旋喷桩施工技术在地铁工程中的应用

1、    旋喷桩施工技术在地铁工程中的应用    摘要：长春地铁1号线解放大路站是长春市首座进行暗挖施工的地铁车站，长春市位于东北高寒地区，地下情况复杂，地下水位较浅，对地基加固和防渗水提出了更高的要求。旋喷桩施工技术较为成熟，但针对东北高寒地区地下工程旋喷桩加固土体及防渗水方面的效果，研究较少，本文就主要结合解放大路站的工程实例，针对旋喷桩在长春地铁建设中的应用效果方面做简要阐述。关键词：旋喷桩施工、加固机理、施工工艺、止水帷幕中图分类号：u457文献标识码： 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 前言旋喷桩施工技术，在20世纪70年代中期以后，在世界范围内得到很快的传播。20世纪80年代后，该法在我国的铁路工程、水利工程、港口工程中均有应用。旋喷桩在提高土体抗剪强度和抗压强度

5、；降低土体压缩性；改善透水性等方面效果显著，适用性也较强，经济上也较为合理。1 工程概况解放大路站位于人民大街与解放大路十字路口交汇处，为地铁1号线和2号线的换乘车站，1号线车站主体为岛式站台，主体长206.7m，采用一次扣拱暗挖逆作法施工，车站底板埋深为24.825.8m。2号线车站主体为侧式站台，主体长206.7m，采用6导洞pba工法施工，底板埋深25.927.9m。2号竖井及风道位于车站主体东北侧，竖井深29.88m，紧邻长春市露天游泳池，游泳池长72.5m，宽23m，深4-7m。场区地层由第四系全新统人工填土层、第四系中更新统冲洪积粘性土和砂土、白垩纪泥岩组成。工程地质及水文情况见图

6、1。现场勘查过程中，发现三层地下水，第一层为表层孔隙潜水，第二层为浅层承压水，均属于第四系松散岩类孔隙水。第三层为岩石裂缝水，属碎屑岩类裂隙水。综合地质实际情况，该工程设计采用高压三重管旋喷桩，旋喷桩ø600mm，有效长度17.7m，咬合20cm，形成止水屏障起到阻水止水的作用，对露天游泳池靠近竖井一侧土体进行加固止水，防止游泳池内水倒灌，威胁竖井施工安全。2 旋喷桩加固机理旋喷桩主要是桩土共同作用组成复合桩体，起到固结土体、阻水隔水的作用。高压喷射灌浆技术是以高压泵为动力源，在30mpa左右的高压力的作用下，通过钻机钻杆、喷嘴把配制好的浆液喷射到土体内，用高速射流（水、浆液或空气）

7、直接冲击、切割、破坏原土体，受到破坏、扰动后的土石料与同时灌注的水泥浆或其它浆液充分的掺搅混合、充填挤压、移动包裹，至凝结硬化，从而构成坚固的凝结体，成为结构较密实、强度较高、有足够防渗性能的构筑物，以满足工程需要的一种技术措施。当旋喷桩相互咬接后，便以同心圆形式在竖井周边形成封闭的垂直旋喷帷幕体，起到了防流沙、抗滑移、防渗透的作用，保证了竖井施工的安全。3 施工参数选择该工程设计采双排柱列式布设，单排桩有效直径d=0.60m，桩间距s=0.40m，咬合宽度为0.20m，其中钻孔深度为21.7m，成 图1 地质剖面示意图桩长度为17.7m，桩底落在第5层泥岩中，桩身28天无侧限抗压强度不小于1

8、.5mpa，沿竖井北侧和东侧布设。该工程的土质主要以粘土层和粗砂层为主，密实度有明显的差异。经三重管法对现场试桩，对成桩体开挖检查，依据检查结果，确定最佳旋喷桩施工参数如下：（1）水泥浆液水灰比采用1：1，水泥掺量330kg米。（2）旋喷压力控制在28-30mpa。（3）旋喷提升速度，根据施工经验宜为2040cmmin，现确定为25cmmin。（4）喷嘴直径选用28mm(两个)。表1：旋喷桩施工主要技术参数参考表项目 技术参数压缩空气 气压（mpa） 0.6.8气量（m3/min） 0.62.0水 压力（mpa） 20喷嘴直径mm 23.2水泥浆 压力（mpa） 20流量（l/min） 100

9、150水灰比 1:1提升速度（cm/min） 2040旋转速度（r/min） 1030浆量计算：以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算出浆量。计算公式为： q=(h/v)q(1+)式中 q浆量（m3）； h喷射长度（m）； q单位时间喷浆量（m3/min）；损失系数，通常0.10.2； v提升速度（m/min）。根据试桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量。4 施工工艺4.1该工程施工工艺流程如下：图2：高压旋喷桩施工工艺流程图图3三重管旋喷桩施工示意图4.2 施工工艺（1）场地平整进场前，先行管线调查，清除场地范围内地面以下2 米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同

