中国土木工程集团有限公司珠海分公司 广东珠海 519000
摘要：在深基坑施工中，为了防止基坑开挖后渗水，可在围护桩间设置三重管高压旋喷桩，其与相邻桩咬合，封闭围护桩间空隙，以阻止基坑围护结构外的水渗透进入基坑，确保基坑开挖后基坑内的干燥及施工安全。本文以深圳地铁10号线甘凉区间明挖段混凝土围护桩间三重管高压旋喷桩施工为例，阐述了三重管旋喷桩施工过程中各个要点，对同类工程有一定借鉴意义。
关键词：明挖；三重管；旋喷桩；施工技术
一、工程概况
甘凉区间明挖段为出入线接轨段，本基坑起点里程DK22+764.698，终点里程DK22+827.836，长66.138m，宽29.4m，基坑深度约33.7m，工程位置位于凉帽山脚东北侧，周边环境条件复杂。
明挖段基坑围护结构采用φ1500mm @1800mm混凝土钻孔灌注桩加内支撑的支护方案。桩间采用φ800mm三重管高压旋喷桩止水，旋喷桩应进入基坑底不小于1.5m，旋喷桩与钻孔灌注桩交圈应至少150mm。本区段旋喷桩共106根，设计总量3505.4m。
二、工程地质与水文地质
根据场地地勘资料，本区间明挖段原始地貌为丘陵，地质情况约10.0m深的素填土、黏性土和27.0m深的土状全风化角质岩及块状强风化角岩（局部中风化角岩），原岩结构大部分破坏，呈坚硬土状，岩体呈碎块状，岩石锤击易碎。场地地下水主要有两种：一是第四系松散岩类孔隙水，主要赋存于第四系松散底层中；另一类是为基岩裂隙水，主要赋存于块状强风化带的裂隙中，富水性因基岩裂隙发育程度、贯通度、与地表水源的连通性而变化，主要由上层孔隙水补给，排泄方式为地下径流。地下水位埋深1.2～38.0m。
三、施工原理及工艺流程
三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。即用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，借空气的上升力把被破碎的土由地表排除；于此同时，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，使水泥浆与土混合达到加固目的。
采用三管法旋喷，应先送高压水、再送压缩空气和水泥浆；喷射时先应达到预定的喷射压力、喷浆量后，再逐渐提升注浆管，注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm；当到设计桩顶高度或者地面出现溢浆现象时，应立即停止当前桩的旋喷工作，并旋管拔出并清洗管路。三重管法是将水泥浆与压缩空气同时喷射，除可延长喷距离、增大切削能力外，也可促进废土的排除，减轻加固体单位体积的重量。旋喷桩施工工艺流程见3-1图
四、施工工艺参数
施工工艺参数参如下：
旋喷桩施工前应进行试桩，根据实际情况以确定预定的浆液配比、喷射压力、喷浆量等技术参数，试桩数量不少于2根。浆量计算:以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算出浆量，计算公式为：
Q=(H/v)q(1+β)
式中 Q—浆量（m3）；
H—喷射长度（m）
q—单位时间喷浆量（m3/min）
β—损失系数，通常0.1～0.2
v—提升速度（m/min）。 根据试桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量。
旋喷桩施工方法
5.1 施工准备
⑴场地平整，正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下2米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。
⑵桩位放样，施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。
⑶修建排污和灰浆拌制系统，旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。灰浆拌制系统主要设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。
5.2钻机就位
钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。
5.3引孔钻进
钻机施工前，应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。
5.4拔出岩芯管、插入注浆管
引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。
5.5旋喷提升
当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。
5.6钻机移位
旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。
质量控制与保证措施
6.1施工控制内容
⑴施工前控制，在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：
①原材料的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；
②浆液配合比合理选定；
③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、
水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；
④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。
⑤施工前还应对地下障碍情况统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求。
⑥施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。
⑵施工中控制 ，施工中重点检查内容有：
①钻杆的垂直度及钻头定位；
②水泥浆液配合比及材料称量；
③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；
④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；
⑤孔位处的冒浆状况
6.2 成桩质量检查
⑴质量检查重点是检查时间和检查内容。检查时间应在高压喷射注浆结束后2周，检查内容主要为加固区域内取芯试验。
(2)检验方法
旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。 钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，检查桩体内部的水泥土搅拌均匀程度、成桩质量，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检测其抗渗能力，试验不合格者应进行补喷。
(3)检验结果
经取芯检测，桩身水泥土搅拌均匀、连续，质量良好，抗渗指标满足设计及规范要求。
6.3 质量保证措施
为保证旋喷桩的施工质量，根据施工条件、设计要求和相关行业规范，拟采取如下质量保证措施达到施工质量目标。
⑴放注浆管前，先在地表进行射水实验，待气、浆压正常后，才能下注浆管施工。
⑵采用42.5级普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。施工中所有计量工具均应进行标定，水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。
⑶浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥重量等参数均以现场试桩情况为准。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。搅拌桶做明显标记,以确保浆液配比的正确性.灰浆搅拌应均匀，并进行过滤。喷浆过程中浆液应连续搅动，防止水泥沉淀。
⑷施工前进行成桩试验，由设计、业主、监理、施工单位共同确定旋喷桩施工参数，保证成桩直径不小于设计桩径。
⑸严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于0.20m/min 。喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深0.4米重复喷射接桩，防止出现断桩。
⑹高喷孔喷射成桩结束后，应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩，桩顶面下降，以保证桩顶标高满足设计要求。
⑺因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后才能提升。
⑻实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。当实际孔位孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。
七、安全文明施工控制
施工现场设立文明施工管理小组，专职管理员负责现场文明施工的检查和督促工作：
⑴加强对安全生产的管理，对职工进行安全生产教育，工地设置专职安全检查员，及时发现、处理安全隐患。
⑵制定各工种安全生产规章制度，严格施工程序，加强对桩机操作员的管理，施工机械由专人持证上岗，严禁串岗作业。
⑶严禁违规操作，不得违章指挥。
⑷施工材料堆放有序，不侵入运输通道道施工界限。
⑸配电箱开关有操作指示和安全警示。
⑹临时设施及变压器等供电设施，应按《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，采取防护措施，并增设屏障、遮栏、围栏、保护网。凡可能漏电伤人或易受雷击的电器设备，均设置接地装置或避雷装置，并派专业人员检查、维护、管理。
⑺调制水泥浆时，应戴好防尘口罩。
⑻施工中产生的废弃泥浆必须经过沉淀池沉淀处理后，方可排入市政污水管，严禁直接排入市政污水管。废浆沉碴必须用密封的槽车外运，送到指定地点处置。
小结
基坑土方开挖后，围护桩间渗漏水现象较少，充分验证了三重管旋喷桩在甘凉区间明挖段施工的成效性，个别渗漏点采取注浆封堵和引排的措施进行处理，总体达到了止水防渗目的，确保基坑干燥，为主体结构施工创造了良好的施工条件。通过该明挖段旋喷桩施工，已能熟练掌握三重管高压旋喷桩施工方法、工艺流程、技术参数、质量控制与检测等施工技术。
参考文献：
[1]《地下防水工程质量验收规范》（GB50208--2011）.
[2]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）2003.
[3]《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）.
[4]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）.
[5]《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJG05-2011）.
论文作者:王斌堂
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/17
标签：浆液论文; 基坑论文; 钻杆论文; 钻孔论文; 钻机论文; 灰浆论文; 注浆论文; 《基层建设》2016年31期论文;