吳 迪

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100124）

0 引言

旋噴樁是利用鉆機(jī)將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設(shè)計(jì)高程，將預(yù)先配制好的漿液通過(guò)高壓發(fā)生裝置使液流獲得巨大能量后，從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來(lái)，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體。噴射過(guò)程中，鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌?，在土中形成一定直徑的柱狀固結(jié)體，從而使地基得到加固。實(shí)踐證明，此法對(duì)處理淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土等有良好的效果。

1 工程概況及地質(zhì)資料

1.1 工程概況

某工程工作井為盾構(gòu)始接收井，豎井開挖深度為37m，采用地下連續(xù)墻作為豎井圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻施工前要求對(duì)土體進(jìn)行加固，加固深度應(yīng)超過(guò)淤泥層層底1m，經(jīng)加固的土體應(yīng)有良好的物理性、自立性，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1MPa。

1.2 地質(zhì)資料

工作井范圍內(nèi)地層較復(fù)雜，原址為某海景酒家，主要位于酒家魚塘范圍內(nèi)。工作井地層主要為淤泥、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化花崗巖、弱風(fēng)化花崗巖，淤泥層厚10.1m，粉質(zhì)黏土層厚3.9m。淤泥層中夾雜大量回填片石，回填片石層厚9m。

2 施工難點(diǎn)分析及解決方法

2.1 復(fù)合地質(zhì)中施工工藝選擇

1）攪拌樁加固 選擇攪拌樁對(duì)工作井地基進(jìn)行加固。攪拌樁樁機(jī)下鉆桿進(jìn)入淤泥層鉆孔過(guò)程中，由于回填片石過(guò)大、較密，攪拌樁樁機(jī)鉆桿無(wú)法對(duì)片石進(jìn)行攪動(dòng)，鉆桿不能下鉆到預(yù)計(jì)加固深度。為讓攪拌樁樁機(jī)正常施工，采用挖機(jī)清理淤泥層片石。清理過(guò)程中，由于淤泥層含水量較大，淤泥具有流動(dòng)性，挖機(jī)所處位置地基承載力不夠，不能進(jìn)行片石清理。故無(wú)法進(jìn)行攪拌樁加固。

2）三重旋噴樁加固 三重旋噴樁選擇引孔機(jī)配合旋噴樁機(jī)對(duì)地基進(jìn)行加固。引孔機(jī)在淤泥層進(jìn)行引孔時(shí)，可以沖碎回填片石，成孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引孔需7～8h。在成孔引孔后，四周淤泥重新擠入孔內(nèi)，樁機(jī)噴漿桿不能下到設(shè)計(jì)深度，無(wú)法噴漿。故無(wú)法進(jìn)行三重旋噴樁施工。

2.2 解決方法

通過(guò)總結(jié)攪拌樁和三重旋噴樁失敗經(jīng)驗(yàn)，必須采用引孔噴漿一體機(jī)先對(duì)地基引孔，在達(dá)到設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行噴漿，避免淤泥重新擠密鉆孔的情況。結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，決定對(duì)旋噴樁機(jī)進(jìn)行改造，采用雙氣壓旋噴機(jī)，使用潛孔沖擊器，配備潛孔沖擊鉆頭。一臺(tái)空壓機(jī)連接潛孔沖擊器，通過(guò)氣壓帶動(dòng)潛孔沖擊器沖擊淤泥層回填片石，達(dá)到引孔效果。在鉆頭達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，另外一臺(tái)空壓機(jī)連接噴氣管與噴漿管組合，直接進(jìn)行噴漿，對(duì)地基進(jìn)行加固。雙氣壓旋噴機(jī)避免了無(wú)法成孔和成孔后無(wú)法下管噴漿問題，通過(guò)實(shí)際施工解決了淤泥層中夾雜片石這一復(fù)合地質(zhì)中地基加固問題。

3 主要施工工藝

3.1 施工機(jī)具

3.1.1 施工機(jī)具選擇

1）旋噴機(jī) 本次施工采用雙氣壓三重管旋噴樁施工，根據(jù)以往相關(guān)三重管旋噴樁機(jī)經(jīng)驗(yàn)，選用GP-2000型號(hào)旋噴機(jī)。

2）空壓機(jī) 為保證潛孔沖擊鉆頭有足夠沖擊壓力，沖擊到設(shè)計(jì)深度，選用G110A-8型螺桿空壓機(jī)，并配備儲(chǔ)氣罐。為保證噴漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)半徑，選用活塞空壓機(jī)，壓力達(dá)0.8MPa。

3）高壓泥漿泵選用 為保證噴漿壓力達(dá)到20MPa以上，選用SCN-H300型。

3.1.2 施工機(jī)具改造

在GP-2000型號(hào)旋噴機(jī)基礎(chǔ)上對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行改造。將原先設(shè)備鉆桿進(jìn)行外接，將接水管部分改為氣管，氣管接潛孔沖擊器，潛孔沖擊器配備潛孔沖擊鉆頭（見圖1，2）。

圖1 潛孔沖擊器

圖2 潛孔沖擊鉆頭

3.1.3 施工機(jī)具工作原理及試驗(yàn)

