高壓旋噴樁止水帷幕技術(shù)在地鐵車站工程的應(yīng)用

王立偉

（中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司，北京 101399）

0 引言

地鐵深基坑工程施工中的干擾因素多，基坑降水易發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，不僅會損壞地下結(jié)構(gòu)，還將對周邊建（構(gòu)）筑物造成不良影響。一旦遇到地下水位偏高的情況，還需要注重止水作業(yè)。在北京市地鐵朝陽公園車站施工中，現(xiàn)場建設(shè)環(huán)境復雜，分布有大量地下管線及建筑物，為順利推進施工作業(yè)，采取高壓旋噴樁止水帷幕的方式，下面將圍繞該技術(shù)展開詳細的探討。

1 工程概況

地鐵朝陽公園站為島式車站結(jié)構(gòu)形式，采取兩端明挖及蓋挖、中間暗挖的總體施工方案，車站建設(shè)于朝陽公園南路與甜水園街交叉丁字路口，現(xiàn)場施工條件復雜。本站底板埋深約18 m，圍護結(jié)構(gòu)對整體穩(wěn)定性的影響較為顯著，此部分采用直徑1000～1500 mm 鉆孔灌注樁的方式，嵌固深度設(shè)為6 m，樁間設(shè)置直徑800 mm 旋噴樁，以有效阻水。出于全面避免滲漏的目的，外側(cè)施作直徑400～600 mm 的止水帷幕。

2 高壓旋噴樁止水帷幕概述

高壓旋噴樁止水帷幕的應(yīng)用建立在成型圍護樁的基礎(chǔ)上，通過三重管法高壓噴射，以便在圍護樁外側(cè)形成穩(wěn)定的加固體[1]。施工期間噴射壓力應(yīng)達到28 MPa 或更高，這樣的結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮出止水帷幕的作用。

本次施工選擇的是三重管法旋噴的方式，即布設(shè)了3 層噴射管，共同作用下保證高壓水、氣、漿可以完成橫向噴射作業(yè)，期間空氣提供上升力，有效處理產(chǎn)生的破碎土體，使其排出。按照旋噴相互搭接的原則施工，形成完整的止水帷幕，在其作用下可有效隔絕地下水，給基坑的開挖以及后續(xù)各環(huán)節(jié)施工提供良好條件。

3 旋噴樁施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 施工準備及主要流程

確定施工范圍并整理現(xiàn)場，如清除表面覆土以消除對施工作業(yè)的不良影響等，在車站北站低洼處換填，將與施工作業(yè)無關(guān)的物件移走，為后續(xù)施工提供良好的基礎(chǔ)條件。施工工藝流程：鉆機就位→孔位對中調(diào)整垂直度→鉆孔→孔深檢查→插管→檢查泵壓、氣壓、管路噴嘴及水灰配合比→噴漿作業(yè)→拔管→清洗器具→移機→回填注漿→注漿效果檢查→終孔。

3.2 機械設(shè)備配置

為了確保施工的有序進行，提升技術(shù)管理與質(zhì)量控制的效果，技術(shù)管理人員應(yīng)當結(jié)合開工日期和施工進度計劃，按照主要設(shè)備的需用計劃等，技術(shù)組織所需的機械設(shè)備進場，并進行安裝調(diào)試，確保設(shè)備能夠正常使用保證工期的順利進行。

本項目施工時，選取三重管高壓旋噴鉆機（GD-2 型）或三重管長螺旋鉆機（ZKL600-1）兩種機型。具體機械性能參數(shù)：旋噴轉(zhuǎn)速約20 r/min，流量＞90 L/min，垂直度≤3‰，高壓水壓力20～30 MPa，水泥漿壓力0.5～1 MPa，氣流壓力0.7 MPa，機型噴嘴直徑為1.8～2.2 mm，噴嘴3 個。

