1、三重管旋喷桩在深基坑中的应用摘要：本文通过深圳地铁 11 号线沙后区间竖井工程实例，介绍了三重管旋喷桩作为止水帷幕成功处理深基坑钻孔桩围护结构桩间涌水、涌砂，确保了深基坑安全，对类似工程的施工具有一定的借鉴经验。 关键词：三重管旋喷桩；深基坑；涌水；涌砂；施工工艺 Abstract: In this paper, the Shenzhen Metro Line 11 sand interval shaft works instance, the triple-tube jet grouting pile sealing curtain successfully processed gushin
2、g deep foundation bored piles pile of building envelope, Bay sand to ensure that the deep foundationsecurity, has some reference experience in construction of similar projects.Keywords: triple-tube jet grouting pile; deep foundation; gushing water; Bay sand; construction technology 中图分类号：TV551.4 文献标
3、识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 在沿海城市地铁深基坑工程中，由于受到周边道路、建构筑物、河涌等复杂环境的制约，基坑支护结构不但要保证基坑自身的稳定，还要保证周围临近道路、建构筑物的安全。然而在地下水位较高并存在砂层的不良地质条件下，会出现基坑渗漏水和涌砂。这要求支护结构既要做好自身结构稳定，同时又要做好止水，面对突发的情况要有快速的应急处理措施。三重管旋喷桩在深圳 11 号线沙后区间竖井工程中作为处理不良地质的止水帷幕得到成功运用。现将该工程情况做个简介。 一、工程概况 1.1 设计概况 沙后区间竖井与线路呈 40角斜交，呈不规则多边形结构。围护结构采用钻孔灌注桩支护(桩直
4、径 1000mm，间距 1150mm，桩长 24m)，桩间采用直径 600mm 旋喷桩止水(桩长 21m)，基坑周长 101m，标准段宽 7m，深 20.2m，竖向设置四道钢筋混凝土支撑。 1.2 工程地质与水文 竖井上部地层为素填土和淤泥，下部为粉质粘土和粗砂，场地内原始地貌为海积平原，现已经被人工填平，竖井从上往下主要的地层有：人工素填土、填块石，第四系上更新沉积淤泥、粉质粘土、淤泥质粉质粘土，第四系上更新统冲洪积层粗砂，第四系残积层砂质粘性土，加里东期全风化片麻状混合花岗岩。各层岩土特征见表 1。 表 1 岩土特征表 场地范围地下水主要有第四系孔隙潜水、基岩裂隙水。勘察期间稳定地下水位埋
5、深 2.15.1m。 与区间线路相交地表水体主要为衙边涌，水位受潮汐影响，与海水水力联系紧密，水质均不同程度受污染。 1.3 竖井开挖情况说明 竖井深基坑开挖到 16.2m 砂层位置时，出现严重的桩间漏水和涌砂。为避免基坑漏水、涌砂对基坑结构、周边道路和建筑物造成危害，现场立即采取粘土回填、素混凝土封底措施。封底后沿每个桩间打设两根 6m长 42 小导管进行注水泥水玻璃浆液。完成以上处理后，进行局部开挖试验，依然存在涌水、涌砂情况。 二、方案比较 针对开挖过程中出现的涌水、涌砂情况，要保证深基坑的无水、安全施工环境，须采取有效的措施切断或减少坑内与坑外的水力联系，提出了以下三个施工方案：(1)
6、坑内采用 5m 小导管注浆加固透水砂层，同时在坑外布设 6 口 800 降水井进行坑外降水；(2)在原围护结构外新增两排咬合三重管旋喷桩作为止水帷幕，要求旋喷桩穿透砂层和砂质粘性土进入全风化片麻状混合花岗岩层；(3)在原围护结构外新增厚度为 800的素混凝土墙。三个方案的优缺点对比如下： 从施工效果、工期、现场施工条件以及对周边影响四个方面进行综合比较，新增三重管旋喷桩施工方案具有工期可控，效果较好，现场具备较好的施工条件以及对周边影响最小的优点，故选择方案 2 作为最终施工方案。 三、施工方案 竖井采取沿基坑外四周打设两排 900 三重管旋喷桩作为止水帷幕（原有盾构端头三重管旋喷桩加固范围除
7、外） ，旋喷桩相互咬合搭接20cm，桩长从第四道支撑顶 1m 至竖井基坑底以下 5m 全风化片麻状混合花岗岩层，共 226 根，单根桩长 25.2m， 实桩长 10.5m。 3.1 旋喷桩施工原理【1】 三重管旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法，当钻杆钻至预定深度后，三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，并切割地基土体；与此同时，另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中，使水泥浆与破坏土混合胶结，经硬化后形成上下直径大致相同的圆柱体，以达到改良土壤加固地基和止水防渗的目的。三重管旋喷桩机工作机构由导流器、三重钻杆和喷头三部分组成。它具有能同时输送水、气、浆三种介质而