本文利用全國(guó)30個(gè)省份的時(shí)間序列數(shù)據(jù)分別建立VAR模型，并利用脈沖響應(yīng)分析各變量對(duì)水資源消耗影響的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。為了保證VAR模型的穩(wěn)定性，對(duì)建立的每個(gè)VAR模型都進(jìn)行AR根檢驗(yàn)。在Eviews8.0的輔助下，發(fā)現(xiàn)全國(guó)30個(gè)省份中除了遼寧、上海和福建3個(gè)省份之外，其余省份的VAR模型的特征根都在單位圓內(nèi)，說(shuō)明其余27個(gè)省份的VAR模型都是穩(wěn)定的，都通過(guò)了AR根檢驗(yàn)，可以進(jìn)行脈沖響應(yīng)分析，分析結(jié)果如圖1所示。由于篇幅有限，圖1所示是部分省份的水資源消耗對(duì)各變量沖擊的脈沖響應(yīng)結(jié)果。

3.1.3.1 施工機(jī)具工作原理

1）潛孔沖擊器 沖擊行程開始時(shí)，活塞和閥片均處于極上位置，壓氣經(jīng)閥蓋和閥座的徑向孔進(jìn)入氣缸上腔，推動(dòng)活塞高速向下運(yùn)動(dòng)沖擊鉆頭。當(dāng)活塞行至襯套的花鍵槽被關(guān)閉時(shí)，下腔壓力開始上升，于是活塞上端中心孔離開配氣桿，使上腔通大氣，壓力降低，工作行程結(jié)束。當(dāng)活塞沖擊鉆頭尾部后，閥片因其上下壓差作用，進(jìn)行換向，活塞重復(fù)返回行程運(yùn)動(dòng)。

2）旋噴樁機(jī)成樁 在旋噴樁機(jī)就位后，開啟空壓機(jī)，由潛孔沖擊鉆頭對(duì)地質(zhì)進(jìn)行沖擊下鉆。遇到淤泥層片石阻力后，通過(guò)氣壓沖碎片石，繼續(xù)進(jìn)行下鉆。在鉆桿到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，停止沖擊鉆頭空壓機(jī)，開始噴漿施工。通過(guò)漿壓和氣壓沖擊破壞土體，并使片石中縫隙充滿漿液，同時(shí)鉆桿以一定速度向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土體中形成固結(jié)體，從而形成旋噴樁。

3.1.3.2 施工機(jī)具試驗(yàn)

1）地面沖擊試驗(yàn) 在施工機(jī)具改造調(diào)試好后，先在地面進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，①試驗(yàn)?zāi)康?潛孔沖擊鉆頭在空壓機(jī)帶動(dòng)下，氣壓是否足夠擊碎片石滿足施工要求；②試驗(yàn)結(jié)果 潛孔沖擊鉆頭在空壓機(jī)帶動(dòng)下可以擊碎片石，滿足施工要求。

2）成孔沖擊試驗(yàn) ①試驗(yàn)?zāi)康?潛孔沖擊鉆頭在空壓機(jī)帶動(dòng)下，鉆桿是否足夠擊碎片石達(dá)到設(shè)計(jì)深度，滿足施工要求；②試驗(yàn)結(jié)果 鉆桿可以達(dá)到設(shè)計(jì)深度，滿足施工要求。

3.1.4 施工參數(shù)選定

表1 旋噴樁施工參數(shù)

3.2 施工工藝流程

施工流程具體如圖3所示。

圖3 施工流程

3.3 主要施工工藝

1）施工準(zhǔn)備 施工準(zhǔn)備應(yīng)符合下列要求：①平整場(chǎng)地，清除地面、地下障礙。當(dāng)?shù)貏?shì)低洼時(shí)，應(yīng)回填黏性土料，但不得加填雜土；當(dāng)?shù)乇磉^(guò)軟時(shí)，應(yīng)采取防止施工機(jī)械失穩(wěn)的措施。②布置開挖冒漿排放溝和集漿坑。

2）地面試噴 在機(jī)器就位后，打開高壓泥漿泵和活塞空壓機(jī)，檢查噴嘴是否有漿液噴出，確保無(wú)誤后，正式開始旋噴施工。

3）引孔鉆孔 打開螺桿空壓機(jī)，調(diào)節(jié)空氣壓力至0.8MPa，開始引孔鉆孔施工。在鉆桿進(jìn)入土體后，開啟活塞空壓機(jī)，調(diào)節(jié)空氣壓力至0.8MPa；開啟高壓泥漿泵，調(diào)節(jié)壓力至5MPa，保持噴嘴有漿液噴出。避免施工中有雜物吸附在噴嘴上及長(zhǎng)時(shí)間不噴漿致使水泥漿凝固堵住噴管、噴嘴。

4）提升噴射 在鉆桿噴嘴達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，關(guān)閉螺桿空壓機(jī)，同時(shí)調(diào)節(jié)高壓泥漿泵，調(diào)節(jié)壓力至25MPa。先原地靜噴水泥漿液30～60s，待水泥漿液填滿超出設(shè)計(jì)深度部分后，開始提升鉆桿。噴漿過(guò)程中，經(jīng)常檢查、調(diào)整高壓泥漿泵壓力、漿液流量、空壓機(jī)風(fēng)壓風(fēng)量和提升速度，控制旋噴樁施工質(zhì)量。

5）結(jié)束移機(jī) 施工完畢應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿，把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除后，將旋噴樁機(jī)移到新的孔位上?？孜慌c原孔位距離800mm，隔孔施工。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)改造的雙氣壓三重管旋噴樁技術(shù)可以對(duì)復(fù)雜地基中土體就行加固，滿足施工要求。