高壓旋噴樁在地鐵通道施工的應(yīng)用

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【摘要】結(jié)合廣州地鐵3號(hào)線北延段11標(biāo)工程范圍內(nèi)的聯(lián)絡(luò)通道加固高壓旋噴樁施工工藝應(yīng)用情況，介紹高壓旋噴樁的噴漿配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、質(zhì)量檢測(cè)及控制等。

【關(guān)鍵詞】高壓旋噴樁；施工工藝；漿液配比；質(zhì)量檢測(cè)

1引言

高壓旋噴樁地基加固技術(shù)，是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20～30MPa的高壓漿液從噴嘴中噴射出來(lái)，沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)固結(jié)體。該技術(shù)應(yīng)用廣泛，具有施工方便、工藝簡(jiǎn)單、地基加固見(jiàn)效快、耐久性好、施工工期短且適合較為狹窄的施工場(chǎng)地等優(yōu)點(diǎn)[1]。利用該技術(shù)對(duì)聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行加固，可以提高并保持通道范圍的抗剪強(qiáng)度，重組土體結(jié)構(gòu)，改善土的變形性質(zhì)，減少沉降，通過(guò)固結(jié)原理和擠壓作用起到阻截地下水流、減少振動(dòng)、防止液化或流砂等作用，從而保證聯(lián)絡(luò)通道暗挖施工以及將該處作為盾構(gòu)機(jī)刀具檢查或換刀點(diǎn)的安全性。本文以廣州地鐵3號(hào)線北延段2號(hào)聯(lián)絡(luò)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(zhì)量檢測(cè)的方法，并進(jìn)行了初步的總結(jié)。

2工程概況

2.1設(shè)計(jì)情況。廣州地鐵3號(hào)線北延段2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道高壓旋噴加固施工具體設(shè)計(jì)情況如下：1）加固方式：采用準(zhǔn)600mm高壓旋噴樁加固，間距為縱橫450mm。經(jīng)注漿加固的土體應(yīng)有很好的均質(zhì)性、自立性，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1MPa。2）旋噴樁主要施工參數(shù)：鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)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(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工藝性試樁，數(shù)量不得小于2根；根據(jù)試樁試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整注漿壓力、水灰比等施工參數(shù)。3）旋噴樁的垂直偏差應(yīng)≤1%，樁位偏差應(yīng)≤50mm，成樁的直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。2.2地質(zhì)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(zhì)黏土、中粗砂、碎石等組成，大部分為欠壓實(shí)或稍壓實(shí)土質(zhì)，耕植土含植物根，平均標(biāo)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(shí)狀，平均標(biāo)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(shí)狀，平均標(biāo)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(zhì)黏土、黏土、粉土組成。平均標(biāo)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(zhì)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(chǎng)地布置。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)滿足“三通一平”的基本要求，安全防護(hù)措施到位[2]。機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前，對(duì)地下管線及地下障礙物進(jìn)行排查，并做出清晰的標(biāo)記，提前做好相應(yīng)的防護(hù)及保護(hù)措施。避免施工過(guò)程中發(fā)生破壞，產(chǎn)生不良影響和損失。3.2機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。進(jìn)場(chǎng)設(shè)備包括：SNC-H300高壓泥漿泵、工程地質(zhì)鉆機(jī)、BW-150泥漿泵、3m3電動(dòng)空壓機(jī)、ZCJ300泥漿攪拌機(jī)各2臺(tái)。施工單管旋噴樁時(shí)進(jìn)場(chǎng)2個(gè)單管，施工雙重管旋噴樁時(shí)進(jìn)場(chǎng)2個(gè)雙重管，施工三管旋噴樁時(shí)進(jìn)場(chǎng)2個(gè)三重管?，F(xiàn)場(chǎng)人員按照2班倒24h無(wú)間斷進(jìn)行配置，共配置4個(gè)班組。每個(gè)班組配備機(jī)長(zhǎng)1名，鉆機(jī)輔工2名，水泥漿攪拌工2名，高壓漿泵、空壓機(jī)及發(fā)電機(jī)管理員1人，共計(jì)6人。3.3噴漿配合比及施工參數(shù)的確定。本聯(lián)絡(luò)通道加固采用雙重管法施工，試樁前首先開(kāi)展試驗(yàn)室配比試配。結(jié)合地勘資料，采用地質(zhì)鉆機(jī)在施工現(xiàn)場(chǎng)選取有代表性的土樣制作水泥土試塊，并開(kāi)展相應(yīng)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)室配比試驗(yàn)，初步確定水泥用量分為220kg/m、240kg/m、260kg/m、280kg/m、300kg/m5個(gè)等級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)總共試樁5根。試樁結(jié)束后，項(xiàng)目分別對(duì)5根樁進(jìn)行了鉆芯取樣及28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，試樁檢測(cè)結(jié)果表明，水泥用量240kg/m即可滿足設(shè)計(jì)要求。針對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，項(xiàng)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(zhuǎn)速20r/min，噴嘴采用2×2.0mm。3.4施工流程。旋噴樁施工流程見(jiàn)圖1，具體流程如下所述：1）測(cè)量放線：根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)設(shè)定位出旋噴樁的位置，偏差應(yīng)≤50mm。2）設(shè)備安裝就位：將地質(zhì)鉆機(jī)移至設(shè)計(jì)位置，鉆頭對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)孔位。同時(shí)為保證鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度，鉆機(jī)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(jìn)行引孔，鉆孔直徑約150mm，鉆孔位置與設(shè)計(jì)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(yù)定深度。在插管的過(guò)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(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴射，邊旋轉(zhuǎn)、邊提升、邊噴射。

