關(guān)于高壓旋噴樁控制地鐵盾構(gòu)施工沉降的技術(shù)措施探討

孫國(guó)強(qiáng)

摘 要 針對(duì)某地鐵1號(hào)隧道段實(shí)際情況，對(duì)其盾構(gòu)施工中高壓旋噴樁施工技術(shù)進(jìn)行深入分析，提出施工中需要的要點(diǎn)，并最后經(jīng)實(shí)踐得出該隧道所用高壓旋噴樁施工技術(shù)合理可行，沉降控制效果顯著，值得類似工程參考借鑒的結(jié)論。

關(guān)鍵詞 地鐵盾構(gòu)施工;沉降控制;高壓旋噴樁

如今，我國(guó)城市地鐵建設(shè)快速進(jìn)行和發(fā)展，很多地鐵隧道施工都采用盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行。但由于開(kāi)挖擾動(dòng)較大，盾構(gòu)施工中容易產(chǎn)生沉降。為有效控制沉降，以免對(duì)施工安全和質(zhì)量造成影響，有必要采用合理可行的技術(shù)措施。高壓旋噴樁就是一種合理有效的沉降控制技術(shù)措施。

1工程概況

某地鐵1號(hào)線中心站總長(zhǎng)為1.072km左右，該段起點(diǎn)里程號(hào)為K31+791.16，終點(diǎn)里程號(hào)為K32+863.46，隧洞的直徑為6.2m。在該段隧道中，有一個(gè)呈V字形的縱坡，坡度不等，最大可達(dá)24.48%。該段隧道的頂部埋深在8.1～15m范圍內(nèi)，平曲線段的最小直徑為1400m。隧道需要從待開(kāi)發(fā)區(qū)中穿過(guò)，區(qū)域以農(nóng)田與民居為主，場(chǎng)地開(kāi)闊，采用盾構(gòu)法施工?？紤]到受各方面因素的影響，隧道盾構(gòu)施工中可能產(chǎn)生一定程度的沉降，為盡可能減少或避免沉降，經(jīng)研究決定采用高壓旋噴樁來(lái)控制沉降[1]。左右線盾構(gòu)全開(kāi)挖設(shè)置高壓旋噴樁后的沉降云圖如圖1所示，高壓旋噴樁加固如圖2所示。

2高壓旋噴樁的原理和優(yōu)點(diǎn)

考慮到地連墻與混凝土灌注樁不僅成本較高，而且施工周期還很長(zhǎng)，所以本次提出采用高壓旋噴樁代替隔離墻（樁）的沉降控制方法。

高壓旋噴樁最早由日本提出，其加固過(guò)程可以分成以下兩個(gè)階段：其一，成孔，采用鉆機(jī)預(yù)成功，確保噴射頭可以到達(dá)設(shè)計(jì)要求的深度;其二，噴射加固，以不低于15MPa的壓力持續(xù)噴射水泥漿，并對(duì)鉆桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和上提。因高壓旋噴射流會(huì)對(duì)土體進(jìn)行切削，并同時(shí)進(jìn)行攪拌混合，所以會(huì)使水泥和土體形成一個(gè)柱狀加固體，也就是旋噴樁，多個(gè)旋噴樁相互疊合即可起到起隔水、擋土和控制沉降的作用。

高壓旋噴樁主要具有以下幾個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)：①不會(huì)受到土層、土體顆粒粒徑、土體密度、所用硬化劑的黏性及硬化所需時(shí)間等因素的太多影響，可在多種土質(zhì)類型中使用，如淤泥質(zhì)土、黏性土和砂土等;②可采用廉價(jià)水泥為硬化劑，土體將加固后強(qiáng)度很高，一般情況下形成的樁體，其強(qiáng)度都能達(dá)到0.5～10MPa;③可以有針對(duì)性和計(jì)劃性的將漿液注入地層內(nèi)，形成按一定間隔距離分布的樁，也可形成一整片樁，作為帷幕墻。另外，實(shí)際的加固深度可任意確定與調(diào)節(jié)，無(wú)論是連續(xù)還是分段都可;④成孔使用鉆機(jī)進(jìn)行，除了能形成垂直樁，還能形成水平樁或者是傾斜樁;⑤在施工過(guò)程中可作為一種臨時(shí)性的措施來(lái)使用，當(dāng)然也可作為一種地基加固措施;⑥排出的泥漿支持二次回用，對(duì)施工環(huán)境的改善和節(jié)省運(yùn)輸及處理費(fèi)用都有利。