8、不互相串流的特点。 3.2 施工准备 (1)场地布置 竖井基坑东侧现有围挡距围护结构外边最小距离为 1.36m，三重管旋喷桩机宽 3.6m，长 5.8m，不满足操作空间要求。需先临时拆除该段围挡进行场地外扩，并在冠梁上搭设作业平台，旋喷桩纵向布置在围挡和围护桩之间进行旋喷桩施工，三重管旋喷桩施工完后恢复围挡到原有位置。(2)临时工作平台搭设 冠梁上工作平台下部利用现有钢支撑腰梁进行支撑（45C 工字钢） ，上部采用三根 I22a 工字钢搭设，顶部铺设 1cm 厚钢板。 3.3 施工参数【2】 说明：各指标参数在实际施工中，根据试桩情况作相应的调整。 3.4 施工流程 三重管旋喷桩施工流程如图示
9、。 3.5 施工工艺及控制要点 （1）定位放线 按设计要求放线定孔位，孔位偏差50mm，并准确测量孔口地面高程。 （2）设备进场及调试 施工现场场地平整，外扩东侧围挡，西侧在冠梁上搭设作业平台，设备进场。调试空压机、注浆泵、高压水泵、三重管旋喷机等设备，使设备运转正常。 （3）钻机引孔 a、用地质钻机先进行引孔施工，引孔直径 110mm，引孔钻至旋喷桩设计深度。 b、钻孔前应先调试泥浆泵、钻机，使设备运转正常；校验钻杆长度，保证孔底标高满足设计深度。 c、在钻孔钻进过程中对钻孔垂直度进行检查，施工过程中成孔偏斜率控制在 1%以内，孔深允许偏差：200。 d、钻孔时采用比重为 1.21.3 的护
10、壁泥浆。 e、必须做好钻孔施工详细记录，以指导后期旋喷作业。 （4）旋喷作业 （a）引孔完成并到设计深度后，旋喷桩机就位，先进行地面试喷以调整喷射压力。为防止水嘴和气嘴堵塞，下管前可用胶布包扎。下喷射管至设计喷射深度。 （b）选用 P.O.42.5 级普通硅酸盐水泥，水灰比 1:11:1.5，根据每根桩的灰浆用量制作并充分搅拌，搅拌时间少于 3 分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。 （c）在孔底喷射切割 1min 后，再泵入水泥浆，由下而上进行喷射作业。高压喷射注浆应自下而上、匀速提升，注浆过程中应达到：高压
11、注浆设备的额定压力和注浆量应符合施工设计要求，并确保管路系统的畅通和密封。 （d）中间发生故障时，应停止提升和喷射以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障，如发生浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复喷。 （e）因故停喷后重新恢复施工前，应将喷头下放50cm，采取重叠搭接喷射处理后，方可继续向上提升及喷射注浆，并应记录中断深度和时间。停机超过 2h 时，应对泵体输浆管中进行清洗后方可继续施工。 （f）施工过程中，应经常检查泥浆泵的压力、气、浆液流量、钻机转速、提升速度及耗浆量；进冒浆比重和各种参数的测量记录、并整理分析。当冒浆量超过注浆量 25%时，应提高注浆压力或复喷进行处理。当不冒浆时
12、，应通过减缓提升速度或加大注浆量进行处理。 （g）喷射作业完成后，采用静压注浆，用水泥浆把孔注满，然后连续将冒浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止。 旋喷完毕后，泥浆泵和高压泵应用清水洗净，各管路内不得有残余浆液和其它杂物。管路拆下后采用清水冲洗，泥浆泵停止运转后，拆洗缸室和三通阀。损坏部件及时修理和更换，运转部分要涂抹黄油以利润滑和防锈。 3.6 质量控制标准【3】 3.7 工期及设备配置 新增桩间止水旋喷桩共 226 根，单根桩长 25.2m，空桩长 16.69m，实桩长 10.5m，共 5695m。 引孔计划配置 4 台引孔钻机，按照每台钻机每天引孔 8 个计算，工期为 8 天。旋喷桩施工计
13、划配置两台三重管旋喷钻机，按照每台钻机每天钻孔 10 根计算，工期为 12 天。旋喷桩施工在引孔开始 1 天后开始，总工期为 13 天。 本工程施工中所需的各主要施工机械、机具见下表。 四、基坑开挖【4】 三重管旋喷桩施工完成桩体强度达到要求后，剩余 4m 土层开始开挖。开挖方法采用由西向东分层、分台阶开挖。在开挖过程中遵循“竖向分层、纵向分段”的施工原则。开挖共分 3 层，层与层之间放坡设台阶的方式进行。在随后的开挖过程中，基坑未出现大量的涌水、涌砂现象，仅局部有渗水现象，周边道路路面及建筑物沉降得到了有效控制。 五、结语 通过本工程的实践证明，三重管旋喷桩在砂层地质环境中作为止水帷幕与钻孔
14、灌注桩形成深基坑复合支护结构是可行的。并且在福州地铁茶亭站、上海地铁轨道交通 4 号线抢险工程【5】中均获得成功。三重管旋喷桩具有地质适应能力强，成桩效果稳定，造价相对较低，施工周期短等优点，在类似的工程地质条件下无论施工还是抢险均可值得借鉴该工程经验。 参考文献： 1游卫华.三重管旋喷桩在深基坑止水帷幕中的应用.福建建设科技. 2010 年 04 期 2郭庆清，夏焰光.深层粉砂土中高压旋喷桩施工工艺研究.人民长江.2009 年 05 期 3中国建筑科学研究院.建筑基坑支护技术规程.JGJ 120-2012.2012 年 4刘钊,余才高,周振强.地铁工程设计与施工.人民交通出版社,2004 年. 5余暄平.国内外高压旋喷技术的发展现状与趋势.城市道桥与防洪,2006 年 04 期.