4質(zhì)量檢測(cè)方法

根據(jù)規(guī)范要求，采用鉆心法對(duì)旋噴樁成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，安排在成樁28d后實(shí)施[3]。本標(biāo)段2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道地表旋噴樁加固施工完成后，項(xiàng)目部組織第三方檢測(cè)單位進(jìn)行了抽芯檢測(cè)，由監(jiān)理工程師在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取了6根樁進(jìn)行抽芯，主要對(duì)水泥土膠結(jié)情況、樁長(zhǎng)、樁身完整性、連續(xù)性、均勻性、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及樁長(zhǎng)進(jìn)行了檢測(cè)。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，樁身的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及樁體完整性、連續(xù)性滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，但整體來(lái)看，靠近樁底的成樁質(zhì)量相對(duì)上部較差。

5影響成樁質(zhì)量的因素分析

5.1土的化學(xué)性質(zhì)加固范圍底部為黏土層，較為密實(shí)，影響高壓漿體切割效果，進(jìn)而影響成樁質(zhì)量，降低低旋噴樁的完整性及強(qiáng)度。從施工檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，在粉砂層以及細(xì)砂層中的樁體，強(qiáng)度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)要求值。而處在密實(shí)黏土層中的樁體，其強(qiáng)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(duì)鉆機(jī)操作、垂直度、漿液濃度、漿液壓力等參數(shù)要求較為嚴(yán)格，不當(dāng)?shù)牟僮鲗?duì)成樁質(zhì)量影響較大。

6注意事項(xiàng)

由于高壓旋噴樁施工工藝及施工設(shè)備等因素，施工過(guò)程中極易出現(xiàn)鉆桿墜落現(xiàn)象。當(dāng)施工盾構(gòu)線路范圍內(nèi)樁體時(shí)，應(yīng)特別注意避免發(fā)生鉆桿脫落，為盾構(gòu)施工帶來(lái)不必要的風(fēng)險(xiǎn)。如有鉆桿脫落情況發(fā)生，應(yīng)及時(shí)做好記錄并做好標(biāo)記，通知測(cè)量人員測(cè)量出鉆桿脫落位置的坐標(biāo)，以便進(jìn)一步處理。本次2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道施工過(guò)程中，出現(xiàn)鉆桿墜落情況1次，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員及時(shí)做好記錄并對(duì)落桿位置進(jìn)行了測(cè)量定位，待盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至既定位置時(shí)，項(xiàng)目部及時(shí)組織開(kāi)倉(cāng)并取出鉆桿，避免了盾構(gòu)刀盤(pán)設(shè)備的損傷。

7結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)本標(biāo)段2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道地表旋噴加固的施工，對(duì)雙管旋噴加固工藝有了初步了解，旋噴加固機(jī)械設(shè)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(jiǎn)單，但對(duì)參數(shù)要求較高，施工前首先要對(duì)加固地層進(jìn)行詳細(xì)勘察，并按照地層情況進(jìn)行參數(shù)控制。通過(guò)盾構(gòu)機(jī)在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)倉(cāng)檢查驗(yàn)證，高壓旋噴樁加固過(guò)的掌子面較為穩(wěn)定，滿足開(kāi)倉(cāng)情況下進(jìn)行換刀以及聯(lián)絡(luò)通道暗挖施工等工作要求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張力霆.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2002.

【2】王夢(mèng)恕.中國(guó)隧道及地下工程修建技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2010.

【3】JGJ79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

作者:孟凡杰 賈智科 單位:中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司