旋噴樁施工技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用

1、    旋噴樁施工技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用    摘要：長春地鐵1號線解放大路站是長春市首座進(jìn)行暗挖施工的地鐵車站，長春市位于東北高寒地區(qū)，地下情況復(fù)雜，地下水位較淺，對地基加固和防滲水提出了更高的要求。旋噴樁施工技術(shù)較為成熟，但針對東北高寒地區(qū)地下工程旋噴樁加固土體及防滲水方面的效果，研究較少，本文就主要結(jié)合解放大路站的工程實(shí)例，針對旋噴樁在長春地鐵建設(shè)中的應(yīng)用效果方面做簡要闡述。關(guān)鍵詞：旋噴樁施工、加固機(jī)理、施工工藝、止水帷幕中圖分類號：u457文獻(xiàn)標(biāo)識碼： aconstruction technology of rotary jet grouting

2、 piles in metro engineeringwanghui(china railway 18th bureau group co.ltd)abstract: the jiefang road station of changchun metro line 1 is the first underground excavation subway station of changchun. changchun city is located in the cold area of northeast, underground complex, water table light

3、er , put forward higher requirements on the foundation reinforcement and seepage water . churning pile technology is more mature, but for the northeast alpine region underground engineering rotary spraying pile effect of soil and water seepage , few studied. this paper combined with the liberation o

4、f the road station project examples, for the churning pile subway construction in changchun effect do a brief summary.key words: churning pilereinforcement mechanismconstruction technology waterproof curtain0 前言旋噴樁施工技術(shù)，在20世紀(jì)70年代中期以后，在世界范圍內(nèi)得到很快的傳播。20世紀(jì)80年代后，該法在我國的鐵路工程、水利工程、港口工程中均有應(yīng)用。旋噴樁在提高土體抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度

5、；降低土體壓縮性；改善透水性等方面效果顯著，適用性也較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)上也較為合理。1 工程概況解放大路站位于人民大街與解放大路十字路口交匯處，為地鐵1號線和2號線的換乘車站，1號線車站主體為島式站臺，主體長206.7m，采用一次扣拱暗挖逆作法施工，車站底板埋深為24.825.8m。2號線車站主體為側(cè)式站臺，主體長206.7m，采用6導(dǎo)洞pba工法施工，底板埋深25.927.9m。2號豎井及風(fēng)道位于車站主體東北側(cè)，豎井深29.88m，緊鄰長春市露天游泳池，游泳池長72.5m，寬23m，深4-7m。場區(qū)地層由第四系全新統(tǒng)人工填土層、第四系中更新統(tǒng)沖洪積粘性土和砂土、白堊紀(jì)泥巖組成。工程地質(zhì)及水文情況見圖

6、1?，F(xiàn)場勘查過程中，發(fā)現(xiàn)三層地下水，第一層為表層孔隙潛水，第二層為淺層承壓水，均屬于第四系松散巖類孔隙水。第三層為巖石裂縫水，屬碎屑巖類裂隙水。綜合地質(zhì)實(shí)際情況，該工程設(shè)計(jì)采用高壓三重管旋噴樁，旋噴樁ø600mm，有效長度17.7m，咬合20cm，形成止水屏障起到阻水止水的作用，對露天游泳池靠近豎井一側(cè)土體進(jìn)行加固止水，防止游泳池內(nèi)水倒灌，威脅豎井施工安全。2 旋噴樁加固機(jī)理旋噴樁主要是樁土共同作用組成復(fù)合樁體，起到固結(jié)土體、阻水隔水的作用。高壓噴射灌漿技術(shù)是以高壓泵為動力源，在30mpa左右的高壓力的作用下，通過鉆機(jī)鉆桿、噴嘴把配制好的漿液噴射到土體內(nèi)，用高速射流（水、漿液或空氣）

7、直接沖擊、切割、破壞原土體，受到破壞、擾動后的土石料與同時(shí)灌注的水泥漿或其它漿液充分的摻攪混合、充填擠壓、移動包裹，至凝結(jié)硬化，從而構(gòu)成堅(jiān)固的凝結(jié)體，成為結(jié)構(gòu)較密實(shí)、強(qiáng)度較高、有足夠防滲性能的構(gòu)筑物，以滿足工程需要的一種技術(shù)措施。當(dāng)旋噴樁相互咬接后，便以同心圓形式在豎井周邊形成封閉的垂直旋噴帷幕體，起到了防流沙、抗滑移、防滲透的作用，保證了豎井施工的安全。3 施工參數(shù)選擇該工程設(shè)計(jì)采雙排柱列式布設(shè)，單排樁有效直徑d=0.60m，樁間距s=0.40m，咬合寬度為0.20m，其中鉆孔深度為21.7m，成 圖1 地質(zhì)剖面示意圖樁長度為17.7m，樁底落在第5層泥巖中，樁身28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1

