楊世昌

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100043）

由于地鐵建設(shè)在大中型城市中愈發(fā)普及，車站施工主要臨近城市發(fā)展程度較高區(qū)域，因此深基坑工程中所面臨的周邊環(huán)境情況越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)基坑變形及滲漏水的要求尤其嚴(yán)格。

地連墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)具備震動(dòng)小、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，在深基坑工程中的應(yīng)用較為普遍。同時(shí)為節(jié)省工程投資，地連墻目前多采用鎖口管接頭形式，由于其特殊的接頭方式，導(dǎo)致其墻間接縫成為了滲、漏水高發(fā)點(diǎn)，如何保證接縫止水質(zhì)量成為工作重點(diǎn)，尤其在狹小空間或者臨近地下管線部位墻縫止水就成為風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn)。

RJP 工法作為一種新型的旋噴注漿加固法，相比傳統(tǒng)旋噴樁施工工藝，具有成樁直徑大、堵水效果好、形狀可控等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)RJP 旋噴樁采用噴頭頂端超高壓送水與壓縮空氣噴射流體先進(jìn)行土體切削攪碎，同時(shí)利用噴頭下端的超高壓漿狀液體與空壓機(jī)壓縮空氣噴射出的流體擴(kuò)大切削土體范圍，被切削攪碎的泥土顆粒與水泥漿液充分混合攪拌后形成大直徑、高密度、低滲透性的樁體，能夠起到更好的防滲效果。

本文根據(jù)天津地鐵8 號(hào)線某地鐵深基坑項(xiàng)目，對(duì)臨近220 kV 地下電力箱涵處地連墻與RJP 工法的綜合應(yīng)用及成樁過(guò)程的指標(biāo)控制進(jìn)行研究探討，為類似地連墻或地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工提供參考。

1 工程概況

天津地鐵8 號(hào)線某車站基坑工程位于南開區(qū)資陽(yáng)路，車站長(zhǎng)度為520.8 m；車站為傳統(tǒng)島式站臺(tái)形式，主體標(biāo)準(zhǔn)段為地下雙層雙柱三跨框架結(jié)構(gòu)，站臺(tái)中心線處結(jié)構(gòu)底板埋深約16.7 m。車站采用明挖順做法施工工藝，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用0.8 m 厚地連墻+支撐組合結(jié)構(gòu)形式。主體標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.6 m，基坑深度為16.6 m；盾構(gòu)井段寬度為26.2 m，基坑深度為19.0 m。

2 工程地質(zhì)及周邊環(huán)境

2.1 工程地質(zhì)

根據(jù)本工程地質(zhì)詳勘報(bào)告顯示，場(chǎng)地埋深范圍內(nèi)，按成因年代可分為以下10 層，按力學(xué)性質(zhì)劃分可進(jìn)一步分為16 個(gè)亞層，自上而下為：

①人工填土層（Qml），厚度為2.81～6.51 m。

②坑、溝底新近淤積層（Q43Nsi），該層土質(zhì)厚度約0.90～1.30 m，多含有機(jī)質(zhì)、垃圾以及腐植物，屬高壓縮性土。

③全新統(tǒng)上組陸相沖積層（Q43al），該層厚度為0.50～3.10 m。

③全新統(tǒng)中組海相沉積層（Q42m），該層厚度為6.90～8.90 m。

⑤全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層（Q41h），該層厚度約0.60～1.80 m，含有機(jī)質(zhì)、腐植物，屬中壓縮性土，中間局部夾雜黏土透鏡體。

⑥全新統(tǒng)下組陸相沖積層（Q41al），該層厚度為8.00～11.70 m。

⑦上更新統(tǒng)第五組陸相沖積層（Q3eal），該層厚度約為2.50～6.50 m，屬中壓縮性土。

⑧上更新統(tǒng)第四組濱海潮汐帶沉積層（Q3dmc），該層厚度約為1.70～2.50 m，可塑狀，存在層理分布，屬中壓縮性土。局部夾黏土透鏡體。

⑨上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層（Q3cal），該層厚度16.90～24.60 m。

⑩上更新統(tǒng)第二組海相沉積層（Q3bm），該層最大厚度6.60 m，主要由粉質(zhì)黏性土組成，可塑狀，存在層理狀，屬中壓縮性土，局部夾黏性土透鏡體。

2.2 水文地質(zhì)

根據(jù)地基土層的巖性分組以及室內(nèi)滲透試驗(yàn)結(jié)果，場(chǎng)地埋深55.00 m 以上基本可以劃分為3 個(gè)水文地質(zhì)巖組。

