某客运专线车站旋喷法地基加固监控要点

***客运专线***站地基加固技术浅析摘要：***客运专线深圳***站为我国第一座大型的客运专线地下车站。为确保车站基坑施工过程中周边建筑物的安全，为了防止基坑施工对周边高层建筑的影响，应采取地基加固措施，减少基抗施工引起的水土流失，为今后工程的设计与施工和周边建筑物的安全控制提供了参考依据。关键词：地下车站；旋喷法加固地基；施工工艺；控制措施1、工程概况***客运专线深圳***站基坑的深度和宽度位居国内前列，基坑周边高层林立且距离基坑较近。该车站设计起点里程为DKlll+025.81，设计终点里程为DKll2+215.81，总长1190m，最宽处为81.34m。车站两侧高层及超高层建筑众多：东侧为***中心广场、***大酒店、**商务中心、***大厦；西侧为***大厦、中铁城大厦、***务大厦、**大厦、***大厦(见图1)。图1***车站平面图为了防止基坑施工对周边高层建筑的影响，减少基坑施工引起的水土流失,采取了旋喷法地基加固措施保证周围建筑安全。2旋喷法加固地基的基本原理旋喷法加固地基就是利用高压泵(一般为15MPa一25MPa)把水泥系或水玻璃系浆液通过钻杆端头的特殊喷嘴，以高速水平喷入土层，喷嘴在喷浆液时，一面缓慢旋转(20r／min)，一面徐徐提升(一般为15cm／min一30cm／min)，高压浆液的水平射流，不断切削土层，并使强制切割下来的土与浆液进行充分搅拌混合，胶结硬化后在喷射力的有效射程范围内形成一个直径比较均匀，具有一定强度(0．5MPa～8.0MPa)的圆柱形、盘形、扇形等单一形状或两种形状的综合固结体。3分类及形式旋喷法按使用机具设备的不同又可分为单管法、双管法、三管法。(1)单管法用一根单管喷射高压水泥浆液，由于高压浆液射流在土中衰减大，破碎土的射程较短，成桩直径较小，一般为0.3m一0.8m。(2)双管法用同轴双通道二重注浆管复合喷射高压水泥浆和压缩空气两种介质，以浆液作为喷射流，但在其外围裹着一圈空气流成为复合喷射流，成桩直径达1．0m左右。(3)用同轴三管注浆管复合喷射高压水流和压缩空气，并注入水泥浆液。由于高压水射流的作用，使地基中一部分土粒随水和所排出地面，高压浆流随之填充空隙。成桩直径较大，可达1.0m一2.0m，但成桩强度较低(0.9MPa一1.2MPa)。按成桩形式可分为：旋喷注浆、定喷注浆和摆喷注浆。根据***火车站设计要求使用单管法旋喷注浆。4施工工艺1．钻机就位：钻机需置于坚实平整的地方钻杆对准孔位中心，偏差不应超过10mm。2.钻孔与打管：可先钻孔后下管，也可直接打管，由于本工程地下含有大块砾石层，为防止卡钻杆，必须先引孔，然后下管。在施工过程中要防止泥砂、水泥浆等堵塞喷嘴。钻孔打管的深度要符合设计要求。3.试管：当注浆管置于土层预定深度后，应用清水试压，看高压设备与管路是否正常，这是确保高压注浆连续施工的关键。4.高压注浆作业：浆液的材料、种类、配合比等要符合设计要求。高压注浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度等参数，应符合设计要求。在注浆过程中，参数可随土质的不同而改变。参数不当，会引起注浆量的增大。5.喷浆结束与拔管：喷浆由下面上至设计高度后，拔出喷浆管，喷浆即告结束。拔管要及时，否则浆液凝固后难以拔出。6.浆液清洗：喷浆结束后，应立即对高压泵、输浆管路及喷头进行清洗，以免浆液凝固后难以处理。5质量控制措施1．检查内容：包括旋喷深度、旋喷桩径、水泥浆的水灰比、旋喷桩强度均匀性等。2．质量监控措施：(1)旋喷直径与设计要求和选用机具有关，一般单管法旋喷体直径为0.3m一0.8m，双管法旋喷体直径为1.0m左右，三管法旋喷体直径为1m一2m。(2)旋喷施工前应将钻机定位安放平稳，旋喷管的允许倾斜度不得大于1％。(3)使用的水泥品种、标号及添加剂的品种掺量必须符合设计要求。此外，还可根据需要加入适量的减缓浆液沉淀、缓凝、速凝、防冻、防蚀等外加剂。(4)水泥浆的搅拌宜在旋喷前一小时以内进行。相互两桩的喷浆间隔时间表应不少于48h，冒浆量应控制在10％～25％之间，根据我们的经验，冒浆量少于20％为正常现象，超过25％或完全不冒浆时应查明原因，并采取相应的措施。(5)旋喷施工的质量检查，可采取钻机取样、标准贯入、平板载荷试验及开挖检查等方法。旋喷体的深度、直径、抗压强度和透水性等必须符合要求。施工队派一名施工员负责跟班进行施工质量管理，并作好施工记录。严格按有关规范、施工方案及试桩确定的喷射压力、流量、转速、提升速度等参数进行施工，需要修改试桩确定的参数时，应征得监理和设计的同意。6高压旋喷桩的应用实例6.1方案选择根据该工程的地质为近海相沉积，自上而下，分别为①层为素填土，厚1.2m一1.5m，②层为粉质粘土层，厚度为7.6m一12.5m，③层为淤泥，厚度为2.2m一6.4m。以下为细沙、中沙、粗砂、砾石，走向为自北向南降低。地下水位较高。由于**大厦、***酒店等距离基坑很近，为避免基坑位移对高层建筑的不利影响，对***大厦、**酒店及港中旅大厦基础外土体采用单管旋喷桩格构式加固。