8、.5mpa，沿豎井北側(cè)和東側(cè)布設(shè)。該工程的土質(zhì)主要以粘土層和粗砂層為主，密實(shí)度有明顯的差異。經(jīng)三重管法對現(xiàn)場試樁，對成樁體開挖檢查，依據(jù)檢查結(jié)果，確定最佳旋噴樁施工參數(shù)如下：（1）水泥漿液水灰比采用1：1，水泥摻量330kg米。（2）旋噴壓力控制在28-30mpa。（3）旋噴提升速度，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)宜為2040cmmin，現(xiàn)確定為25cmmin。（4）噴嘴直徑選用28mm(兩個(gè))。表1：旋噴樁施工主要技術(shù)參數(shù)參考表項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù)壓縮空氣 氣壓（mpa） 0.6.8氣量（m3/min） 0.62.0水 壓力（mpa） 20噴嘴直徑mm 23.2水泥漿 壓力（mpa） 20流量（l/min） 100

9、150水灰比 1:1提升速度（cm/min） 2040旋轉(zhuǎn)速度（r/min） 1030漿量計(jì)算：以單位時(shí)間噴射的漿量及噴射持續(xù)時(shí)間，計(jì)算出漿量。計(jì)算公式為： q=(h/v)q(1+)式中 q漿量（m3）； h噴射長度（m）； q單位時(shí)間噴漿量（m3/min）；損失系數(shù)，通常0.10.2； v提升速度（m/min）。根據(jù)試樁參數(shù)計(jì)算所需的噴漿量，以確定水泥使用數(shù)量。4 施工工藝4.1該工程施工工藝流程如下：圖2：高壓旋噴樁施工工藝流程圖圖3三重管旋噴樁施工示意圖4.2 施工工藝（1）場地平整進(jìn)場前，先行管線調(diào)查，清除場地范圍內(nèi)地面以下2 米以內(nèi)的障礙物，不能清除的做好保護(hù)措施，然后整平、夯實(shí)；同

10、時(shí)合理布置施工機(jī)械、輸送管路和電力線路位置，確保施工場地的“三通一平”。（2）樁位放樣施工前用全站儀測定旋噴樁施工的控制點(diǎn)，埋樁標(biāo)記，經(jīng)過復(fù)測驗(yàn)線合格后，用鋼尺和測線實(shí)地布設(shè)樁位，并用木樁釘緊，其誤差不大于 2cm。（3）灰漿拌制和排污系統(tǒng)灰漿拌制系統(tǒng)主要設(shè)置在水泥附近，便于作業(yè)，主要由灰漿拌制設(shè)備、 灰漿儲存設(shè)備、灰漿輸送設(shè)備組成。旋噴樁施工過程中將會產(chǎn)生1020%的返漿量，將廢漿液引入沉淀池中，沉淀后的清水根據(jù)場地條件可進(jìn)行無公害排放。沉淀的泥土及時(shí)進(jìn)行清理。（4）噴漿材料及制漿漿液采用p.o 42.5 普通硅酸鹽水泥拌制，水灰比為 1：1，漿液用高速攪拌機(jī)攪制，拌制漿液必須連續(xù)均勻，攪拌

11、時(shí)間不小于 30s，一次攪拌使用時(shí)間亦控制在 4h 以內(nèi)，在制漿過程中應(yīng)隨時(shí)測量漿液比重。（5）鉆機(jī)就位鉆機(jī)就位后，對樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平、對中，調(diào)整樁機(jī)的垂直度，保證鉆桿與樁位一致，偏差應(yīng)在10mm 以內(nèi)，鉆孔垂直度誤差小于1.5%。（6）引孔鉆進(jìn)把鉆機(jī)移至鉆孔位置，對準(zhǔn)孔位用水平尺掌握機(jī)臺水平，立軸垂直、墊牢機(jī)架、鉆機(jī)的垂直度滿足精度要求，經(jīng)技術(shù)人員驗(yàn)測合格后方可開鉆。（7）下噴射管下噴射管前，先在地面進(jìn)行漿、氣試噴，各項(xiàng)工藝參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后將噴射管下至設(shè)計(jì)深度，經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)檢人員檢查認(rèn)可后方可進(jìn)行高噴灌漿施工。（8）噴射提升當(dāng)噴射管下至設(shè)計(jì)深度，開始送入噴射漿液，按設(shè)計(jì)的提升方式及速度自下而上提升

12、，直至提升到設(shè)計(jì)的終噴高程。（9）回灌噴射結(jié)束后，隨即在噴射孔內(nèi)進(jìn)行靜壓充填灌漿，直到漿面不再下沉為止，保證高噴防滲墻固結(jié)后墻頂標(biāo)高，回灌漿液一般采用鄰孔高噴冒漿靜壓充填。（10）記錄對旋噴施工的每道工序，應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)，做好每道工序的記錄，確保施工工序的數(shù)據(jù)可追溯性，記錄內(nèi)容應(yīng)包括樁號、樁長、下管深度、開終噴深度及起止時(shí)間，接換管深度和時(shí)間、中斷噴射的時(shí)間、深度和原因。5 質(zhì)量保證措施（1）嚴(yán)格遵守建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（jgj79-2002）等國家規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙等質(zhì)量要求，確保施工質(zhì)量。（2）水泥采用p.o 42.5普通硅酸鹽水泥，每批水泥進(jìn)場必須出具合格證明，并按每批次現(xiàn)場抽樣外檢，合格后