10、时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。（2）桩位放样施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋桩标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用木桩钉紧，其误差不大于 2cm。（3）灰浆拌制和排污系统灰浆拌制系统主要设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、 灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。旋喷桩施工过程中将会产生1020%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土及时进行清理。（4）喷浆材料及制浆浆液采用p.o 42.5 普通硅酸盐水泥拌制，水灰比为 1：1，浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌

11、时间不小于 30s，一次搅拌使用时间亦控制在 4h 以内，在制浆过程中应随时测量浆液比重。（5）钻机就位钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆与桩位一致，偏差应在10mm 以内，钻孔垂直度误差小于1.5%。（6）引孔钻进把钻机移至钻孔位置，对准孔位用水平尺掌握机台水平，立轴垂直、垫牢机架、钻机的垂直度满足精度要求，经技术人员验测合格后方可开钻。（7）下喷射管下喷射管前，先在地面进行浆、气试喷，各项工艺参数符合设计要求后将喷射管下至设计深度，经现场质检人员检查认可后方可进行高喷灌浆施工。（8）喷射提升当喷射管下至设计深度，开始送入喷射浆液，按设计的提升方式及速度自下而上提升

12、，直至提升到设计的终喷高程。（9）回灌喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止，保证高喷防渗墙固结后墙顶标高，回灌浆液一般采用邻孔高喷冒浆静压充填。（10）记录对旋喷施工的每道工序，应安排专人负责，做好每道工序的记录，确保施工工序的数据可追溯性，记录内容应包括桩号、桩长、下管深度、开终喷深度及起止时间，接换管深度和时间、中断喷射的时间、深度和原因。5 质量保证措施（1）严格遵守建筑地基处理技术规范（jgj79-2002）等国家规范和设计图纸等质量要求，确保施工质量。（2）水泥采用p.o 42.5普通硅酸盐水泥，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后

13、才能投入使用。（3）钻机定位要准确，开钻前的钻点位与布孔之间的距离相差不得大于2cm。对施工全过程实施检查，检查钻机孔的准确性、垂直度、下钻深度。控制好旋喷桩钻头提升速度、旋喷压力，确保高压喷射中水泥浆和土体充分搅拌，固结体均匀。如发现钻机倾斜，则停机 找平后再开钻。钻进过程中，遇到异常情况及时查明原因，采取相应措施，钻孔结束后，由技术人员进行质量检查，合格后方可移位进行下一个孔的钻进。（4）浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥量等参数均以现场试桩情况为准。灰浆搅拌应均匀，并进行过滤。严格按照试桩时确定的配合比进行浆液拌合，及时进行流动度、粘度的检验，保证浆液质量。（5）旋喷施工一定要按程序

14、严格施工，喷浆过程应连续均匀。根据经验，冒浆量小于注浆量20 %30 % 为正常现象，超过30 % 或完全不冒浆时，应查明原因及时调整钻头旋转速度和提升速度。旋喷流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查密封性能；出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松散则视为正常现象，可适当进行复喷，复喷接桩时应加深 0.3 米重复喷射接桩，防止出现断桩；若系附近有空洞，则应不提升注浆管，继续注浆直至冒浆为止，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆至冒浆为止，或采用速凝浆液，使浆液在注浆管附近凝固。（6）技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数是否满足

15、设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。（7）配备备用发电机组。旋喷桩施工，进入旋喷作业则应连续施工。若施工过程中停电时间过长，则启用备用发电机，保证施工正常进行。6 质量检验6.1 旋喷桩施工技术标准表2：旋喷桩的施工技术要求见下表序号 项目名称 技术标准 检查方法1 钻孔垂直度允许偏差 1.5% 实测或经纬仪测钻杆，试验检验2 钻孔深度允许偏差 ±200mm 尺量3 钻孔位置允许偏差 20mm 尺量4 桩体直径允许偏差 50mm 开挖后尺量5 桩身中心允许偏差 0.2d 开挖桩顶下 500mm 处用尺量d 为设计桩径6 水泥浆液初凝时间 不超过20 小时 /7 水泥土强度 qu(28)2.0mpa 试验检验8 水灰比 1:1 试验检验6.2 检验效果1.高压三重管旋喷桩止水帷幕施工完后，通过对成桩体的随机抽样开挖检查，对桩体的外观固结整体性、均匀性、有效桩径、咬合尺寸检查，其中桩径为0.59-0.62m，咬合均大于0.20m，符合设计要求。2.通过对旋喷桩桩体钻孔取芯，送实验室进行必要实验研究，对取芯样品的密实度、结石的性质、浆液充填率及有期限的抗压强度实验，均符合要求。7 结束语竖井开挖后的实际工程现状：解放大路站2号竖井开挖至井底位置后，井壁四周无明水、无渗水，符合设计要求。另外，根据最终监控量测数据显示，竖井附近的长春市游