3施工技術(shù)

就目前來(lái)看，高壓旋噴樁主要包含以下幾種方法：?jiǎn)喂芊ā㈦p管法、三管法和多管法，不同施工方法的加固原理完全相同。該工程根據(jù)土質(zhì)情況，結(jié)合現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備，設(shè)計(jì)決定采用雙管法進(jìn)行施工。施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行以下各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：①樁徑按800mm控制;②樁孔中心之間的距離按600mm控制;③水泥摻量按20%～30%的范圍控制;④漿液壓力不低于25MPa;⑤氣壓不低于0.7MPa;⑥漿液的流量按100～120L/min的范圍控制;⑦漿液噴射過(guò)程中鉆桿的提升速度按照15～20cm/min范圍控制;⑧漿液的配比采用1.0;⑨成樁后，垂直度偏差不能超過(guò)1%。

3.1 施工工藝

施工開(kāi)始前，以現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境為依據(jù)，結(jié)合地下埋設(shè)物具體位置，對(duì)樁孔位置進(jìn)行復(fù)核，若樁位和現(xiàn)有地下埋設(shè)物之間有沖突，應(yīng)對(duì)樁位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（1）將鉆桿頭與孔位的正中心對(duì)準(zhǔn)時(shí)，要使鉆機(jī)始終保持垂直，確保成孔后的垂直度能夠達(dá)到要求。將鉆機(jī)擺放到位后，進(jìn)行水平校正，確保鉆桿的軸線和鉆孔中心完全對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于噴漿用注漿管，且傾斜度不能超過(guò)1%。

（2）鉆孔方式有很多，實(shí)際情況中要根據(jù)地層地質(zhì)情況，結(jié)合樁深及現(xiàn)有機(jī)具設(shè)備確定。如果地層較為堅(jiān)硬，建議采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。采用雙管法進(jìn)行噴漿時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮地質(zhì)鉆機(jī)。鉆孔時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際孔位和設(shè)計(jì)要求的孔位之間不能有5cm以上的偏差。

（3）將注漿管放到地層中設(shè)計(jì)要求的深度。如果鉆孔借助的是振動(dòng)鉆機(jī)，則可將插管的過(guò)程和鉆孔結(jié)合到一起進(jìn)行。當(dāng)使用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，需在鉆孔結(jié)束后及時(shí)將芯管取出，然后再把注漿管插入到設(shè)計(jì)要求的深度。插管時(shí)，為避免泥沙進(jìn)入導(dǎo)致噴嘴被堵，可在插管的同時(shí)進(jìn)行噴水，但要注意需將壓力控制在1MPa以內(nèi)，否則可能導(dǎo)致孔壁坍塌。

（4）完成插管后，按照從上到下的順序開(kāi)始旋噴和提管，在提管的過(guò)程中必須保持噴漿，在注漿的過(guò)程中要注意對(duì)漿液的凝結(jié)時(shí)間及流量大小等進(jìn)行檢查，實(shí)際的旋轉(zhuǎn)速度要和漿液的流量良好匹配，否則樁徑或樁體的質(zhì)量無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)提出的要求，并且提升的速度還要和旋轉(zhuǎn)良好配合，施工時(shí)做好相關(guān)記錄。

（5）施工完成后，對(duì)注漿管等所有機(jī)具設(shè)備進(jìn)行沖洗，以免管內(nèi)或機(jī)內(nèi)殘留的泥漿凝固，影響下一次使用。沖洗時(shí)，可以將泥漿更換為清水，持續(xù)噴射。

