地铁车站深基坑高压旋喷桩技术研究

分类：交通运输论文发表 时间：2012-12-05 10:15 关注：(1)

摘要：高压旋喷桩技术是一项既高效又方便的止水技术，在地铁车站深基坑施工中，采用高压旋喷桩技术对地下水进行控制，效果非常突出。本文对高压旋喷桩的施工工艺及质量控制进行具体介绍。

关健词：地铁车站;深基坑;高压旋喷桩;施工技术

在地铁车站的深基坑开挖中如果地下水位过高，很容易影响基坑的支护和开挖施工，在地铁车站的深基坑开挖过程中，通常可采用混凝土灌注桩或者钢板桩进行支护，而对于桩间的止水则可采用高压旋喷桩技术来进行。高压旋喷桩技术施工较为快速，是一种既高效又经济的施工技术。目前高压旋喷桩施工技术在我国应用较为广泛，也有了较为合理的施工规范，所以高压旋喷桩在地铁车站深基坑止水方面的应用，也具备了成熟的技术支持。本文将对高压旋喷桩的具体施工工艺进行介绍，并对其质量控制进行分析。

1高压旋喷桩作用原理

高压旋喷桩主要是利用钻机将注浆管钻进土体的预定部位，注浆管上带有喷嘴，然后采用高压机将浆液以20～40Mpa的高压喷射出来。进而对土体产生冲切、扰动和破坏，同时按照一定速度提升钻杆，使浆液和土体强制搅拌混合，等到浆液固结后就会形成一个圆柱形的固结桩体，对地基土起到止水和防水的作用。高压旋喷桩因为喷射方法的不同可分为单管、二重管和三重管施工方法。单管法是指使用单层的喷射管，只喷射水泥浆;二重管是指使用二重注浆管同时将水泥浆和空气喷射入土体内部。使高压水泥浆与空气共同作用，达到更大的土体破坏能力;三重管是指采用三重注浆管分别将水泥浆、空气和水喷射入土体。这种方法可以使用高压机械将水和空气以高压的方式迅速冲切开土体，使土体形成较大的空隙，然后再通过泥浆泵将水泥浆以相对低的压力喷射到被切割的土体部分，使水泥浆与土体混合，形成直径较大的桩体。高压旋喷桩主要的作用有：对土体的切割作用，高压旋喷桩的射流在高压作用下，喷射泥浆流会以脉冲的形式冲破土体，使土体出现空隙，直至裂缝逐渐扩张;混合搅拌的作用：钻杆会以旋转的方式缓慢提升，在提升过程中，可在射流后形成空隙，然后在喷射压力的作用下使土粒沿着喷嘴转运的反方向移动，达到与浆液混合搅拌的目的;三重管的换置作用：在高压水流切割土体的时候，压缩空气体会将一部分土粒排出地表，在土粒排除后的空隙处由水泥浆来填充，对土体起到换置的作用;充填、渗透作用：在高压水泥浆迅速充填土体补切开的部分时，会形成析水固结，并且渗透到土层的一定范围内，从而形成相当厚度的固结体;压密作用：在高压喷流切割土体的过程中，破碎部位残余的剩余压力，可以对土体产生压密作用，进而使旋喷桩体的边缘部位强度提高。

2高压旋喷桩施工工艺流程

2.1施工放样

放样测量可采用经纬仪和钢尺等测量工具进行，放样时可按照设计图纸的要求对旋喷桩的中心轴线进行确定。然后对每一个桩位进行确定，每个孔位应该严格确定，其误差必需小于50mm，最后将每个桩位进行标定。

2.2成孔方法

在钻机到位以后，需要对孔位进行复核，旋喷桩之间的距离严格按照遵循设计要求，使用水平尺对钻杆的垂直度进行测量。然后采用钻机在开挖后的地坪下进行钻进，钻进时要保持钻杆的垂直度，钻进深度遵循设计要求，然后再由下至上喷射水泥浆。