13、才能投入使用。（3）鉆機(jī)定位要準(zhǔn)確，開鉆前的鉆點(diǎn)位與布孔之間的距離相差不得大于2cm。對施工全過程實(shí)施檢查，檢查鉆機(jī)孔的準(zhǔn)確性、垂直度、下鉆深度?？刂坪眯龂姌躲@頭提升速度、旋噴壓力，確保高壓噴射中水泥漿和土體充分?jǐn)嚢?，固結(jié)體均勻。如發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)傾斜，則停機(jī) 找平后再開鉆。鉆進(jìn)過程中，遇到異常情況及時(shí)查明原因，采取相應(yīng)措施，鉆孔結(jié)束后，由技術(shù)人員進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格后方可移位進(jìn)行下一個(gè)孔的鉆進(jìn)。（4）漿液水灰比、漿液比重、每米樁體摻入水泥量等參數(shù)均以現(xiàn)場試樁情況為準(zhǔn)?；覞{攪拌應(yīng)均勻，并進(jìn)行過濾。嚴(yán)格按照試樁時(shí)確定的配合比進(jìn)行漿液拌合，及時(shí)進(jìn)行流動度、粘度的檢驗(yàn)，保證漿液質(zhì)量。（5）旋噴施工一定要按程序

14、嚴(yán)格施工，噴漿過程應(yīng)連續(xù)均勻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，冒漿量小于注漿量20 %30 % 為正?，F(xiàn)象，超過30 % 或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)查明原因及時(shí)調(diào)整鉆頭旋轉(zhuǎn)速度和提升速度。旋噴流量不變而壓力突然下降時(shí)，應(yīng)檢查各部位的泄漏情況，必要時(shí)拔出注漿管，檢查密封性能；出現(xiàn)不冒漿或斷續(xù)冒漿時(shí)，若系土質(zhì)松散則視為正?，F(xiàn)象，可適當(dāng)進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴接樁時(shí)應(yīng)加深 0.3 米重復(fù)噴射接樁，防止出現(xiàn)斷樁；若系附近有空洞，則應(yīng)不提升注漿管，繼續(xù)注漿直至冒漿為止，或拔出注漿管待漿液凝固后重新注漿至冒漿為止，或采用速凝漿液，使?jié){液在注漿管附近凝固。（6）技術(shù)人員必須時(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)是否滿足

15、設(shè)計(jì)要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理施工中的質(zhì)量隱患。（7）配備備用發(fā)電機(jī)組。旋噴樁施工，進(jìn)入旋噴作業(yè)則應(yīng)連續(xù)施工。若施工過程中停電時(shí)間過長，則啟用備用發(fā)電機(jī)，保證施工正常進(jìn)行。6 質(zhì)量檢驗(yàn)6.1 旋噴樁施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表2：旋噴樁的施工技術(shù)要求見下表序號 項(xiàng)目名稱 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 檢查方法1 鉆孔垂直度允許偏差 1.5% 實(shí)測或經(jīng)緯儀測鉆桿，試驗(yàn)檢驗(yàn)2 鉆孔深度允許偏差 ±200mm 尺量3 鉆孔位置允許偏差 20mm 尺量4 樁體直徑允許偏差 50mm 開挖后尺量5 樁身中心允許偏差 0.2d 開挖樁頂下 500mm 處用尺量d 為設(shè)計(jì)樁徑6 水泥漿液初凝時(shí)間 不超過20 小時(shí) /7 水泥土強(qiáng)度 qu(28)2.0mpa 試驗(yàn)檢驗(yàn)8 水灰比 1:1 試驗(yàn)檢驗(yàn)6.2 檢驗(yàn)效果1.高壓三重管旋噴樁止水帷幕施工完后，通過對成樁體的隨機(jī)抽樣開挖檢查，對樁體的外觀固結(jié)整體性、均勻性、有效樁徑、咬合尺寸檢查，其中樁徑為0.59-0.62m，咬合均大于0.20m，符合設(shè)計(jì)要求。2.通過對旋噴樁樁體鉆孔取芯，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行必要實(shí)驗(yàn)研究，對取芯樣品的密實(shí)度、結(jié)石的性質(zhì)、漿液充填率及有期限的抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，均符合要求。7 結(jié)束語豎井開挖后的實(shí)際工程現(xiàn)狀：解放大路站2號豎井開挖至井底位置后，井壁四周無明水、無滲水，符合設(shè)計(jì)要求。另外，根據(jù)最終監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示，豎井附近的長春市游