RJP高壓旋噴樁在地鐵基坑封底加固上的應(yīng)用

劉萬倉

（深圳地鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司,廣東 深圳 518026）

0 引言

隨著各個(gè)城市軌道交通線路的增加，地鐵車站明挖基坑正在逐步向深度、廣度上發(fā)展，隨之也會(huì)遇到越來越多的地質(zhì)難題。目前深基坑普遍采用的止水帷幕及加固工藝如高壓旋噴樁、水泥土攪拌樁等會(huì)出現(xiàn)止水加固效果差異較大等問題，無法徹底解決軟土基坑開挖過程中易出現(xiàn)的管涌等問題[1]。深圳地鐵14號(hào)線坳背站為有效解決砂土基坑坑底管涌或隆起問題，采用RJP高壓旋噴樁加固技術(shù)[2]對(duì)基坑進(jìn)行封底加固。

1 工程概況

1.1 車站概況

坳背站為深圳地鐵14號(hào)線第8個(gè)車站，位于龍崗區(qū)坳背路與紅棉四路交叉路口處，沿紅棉四路南北方向布設(shè)，車站主體長(zhǎng)500.3 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬45.6 m，為地下兩層雙島四線換乘車站（與規(guī)劃21號(hào)線同臺(tái)換乘）。車站主體結(jié)構(gòu)采用明挖法施工，基坑深度為19.7~24.5 m，基坑寬度為11.2~45.6 m。車站南半部為砂土基坑，西側(cè)中萬印刷廠距離基坑最近2.0 m，對(duì)該建筑物的沉降開裂控制是該項(xiàng)目施工的重難點(diǎn)。

1.2 設(shè)計(jì)方案

砂土基坑自基坑底板以下地層分別為中砂、粉細(xì)砂、礫砂、粉質(zhì)黏土、粗砂，圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁底位置地層為粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、粗砂。由于傳統(tǒng)的高壓旋噴樁在地下30 m以下區(qū)域成樁效果難以保證，故在坳背站樁底采用RJP滿堂加固，加固深度為圍護(hù)樁底以上3 m范圍，加固區(qū)域約在地面以下34 m范圍。砂土基坑加固施工順序?yàn)椋孩偈┕o(hù)樁；②施工立柱樁、工程樁；③施工RJP樁加固；④土巖界面注漿加固。

2 施工工藝

2.1 工藝原理

RJP加固工藝首先利用可達(dá)20 MPa壓力的上段超高壓水和可達(dá)1.05 MPa壓力的壓縮空氣噴射流體對(duì)周圍土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行切削破壞，然后再利用可達(dá)40 MPa壓力的超高壓水泥漿液和壓縮空氣噴射流體擴(kuò)大切削范圍，水泥漿液與被破壞的土層或砂層經(jīng)過混合攪拌形成具有一定止水效果和強(qiáng)度的水泥加固柱體，即RJP樁體[3]，詳見圖1。

圖1 RJP工法工藝原理示意圖

2.2 工藝特點(diǎn)

RJP工法具有如下特點(diǎn)[4]：

（1）注漿壓力高，成樁深度大。最大噴射水泥漿壓力可達(dá)40 MPa，最大噴射水壓力可達(dá)20 MPa，且壓力參數(shù)可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，可以更好地切削破壞土體，擴(kuò)大攪拌加固直徑，成樁直徑最大能達(dá)到3.5 m，通過兩次切削土層，實(shí)現(xiàn)水泥漿液和土體顆粒均勻充分?jǐn)嚢?；且其設(shè)備鉆桿分節(jié)連接，最大鉆進(jìn)深度可達(dá)60 m，可以形成高深度、大直徑的加固樁體。

（2）加固范圍和角度適用性強(qiáng)。RJP工法不僅可以垂直施工，還可以傾斜鉆孔注漿加固，適用于一些特殊區(qū)域的地基處理，而且可以實(shí)現(xiàn)任意角度的噴射加固。

（3）泥漿污染少，環(huán)境影響小。RJP產(chǎn)生的泥漿是通過土層與護(hù)壁或鉆桿的空隙，通過氣升排放至地面集中處理，大幅減少泥漿污染，同時(shí)該設(shè)備噪聲小，對(duì)周邊環(huán)境影響小，文明施工有保障。