2.3水泥浆搅拌

水泥浆的水灰比要符合设计要求，一级搅拌时在控制好水灰比，随着测量浆液的比重，过滤过程中防止杂物及沙粒进行二级搅拌机，要保持二级搅拌的连续性，防止水泥沉淀。

2.4旋喷和提升

钻机在钻进时，钻头会以规定速度下钻到设计高度，然后投入钢球将钻头的下部孔堵住，以使高压气体和水泥浆从侧面的喷头喷射出来，继而钻头反转将喷射管提升，从下至上喷射注浆，喷射管进行分段提升时，搭接的长度应该大于100mm。当钻头提升到桩顶的位置时，要停止喷浆，钻头安原位转运2min，然后再正转钻头进行复搅。在距离桩顶2～3m位置可适当增加水泥的用量，完成后对搅拌机进行清洗，准备下一桩位的钻进。

2.5回灌作业

在喷射完成之后，要及时在喷射区进行静压充填灌浆，直至浆液不再下沉。

2.6冲洗作业和检测

一个桩位喷射完成之后，应该将注浆管、钻头等机具进行清洗，以防止水泥浆对机具污染;在施工完成后，需要对桩体进行钻芯取样，以便确定桩体的质量。

3高压旋喷桩的施工质量控制

3.1材料的质量控制

水泥浆的拌制要严格按照设计要求处理水灰比，施工过程中没能随意更改。不能使用受潮或者过期的水泥，水泥浆在喷射时应该防止沉淀，拌制的时间不应该超过4小时。水泥在入罐时，应该进行过筛处理，以保证水泥中没在超过0.5mm的杂物，避免将注浆管堵塞。施工用水应该为饮用水，施工时要保证水的洁净。

3.2喷射过程中的捏控制

在喷射的过程中，应该对冒浆情况进行观察，如果发现存在异常情况应该及时处理，当冒浆量大于灌浆量的20%时，可将提升的速度加快，如果地面不冒浆，则应该停止提升并向孔口充砂，等到浆液开始冒出之后才能提升，提升时为保证旋喷桩的质量，应该对提升速度进行严格控制;施工时要保证作业的连续性，如果发生中断施工问题，则需要在二次下管时多下一段距离;喷射过程中要做好记录，如果气压没在达到设计强度，应该及时停机处理;相邻两个桩体的施工间距应该大于48小时，以防止对完成后的桩体造成破坏。

3.2接头部位及垂直度的控制

旋喷过程中可能出现拆卸钻杆或者其它情况，导致旋喷不能连续进行，这就有可能造成旋喷桩出现接头问题，为了保证接头部位的质量，应该对接头部位进行复喷，其复喷的深度应该大于15cm;另外，旋喷桩作为止水帷幕时，要控制好其垂直度，这是保证止水效果的关键，如果桩体的垂直度控制不好，就会使旋喷桩与防水结构的搭接不严密，止水效果就会受到严重影响。所以旋喷桩的垂直度误差不应该超过1%。

3.3特殊质量问题的处理

在旋喷桩施工过程中通常会出现塌孔、机械故障、冒浆等问题，从而影响施工质量，对这些问题的应该采用，积极有效的措施进行处理，以避免对施工造成影响。对于塌孔问题应该查明塌孔的原因，并进行详细的记录，可采用水泥浆对孔壁进行填充和加固，泥浆的配合比应该满足以孔隙内不流动也不硬化的状态;对于机械故障导致旋喷中断的问题，可重新进行喷射施工，作业时要保证搭接的长度;如果冒浆过多或者过小，可先对冒浆的成分和流量进行分析，以便了解灌浆的质量和原因，及时确定应对措施;在喷射作业完成之后，水泥浆可能会由于重力作用或者其它原因，发生表面塌陷的问题，可以采用连续或者间断地向孔内进行静压灌浆的方法来处理，也可采用两次注浆的方法来处理;在地层的分界处，可以根据地层的描述，在分界处进行旋喷作业时，应该尽量将提升喷射的速度降低，也可能进行复喷处理，这样能够有效保证分界处的桩体质量。

4结论

在地铁车站的深基坑施工中，高压旋喷桩技术的应用较为广泛，且应用效果也较好，它可以保证止水帷幕的完整性。高压旋喷桩施工速度较快且方法简单，可以为止水施工提供有利的条件。在高压旋喷桩施工过程中，应该掌握好每个环节的技术要点，控制好施工质量，

才能保证旋喷桩的止水效果得到发挥。

参考文献:

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