6.2加固设计要求(1)旋喷桩直径采用600mm，间距采用500mm，加固范围进入全风化层，格构式间距采用2.0m*3.0m。(2)初选旋喷桩技术参数根据本工程的地质条件、桩径要求和设备工况，初选旋喷桩技术参数如下：①浆材参数和水泥用量采用32．5R普通硅酸盐水泥，可适当掺加早强剂。水泥用量约为200-250kg／m。②喷射注浆参数旋喷采用广州探矿机械厂生产的xPZ-50型旋喷钻机和高压旋喷机施工。淤泥层喷射压力为20MPa±2MPa，流量为65L／min，转速为l8R/min一20R/min，提升速度为215mm/min±10mm／min。粗砂层喷射压力为20MPa±2MPa，流量为65L／min，转速为l8R/min一20R／min，提升速度为215mm／min±10mm/min。③旋喷体强度达到3.0MPa。6.3做好旋喷喷前的准备工作旋喷前先将施工场地进行清理平整，做好桩位放线工作，桩位放线偏差应≤l00mm。将钻机、高压泵、配浆池、搅拌机等安排就位，将输送管路连接好，水泥、添加剂、水电等等准备妥当，并检查设备的运行情况。6.4施工过程控制(1)施工成孔孔径为75mm，成孔过程中经常检查旋喷管的垂直度，垂直度偏差在1％以内。(2)水泥浆配制时严格控制水灰比，并经两道过滤后才能送浆旋喷。(3)旋喷过程中应严格控制好喷射压力、流量、转速、提升速度，孔口冒浆量控制在20％以内。高压喷射注浆应严格按试桩确定的技术参数施工，若冒口量超过规定值时则应提高喷射压力并适当提高提升速度。若孔口完全不冒浆，则应降低喷射压力和减少提升速度。(4)在喷射施工中，拆卸钻杆后重新进行旋喷作业时，搭接长度不少于200mm。(5)单桩完成喷射作业后，应向桩孔内回灌水泥浆直至桩孔内水泥浆不再下沉为止。(6)认真做好施工记录，准确记录桩长、喷射压力、水泥用量旋转速度、提升速度、成孔成桩时间、冒浆情况等。6.5旋喷桩强度检查施工结束后，经过钻孔抽芯取样，旋喷体的强度应达到设计预定的强度要求。综上所述，由于我们根据地基条件和业主的要求，对地基加固方案进行了认真的分析和比较，旋喷工艺参数符合地基条件和现场实际情况，加上对施工中可能出现的问题进行了充分的分析和准备，从原料、设备、工艺参数、施工管理人员、质量检测等方面严格把关，从而保质按时完成了加固工作，取得了预期效果，受到了业主的好评。7旋喷桩加固地基主要的质量问题及原因分析(1)钻孔沉管困难，偏斜、冒浆量大出现这种情况主要是因为遇到地下障碍物，地质不均匀，地面不平、不实，钻机垂直度偏差过大等。因此在钻孔前一定要平整好场地，校正钻机喷管的垂直度。遇到地下障碍物时能清除的要清除，不能清除的要采取移桩位的措施。冒浆过大，说明压浆量大于需求量，可采取减少喷射孔径增大喷射压力，适当提高提升速度等措施。(2)固结体强度不均，出现缩颈现象出现这种情况的原因有：施工中断，旋喷时穿过较硬的粘性土层，旋喷的水泥浆与土壤的强制性拌合不充分，直接影响加固效果。拔管速度及注浆量未能配合好，造成桩身直径大小不一，浆液有多有少。对策：1)旋喷前做压水、压气试验，检查设备各部件的运转情况和密封性能，保证旋喷过程中能连续注浆。配浆时必须过筛，过筛网眼必须小于喷嘴直径，搅拌池的浆液要经常翻动，不得沉淀。因故中断注浆时，要及时压入清水，使泵、管、喷嘴内无残液。对易出现缩颈及底部不易检查处，可进行定位旋转喷射或复喷，扩大桩径的办法处理。拆卸钻杆后重新进行旋喷作业时，搭接长度不应少于200mm。严格控制水灰比和浆液稠度，根据桩身的形状、均匀性等及时调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷射量。(3)固结体顶部下凹这主要是因浆液离析收缩造成的。对策：可采取挖出固结体顶部，重新灌注的办法处理，或进行二次注浆，二次注浆可采用无收缩或微膨胀性的材料。在云安某办公楼加固工程中，单桩完成喷射作业后，向桩孔内回灌水泥浆的做法也可有效地防止固结体顶部出现下凹。8旋喷法加固地基的特点及适用范围旋喷法具有以下特点：提高了地基的抗剪强度，改善了土的变形性质，使地基在上部结构的作用下不产生破坏和较大沉降；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8倍一lO倍的大直径固结体；可形成各种形状的桩体，可制成垂直桩、斜桩、或地下连续墙并获得需要的强度，可用于已建建筑物的加固而不扰动附近土体，施工噪声低，振动小，可用于任何软弱土层，可控制加固范围，设备较简单，机械化程度高，材料来源广，施工简便，操作容易，速度快，效率高，用途广泛，成本低。旋喷法适于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、湿陷性黄土、人工填土和碎石土等地质加固；可用于既有建筑和新建筑的地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水，基坑底部加固防止管涌与隆起堤坝的加固与防水帷幕等工程。旋喷法对含有较多大粒块石、坚硬粘性土及有机物含量较大、地下水流过大、喷射浆液无法凝聚的土体，不宜采用。参考文献：[1]赵建夏，刘