（4）地層適應(yīng)性強(qiáng)。RJP工法不僅可用于砂土地層，還可以用于填土、黏性土、淤泥質(zhì)土、粉土等易與水泥漿攪拌加固的地層。

（5）與普通三重管高壓旋噴樁區(qū)別。RJP工法成樁工藝比普通三重管高壓旋噴樁略微復(fù)雜，成樁深度及直徑、芯樣完整性及強(qiáng)度均好于普通三重管高壓旋噴樁[5]。

2.3 工藝流程

RJP施工工藝流程主要包括測(cè)量定位、樁機(jī)就位、引孔施工、套管下放、鉆桿下放、噴射試驗(yàn)、噴射注漿等工序，詳見圖2。

圖2 RJP工法工藝流程圖

2.4 施工步序

2.4.1 測(cè)量定位

所有RJP樁都應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，樁心坐標(biāo)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量定位并予以認(rèn)真保護(hù)，以免破壞或偏移。

2.4.2 樁機(jī)就位

樁機(jī)就位前需提前清理地面及地下障礙物，并進(jìn)行場(chǎng)地平整，確保地基承載力符合設(shè)備要求，確保樁機(jī)無傾覆可能，以保證成樁質(zhì)量及施工安全。

2.4.3 引孔施工

引孔位置必須嚴(yán)格符合測(cè)量定位，垂直度誤差控制在1/200范圍內(nèi)。

2.4.4 套管下放

引孔垂直度達(dá)到要求后，利用吊車將套管下放到設(shè)計(jì)深度。

2.4.5 鉆桿下放

利用吊車將鉆桿下放至套管內(nèi)，直至達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)深度。

2.4.6 噴射試驗(yàn)

利用高壓水泵切削土體進(jìn)行噴射試驗(yàn)，詳見圖3。

圖3 噴射試驗(yàn)示意圖

2.4.7 噴射注漿

在進(jìn)行噴射試驗(yàn)后，并復(fù)核確認(rèn)相關(guān)參數(shù)和設(shè)備可靠性之后，開始提升噴射注水泥漿液，嚴(yán)格控制鉆桿提升速度和注漿壓力，不得發(fā)生斷漿現(xiàn)象。

2.4.8 噴射結(jié)束

噴射注漿至設(shè)計(jì)高度后，將鉆桿提出并予以沖洗保養(yǎng)，樁機(jī)移位至下一位置繼續(xù)施工。

RJP工法施工順序見圖4。

圖4 RJP工法施工順序圖

2.5 施工參數(shù)

結(jié)合其他類似工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及施工經(jīng)驗(yàn)[6]，RJP工法在砂土、黏土的樁徑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參考值見表1。

結(jié)合表1，該項(xiàng)目RJP工法加固直徑按2 400 mm設(shè)計(jì)；其他設(shè)計(jì)參數(shù)主要為樁間距1 800 mm×1 600 mm，水泥摻量1 000 kg/m3，水灰比1∶1，成樁垂直度偏差不大于1/200。

表1 RJP工法樁徑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參考值

3 檢測(cè)效果

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，加固體應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和滲透系數(shù)檢測(cè)，28 d無側(cè)限單軸抗壓強(qiáng)度大于4 MPa，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。

現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)監(jiān)理旁站取芯送檢，檢測(cè)結(jié)果見表2和表3，檢測(cè)數(shù)值均滿足設(shè)計(jì)要求，說明該項(xiàng)目RJP高壓旋噴樁成樁效果良好，上述施工參數(shù)合理可行。

表2 無側(cè)限單軸抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表3 滲透系數(shù)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 監(jiān)測(cè)情況

坳背站南端基坑周邊地表和建筑物自2020年7月份以來開始監(jiān)測(cè)，2021年3月份車站主體結(jié)構(gòu)封頂，周邊建筑物繼續(xù)持續(xù)監(jiān)測(cè)至2021年6月份至數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定為止。其中地表沉降最大值為22.99 mm，周邊建筑物沉降最大值為22.45 mm，均小于設(shè)計(jì)要求的30 mm控制值。

5 結(jié)語

RJP工法應(yīng)用于坳背站南端砂土基坑封底加固，基坑開挖前提前15天進(jìn)行基坑封閉降水施工，基坑開挖時(shí)基坑土方含水量小，坑底較干燥，有效地隔斷了地下水滲流，未出現(xiàn)涌水、涌砂等情況?；娱_挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無預(yù)警，周邊建筑物也無監(jiān)測(cè)預(yù)警情況，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均小于設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，RJP加固效果顯著。RJP工法在該項(xiàng)目的成功應(yīng)用為其他類似工程坑底加固提供了經(jīng)驗(yàn)與借鑒。