的地质特点，三重管双高压旋喷桩的主要设计参数如下：

表1 主要设计参数

Table 1 Indexes of protective mud

名称 项目 参数

高压水 压力/Mpa

流量/（L1/min） 30～36

75

压缩空气 压力/Mpa

流量/（m3/min） 0.4

3.0

水泥浆液 压力/Mpa

流量/（L/min）

水灰比 20～30

70

1：1

注浆管提升 提升速度/（cm/min）

旋转速度/（r/min） 8～10

4～6

根据试桩的检验成果来看，各项参数要根据地层的不同而改变，由于粉质粘土和粘土层中夹有大量粉土透镜体，储水量较高，水压在30Mpa左右，提升速度10cm/min，喷浆量70 L/min计算，每延米浆液用量为1050L。粉砂和粉土相对土体渗透性好，水压就要提高至35Mpa左右，提升速度8cm/min，喷浆量70 L/min计算，每延米浆液用量为800L，按1：1的水灰比，每延米水泥用量在0.664-0.888吨。

根据试桩成桩记录，绘制出了成桩深度与时间曲线如图2所示。

图3成桩深度与时间曲线图

Fig.3Curves of trenching depth and time

3.2、施工工艺

双高压喷射注浆的施工机具包括钻孔机械和喷射注浆设备两类。根据现场的工程地质条件，引孔采用HGY-300深型地质钻机成孔，造孔时岩芯管长度小于2.0m，喷浆采用三重管钻机。根据施工设备要求，具体施工工艺如下

施工工艺为：孔位放样钻机就位引孔钻进终孔移位旋喷机就位下旋喷管提管旋喷终孔移机

3.3施工步骤

3.3.1测量定位

高压旋喷桩施工在两墙幅接缝处进行施工。探明两幅墙接缝处具置，由地连墙接缝处，由中线往外左右各50cm，距离地连墙边外返40cm处，设置三根桩位。

3.3.2机具就位

缓慢移动至施工部位，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，钻杆应与地面垂直, 为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于50mm。3.3.3引孔钻进

从导墙顶板引孔至地面下35m。每一接缝处的旋喷桩先引一孔，接着在其相邻接缝处再同样引一孔，待前一接缝已引孔处施工完高压旋喷桩后再返回该接缝处引另一孔；以此重复施工。

钻孔过程保持钻孔垂直，钻孔垂直度偏差不得大于H/400。

3.3.4浆液制备

高压旋喷桩的浆液，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比1∶1，比重1.50～1.55。按设计水灰比计算出每罐投入的水泥及用水量，严格按计算出的水泥量及用水量投入。

浆液用量可根据下式确定：

式中 q――单位时间的喷射量

t――每根桩的喷射时间

β――损失系数，β=0.1～0.2

每延米喷射时间：

每延米水泥浆液用量：

水泥浆液密度：

每延米水泥浆液重量：

根据水灰比1:1得知，每延米水泥重量：

根据现场高压旋喷桩试验桩实际施工情况，确定每延米水泥量为800kg。

先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于5分钟，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。拌浆台设专人负责，固定拌浆操作程序，减少操作失误，并将配合比标牌挂在搅拌台醒目位置。喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。

3.3.5将浆液管放至设计底标高并开始旋喷注浆

当钻孔及浆液配置全部完成后，将注浆管放入到设计底标高深度，开启高压清水泵、高压注浆泵和空压机，检查各施工参数是否符合设计要求。开启提升装置，旋转并提升注浆管直至设计顶标高。提升过程中卸管后继续喷浆时复喷搭接长度不小于100mm，以确保旋喷桩质量。

3.3.6将注浆管提出地表清洗及移位

注浆完成后，将注浆管提出地表，及时清洗注浆管，避免水泥浆凝固后堵塞管路。将旋喷机移至下一桩位，重复以上步骤继续施工。

4、质量保证措施

三重管双高压旋喷桩的各种参数控制是整个施工的要点，为此我们采取了一些措施来保证三重管双高压旋喷桩的成桩质量，深基坑开挖施工的质量和安全。

4.1、现场检查不严

制定一套完整的质量和技术管理制度来加强现场管理，包括工作程序制度和检查、验收制度，严格执行施工质量“三检制”，施工过程中填写质量责任卡，确保每道工序的可追溯性，保证了施工过程中各工序的现场检查。

4.2、工作人员不认真、不规范

针对工人质量意识薄弱，对三重管双高压旋喷桩对深基坑施工的长远影响重要性认识不够，对旋喷桩施工的操作规程以及要求不清楚等诸多问题，我们成立了专门的培训小组，对操作人员进行现场培训,让操作人员认识到三重管双高压旋喷桩对后续施工的重要性，能够认真负责的按照设计要求施工。

4.3、钻头提升过快和旋喷压力过小

针对“钻头提升过快和旋喷压力过小”的现场施工控制问题。双高压旋喷桩施工前，首先现场做试验桩，28天后对试验桩钻芯取样，如其无侧限抗压强度满足设计值1.5MPa要求，则可开始施工。专人负责桩位的定位放样，钻孔前需要复核孔位，误差不大于50mm。

加强双高压旋喷桩的施工过程控制，严格执行双高压旋喷桩设计所给的水灰比、控制喷浆、搅拌提升速度及重复搅拌时的下沉和提升速度、旋喷压力等技术参数，并有专人抽检，做到每孔均有记录。

4.4、钻孔垂直度的影响

1）、安装钻机时应严格检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整，如不能调整到满足要求的立即清场更新能够满足施工要求深型地质钻机引孔机械。通过加强对旋喷机械的垂直度的控制，能够保证桩身位置的准确，加强止水效果。

2）、定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换;

3）、在软硬土层交界面，应低速低钻压钻进。发现钻孔偏斜，应及时回填黏土，冲平后再低速低钻压钻进;

4）、钻孔时必须有钻孔深度记录，技术人要核对注浆管深度和钻孔深度是否相符，钻孔的垂直度必须等于或小于设计要求。

通过对钻孔垂直度的控制，钻孔的垂直度得到了保证满足设计施工要求，为喷浆管的顺利下放提供了保证，从而保证了双高压旋喷桩的质量。

5、结论

通过对试成桩实验结果的分析，总结出了提高三重管双高压旋喷桩施工质量的施工技术，解决了深基坑地连墙接缝漏水问题，得出以下结论：

1）场地土层分布不同，各项参数要根据地层的不同而改变，土体中如果含水量偏大，如不及时调整参数由此造成桩体强度偏低且增长缓慢。

2）通过对施工人员的管理培训、机械的施工管控，提高施工工艺过程的管理，解决桩体完整性差和桩位偏差过大的问题，节约了再次复喷的费用。

3）在后续施工中，进一步巩固双高压旋喷桩的施工质量措施，持续保持工序质量责任制度，加强施工管理人员的质量意识，确保现场施工质量。

参考文献：

[1] 江正荣. 建筑地基与基础施工手册（第二版）. 北京：中国建筑工业出版社，2005

[2] 张永钧，叶书麟. 既有建筑物地基基础加固工程实例应用手册.北京:中国建筑工业出版社,2001.

[3] 北京市城乡建设委员会. GB50299-1999 地下铁道工程施工及验收规范[S]. 北京:中国标准出版社, 2003

[4] 夏明耀. 曾进伦. 地下工程设计施工手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1993

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。