3.2 技術(shù)要求

（1）對(duì)于高壓旋噴樁，其沉降控制效果和土質(zhì)、技術(shù)參數(shù)關(guān)系密切?；诖?，在正式施工前，有必要先進(jìn)行試樁，通過(guò)試樁能確定適宜的技術(shù)參數(shù)，如樁徑、噴射距離和漿液等，之后以此為基礎(chǔ)進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，如承載力試驗(yàn)和滲水試驗(yàn)等，確定參數(shù)能否達(dá)到要求，若能達(dá)到要求，則即可在施工中嚴(yán)格執(zhí)行。

（2）開(kāi)工前以現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境及現(xiàn)有地下埋設(shè)物實(shí)際情況為依據(jù)對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核。

（3）施工時(shí)注意鉆機(jī)和注漿泵之間的距離不能太遠(yuǎn)，而且實(shí)際孔位和設(shè)計(jì)要求的位置不能超過(guò)50mm的偏差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔位、孔深或地下障礙物等和地質(zhì)報(bào)告不相符時(shí)，應(yīng)在做好記錄的同時(shí)及時(shí)協(xié)調(diào)處理。

（4）注漿管進(jìn)入到土層內(nèi)，且噴嘴到達(dá)設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高后，方可開(kāi)始噴漿。噴漿參數(shù)滿足規(guī)定后，按照旋噴噴射要求開(kāi)始提管，以此從下到上的進(jìn)行噴漿。對(duì)注漿管進(jìn)行分段提升的過(guò)程中，要注意搭接長(zhǎng)度必須達(dá)到100mm以上。

（5）如果在高壓噴漿時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力突然大幅度下降或上升，應(yīng)停止噴漿，并查明原因立即采取措施處理[2]。

（6）施工中認(rèn)真做好參數(shù)記錄與出現(xiàn)的所有異?，F(xiàn)象。

3.3 漿液要求

（1）在漿液配制時(shí)使用的水泥應(yīng)根據(jù)漿液的具體類型來(lái)選擇，如普通型漿液、早強(qiáng)型漿液或抗?jié)B型漿液等，但無(wú)論哪一種水泥類型，都不能使用已經(jīng)受潮和變質(zhì)及指標(biāo)無(wú)法達(dá)到要求的，該工程主要使用的是32.5普硅水泥。

（2）漿液拌和時(shí)使用的水應(yīng)清潔沒(méi)有雜質(zhì)，且不能有侵蝕性，pH值始終，通常采用人畜飲用水。若對(duì)水質(zhì)有懷疑，應(yīng)委托有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。

（3）為了對(duì)漿液的性能予以改善，使其達(dá)到早強(qiáng)或提升其抗?jié)B性，可采用以下幾種類型的外摻劑：當(dāng)需要促凝和早強(qiáng)時(shí)，按照2%～4%的摻量摻加氯化鈣;當(dāng)需要提升抗?jié)B性，并加快初凝時(shí)間，延緩終凝時(shí)，可分別按照2%～4%和10%～50%的摻量添加水玻璃與膨潤(rùn)土。

（4）漿液的拌和必須達(dá)到均勻，保證可噴性，噴漿前檢查管道是否被堵塞或存在塊狀物，當(dāng)發(fā)現(xiàn)堵塞時(shí)，應(yīng)及時(shí)清理，另外，漿液要在其初凝時(shí)間以內(nèi)用完，若超時(shí)，不得使用，需將其視作廢料及時(shí)處理。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地鐵盾構(gòu)施工中為了對(duì)可能產(chǎn)生的沉降予以嚴(yán)格控制，可采用高壓旋噴樁技術(shù)。目前，該段地鐵隧道的高壓旋噴樁施工已經(jīng)順利完成，經(jīng)檢查，其施工質(zhì)量合格，盾構(gòu)施工時(shí)產(chǎn)生的沉降處在允許范圍之內(nèi)，說(shuō)明高壓旋噴樁發(fā)揮出了良好的作用效果，所用施工技術(shù)措施合理可行，值得類似地鐵隧道工程參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

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