對施工機械設(shè)備進行檢查、調(diào)試的過程中，對發(fā)現(xiàn)的故障設(shè)備應(yīng)進行及時維修，調(diào)試合格后再固定在所需的施工場所。設(shè)備操作人員應(yīng)當經(jīng)培訓合格并取得操作合格證，在設(shè)備進場后即安排專人管理、維修和保養(yǎng)，對關(guān)鍵部位實施定期檢查，防止設(shè)備出現(xiàn)故障引發(fā)安全事故。另外，為確保施工過程的安全，指揮作業(yè)人員應(yīng)當站在可瞭望的安全位置，提前確認聯(lián)絡(luò)工具和聯(lián)絡(luò)信號；使用鋼絲繩機械時，嚴禁用手或其他物品直接接觸鋼絲繩，應(yīng)對其進行定期上油保養(yǎng)并檢查其完整度，保證其結(jié)構(gòu)完整。

3.3 施工方法

（1）定孔及鉆孔。以設(shè)計要求為準經(jīng)過檢測后放樣定位孔，要求與標準值的誤差控制在2 cm 內(nèi)，并設(shè)木樁固定。明確旋噴樁軸線的具體分布情況，于拐彎處設(shè)固定樁。選擇合適型號的鉆機并就位，使用水平尺檢查機臺，需滿足平整、穩(wěn)定、垂直的要求，無誤后方可正式鉆進[2]。受地層條件等因素的影響易導致鉆機傾斜，此時需暫停施工并及時找平，無誤后方可恢復鉆進。鉆進成孔后，應(yīng)檢查質(zhì)量是否滿足要求，然后再將鉆機移至下一孔位。

（2）下噴射管。此環(huán)節(jié)施工中噴射臺車為主要設(shè)備，將其移至成孔處，在地面組織試噴作業(yè)，根據(jù)施工情況優(yōu)化工藝參數(shù)，將噴射管下放至指定深度，經(jīng)過全面檢查且無誤后方可噴射混凝土。對于噴嘴堵塞等問題，需及時提升噴射管，明確具體成因并采取處理措施，無誤后即可恢復噴射。

（3）噴漿材料和制漿。選擇P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，與符合資質(zhì)要求的供應(yīng)商合作，水泥進場時做好質(zhì)量檢驗工作。制備用水必須具有清潔、無污染的特點，按照設(shè)計配比嚴格控制各類物料的用量，制漿期間需要定期檢測漿液比重，確保漿液各項質(zhì)量指標都符合要求。

（4）噴射提升。下放噴射管并使其達到設(shè)計深度位置，此時高壓水切割土體，水泥漿充填切割后土體，若出現(xiàn)孔口冒漿現(xiàn)象，則按設(shè)計速度要求勻速提升導管，達到終噴高程處即可停止。噴射施工中做好質(zhì)量檢查，需要注意如下問題：①接、卸換管作業(yè)必須在最短的時間內(nèi)完成，以免塌孔；②若噴射中斷，需視實際情況維修，避免中斷時間過長；③若因情況特殊而導致中斷時間達到1 h 以上，則需采取補救措施；④待各項施工條件都恢復正常后，噴射管需向下0.3 m，以使凝結(jié)體具有較好的連續(xù)性。

（5）回灌。完成噴射作業(yè)后，向孔內(nèi)靜壓填充灌漿，此過程中檢查漿面的狀態(tài)，如不再下沉即可停止?；毓酀{液是收尾環(huán)節(jié)，對整體質(zhì)量的影響較大，選用鄰孔高噴冒漿靜壓充填的方式較為合適。