2.2.1 潛水含水巖組

基本水位埋深2.60～4.50 m。靜止水位埋深1.30～3.70 m，地下潛水位一般變幅在0.50～1.00 m。

2.2.2 第一承壓含水巖組

第一承壓含水層：全新統(tǒng)下組陸相沖積層（Q41al）砂質(zhì)粉土（⑧2）透水性好，為微承壓含水層。

2.2.3 第二承壓含水巖組

第二承壓含水層：上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層（Q3cal）粉砂（1○1t、1○4）透水性好，為微承壓含水層。

2.3 周邊環(huán)境

基坑周邊相鄰的建筑物東側(cè)是公園管理用房，為地上3 層的鋼混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，距二期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊緣約10.59 m；西側(cè)為35 kV 變電站，為地上3 層地下1 層的磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ)，距二期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊緣約7.79 m；220 kV、外徑為2.8 m×3.2 m、埋深1.69 m 電纜箱涵，35 kV、外徑為2.6 m×1.1 m、埋深0.935 m 電力排管，橫跨車站主體基坑，與主體地墻垂直相交，施工時(shí)采取懸吊保護(hù)。

3 RJP 工作原理

RJP 主要是采用超高壓噴射流體產(chǎn)生的有效動(dòng)能破壞土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，被切削后的泥土顆粒與水泥噴射漿液充分混合攪拌進(jìn)而產(chǎn)生所需的大直徑、低滲透性的攪拌樁體。同時(shí)RJP 工法從宏觀角度看，能將攪拌好的水泥漿液通過(guò)加壓輸送、流體噴射、地層切削、泥土混合和廢漿處置這一系列施工工序，作為控制對(duì)象，是一種能垂直或傾斜任意角度進(jìn)行地基加固的施工工法，受周邊環(huán)境影響小、對(duì)施工范圍內(nèi)地基擾動(dòng)較小，能對(duì)大深度、較復(fù)雜的地基進(jìn)行土體加固，并且不受排泥場(chǎng)所的限制。工作原理示意如圖1 所示。

圖1 RJP 工作原理示意圖

4 RJP 在箱涵與地連墻交接位置止水施工

4.1 施工背景

由于220 kV 電力箱涵位置地連墻采用絞吸式成槽施工工藝，且該位置地連墻鋼筋籠由3 幅短籠拼裝而成，接縫多且薄弱、滲漏隱患較大，為保證施工質(zhì)量，該接縫處采用RJP 旋噴加固、止水處理，其中地面以下20 m 成樁半徑為1.8 m，360°全圓咬合加固，地面以下20~26 m 成樁半徑為1.8 m，180°半圓加固，管涵底部至樁底采取∠20°復(fù)噴方式加固，加固深度20 m。

4.2 成樁直徑選擇

針對(duì)地質(zhì)詳勘報(bào)告和標(biāo)準(zhǔn)貫入值，選用不同成樁直徑，具體參照表1。

表1 RJP 工法在各種地質(zhì)情況下的樁徑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表

1）表1 的N 值（即標(biāo)準(zhǔn)貫入值）為改良土體的最大價(jià)值。

2）此表主要適用于深度小于30 m 的旋噴樁。

3）當(dāng)樁身長(zhǎng)度超過(guò)30 m 時(shí)，有效直徑等同于設(shè)計(jì)直徑減少0.30 m。

4）樁體成樁有效設(shè)計(jì)直徑在砂、礫等地層中N≤50，當(dāng)砂石含量在90%以內(nèi)，且N>50 時(shí)需經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后，根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果確認(rèn)樁徑。

5）對(duì)于粘性土N≤5，粘聚力C 在0.09×106N/m2（90 kPa）以上，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定有效成樁直徑。

4.3 配合比及壓力參數(shù)選擇

根據(jù)基坑范圍內(nèi)水文地質(zhì)、地連墻施工情況、設(shè)計(jì)文件對(duì)樁徑及復(fù)噴角度等綜合考慮，本工程RJP 施工主要參數(shù)為：水泥摻量為40%，水灰比控制為1∶1，水泥漿液噴漿壓力設(shè)置為40±2 MPa，切削土體水壓力設(shè)置為20±2 MPa，空氣壓力設(shè)置為1.0~1.5 MPa，每方漿液水泥用量為850 kg，提升速度控制為0.037 5 m/min。本工程RJP 施工參數(shù)選擇見表2。

表2 RJP 施工技術(shù)參數(shù)

4.4 施工工藝流程

RJP 施工工藝流程如圖2 所示，具體內(nèi)容如下。

圖2 RJP 施工工藝流程圖

4.4.1 測(cè)量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙給定樁位進(jìn)行精準(zhǔn)放樣，樁位偏差控制為不大于50 mm。尤其在220 kV 電力箱涵位置，必須嚴(yán)格控制測(cè)放誤差，防止破壞電力管線。