3.4 旋噴樁施工技術(shù)要求

嚴格按照規(guī)范完成各環(huán)節(jié)施工作業(yè)，基本要求：①鉆機始終維持平穩(wěn)狀態(tài)，控制好旋噴樁的位置，要求其垂直度誤差＜1%、孔位偏差＜50 mm；②為保證旋噴樁的完整性，要求噴射壓力達到30 MPa 或更高，全程提管速度穩(wěn)定在20～22 cm/min；③完成噴射注漿后，由于漿液存在析水現(xiàn)象，在隨后的一段時間內(nèi)伴有收縮現(xiàn)象，導致固體頂部形成凹穴，此時需對該處采取補灌處理措施，所用水泥漿的水灰比以0.6～1.0 為宜且要加強防護，以免其他鉆孔排出的渣土干擾施工作業(yè)。

4 施工問題及處理方法

結(jié)合本工程的建設(shè)目標以及現(xiàn)場條件，提出旋噴樁質(zhì)量檢驗標準，具體內(nèi)容見表1。

表1 旋噴樁質(zhì)量檢驗標準

現(xiàn)場施工環(huán)境復雜，盡管嚴格按照規(guī)范組織施工作業(yè)，但在某些不可抗力因素的影響下也將導致質(zhì)量問題，此時需采取針對性處理措施[3]。

4.1 固結(jié)體強度不均勻、縮徑

（1）原因分析：①施工前期未做好全面的地質(zhì)勘察工作，對現(xiàn)場情況的考慮不周，不同地質(zhì)中采取的旋噴方法一致，缺乏針對性；②下鉆或提升的速度偏快，導致漿液在各處的分布有所差異，樁徑有所區(qū)別；③旋轉(zhuǎn)速度未控制在合理的范圍之內(nèi)，出現(xiàn)忽快忽慢的現(xiàn)象。

（2）解決方法：①做好地質(zhì)勘察工作，取芯以便分析地質(zhì)情況，以此為依據(jù)選擇合適的旋噴方法；②做好下鉆前的準備工作，需試噴氣，若無誤方可進入正式的配漿施工環(huán)節(jié)；③多次過濾漿液，并保證噴漿的連續(xù)性，盡可能縮短中斷時間。

4.2 壓力上不去

（1）原因分析：①油管或氣管不嚴密，或連接處發(fā)生漏氣現(xiàn)象；②吸漿管內(nèi)夾雜部分空氣；③安全閥工作狀態(tài)異常，如安全壓力過低；④塞油泵的工作參數(shù)與設(shè)計要求存在偏差；⑤氣閥處于異常工作狀態(tài)。

（2）解決方法：①若存在異常之處，則要及時停機檢查，以上述提到的原因為主要思路展開全面檢查；②處理好故障后需用清水調(diào)壓，在滿足壓力要求后方可恢復正常的噴漿作業(yè)。

4.3 固結(jié)體頂部下凹

（1）原因分析：①切落的土體與水泥漿液接觸，兩者達到相互混合的狀態(tài)，受漿液吸水特性的影響導致樁徑發(fā)生收縮，可見固結(jié)體頂部伴有不同程度的下沉現(xiàn)象；②由于地質(zhì)條件、析水性的差異而使樁體下沉。

（2）解決方法：①適當增加樁長，可在設(shè)計值的基礎(chǔ)上延長0.3～1.0 m；②結(jié)束旋噴樁施工后，及時組織人員將固結(jié)體頂板鑿除也是可行的方式，而后再向凹穴處填入適量混凝土；③或選擇與前期施工性能一致的漿液并將其旋噴入孔，結(jié)束之后在頂部再次鉆進，深度控制在0.5～1.0 m，在此條件下原位提桿，最終再次完成噴漿作業(yè)，從而實現(xiàn)有效的加強處理。

5 結(jié)束語

本文以北京市地鐵朝陽公園車站深基坑工程為背景，圍繞其旋噴樁止水帷幕施工技術(shù)展開探討。通過分析可知，該施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢突出，所需施工場地較小、現(xiàn)場安全、環(huán)保效益良好。高壓旋噴樁的使用范圍廣，在人工雜填土、黏土等地層中具有可行性，可發(fā)揮出顯著的加固止水效果，值得應(yīng)用于類似的地鐵車站工程。