4.4.2 主機(jī)就位

利用25 t 汽車吊將樁機(jī)吊放到位，下放第一節(jié)鋼套管，鉆頭要對(duì)準(zhǔn)樁中位置，然后校正鉆機(jī)，鉆桿調(diào)整垂直度，施工過(guò)程中要確保樁機(jī)平穩(wěn)、平正。

4.4.3 引孔

為確保成樁垂直度滿足設(shè)計(jì)文件要求、防止RJP旋噴樁在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境成樁施工過(guò)程中發(fā)生卡鉆進(jìn)而發(fā)生埋鉆事故，在進(jìn)行正式RJP 施工之前進(jìn)行引孔作業(yè)，當(dāng)引孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求預(yù)定深度后，開始吊放RJP旋噴鉆桿。同時(shí)注意成孔前要敷設(shè)排漿管路，排盡廢漿，保護(hù)周邊環(huán)境。施工過(guò)程中引孔垂直度誤差嚴(yán)格控制在5‰以內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)工程部技術(shù)員要做好引孔施工旁站施工記錄，尤其在記錄中要注明鉆渣是否與地勘報(bào)告一致以及突遇地下障礙物情況。

4.4.4 下放套管

成孔垂直度經(jīng)過(guò)測(cè)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，采用汽車吊輔助下放剩余鋼套管至預(yù)定成樁深度。

4.4.5 下放鉆桿

在已安裝完成的鋼質(zhì)套管內(nèi)吊放RJP 旋噴鉆桿，鉆頭放至設(shè)計(jì)要求深度。

4.4.6 噴射試驗(yàn)

RJP 旋噴鉆頭到達(dá)既定成樁深度后，立即打開高壓水泵，切削破壞土體開始進(jìn)行噴射試驗(yàn)，進(jìn)入調(diào)試階段。

4.4.7 噴射注漿

噴射試驗(yàn)結(jié)束，確認(rèn)工況符合施工要求后，開始進(jìn)行鉆桿提升、噴漿作業(yè)。首先要開啟高壓水泵、注漿泵及空氣壓縮機(jī)，檢查施工技術(shù)控制參數(shù)是否滿足方案要求。開啟鉆桿提升裝置，待地面以上冒漿正常后開始進(jìn)行鉆桿提升工作。隨著RJP 成樁施工的逐步進(jìn)行，利用汽車吊逐步拆除相應(yīng)提出孔外的鉆桿。拆除管路后應(yīng)及時(shí)對(duì)拆除部位進(jìn)行復(fù)噴作業(yè)，復(fù)噴長(zhǎng)度為100~200 mm，以保證搭接部位成樁密實(shí)。

4.4.8 噴射結(jié)束

噴射注漿至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高后，噴漿結(jié)束，拔出鉆桿和鋼套管，及時(shí)對(duì)鉆桿、噴頭進(jìn)行清洗，移動(dòng)樁機(jī)，準(zhǔn)備下一根樁的施工。樁機(jī)移位后，需對(duì)樁頂孔位進(jìn)行回填土找平處理，消除安全隱患。

4.5 RJP 施工效果檢測(cè)

RJP 施工完成且達(dá)到28 d 齡期后進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)檢測(cè)，按照J(rèn)GJ/T 233—2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》要求鉆孔取芯數(shù)量不少于2%且不少于3 根，每根樁的取芯數(shù)量不少于5 組，每組不少于3 件試塊，并在全樁范圍內(nèi)連續(xù)鉆取芯樣。本工程經(jīng)過(guò)檢測(cè)，樁體28 d鉆孔取芯無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最小值1.33 MPa（設(shè)計(jì)值：qu28≥1.0 MPa），水泥土滲透系數(shù)最大值為0.63×10-7cm/s（設(shè)計(jì)值：k≤10-7cm/s），符合設(shè)計(jì)圖紙對(duì)滲透性的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市建設(shè)中超高層建筑物和地下軌道交通工程的迅速發(fā)展，深基坑工程面對(duì)復(fù)雜的周邊環(huán)境對(duì)安全性及穩(wěn)定性有了更高的要求，這就需要圍護(hù)結(jié)構(gòu)止截水措施能夠起到良好的效果。對(duì)施工場(chǎng)地受限的工程，尤其是針對(duì)水文地質(zhì)條件復(fù)雜、地下障礙物多的地區(qū)，隨著圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工難度增加，依靠自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行止水堵漏效果不明顯的情況下，本文所介紹的RJP 旋噴樁施工工法在施工隔水、止水方面，有著作業(yè)工期短、對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性高、直徑可靈活調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有良好的經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)上的先進(jìn)性，在基坑工程上具有廣闊的應(yīng)用前景。