钻孔灌注桩+高压旋喷桩止水体系在深基坑施工中的应用

上海市基础工程集团有限公司 上海 200002

1 工程概况

福州地铁1号线三叉街站位于六一南路、则徐大道与上三路、三高路交叉路口，呈南北走向。车站两侧建筑林立。车站施工期间南北向（六一南路、则徐大道）为双向4 车道（部分5 车道在基坑盖板上通过），车道紧贴围护桩，施工场地内临车道侧仅有一块宽2 m的悬挑盖板供施工人员行走。由于则徐大道是福州市区的交通主干道，往来车辆众多，车辆行驶带来的振动荷载对基坑围护体系稳定会造成不利影响。

三叉街站为地下2 层岛式车站，与地铁5号线三叉街站T形换乘，站内设置存车线，地下1层为站厅层，地下2层为站台层。主体结构尺寸：长约483.5 m，标准段宽23.2～35.5 m，覆土厚3.05～4.75 m。主体结构围护形式采用钻孔灌注桩加桩间三重管高压旋喷桩止水（图1），标准段基坑开挖深约16.65 m，北端头井开挖深约18 m，南端头井开挖深约17.72 m，换乘段开挖深约25.1 m。本工程围护桩（除换乘段处）：钻孔灌注桩φ900 mm，间距100 mm，桩长26.2～29.8 m，桩间高压旋喷桩φ＞800 mm，北端头井桩长与钻孔灌注桩同长，标准段桩长比钻孔灌注桩缩短1 m，南端头井桩长比钻孔灌注桩缩短2 m，见图2。

2 高压旋喷桩施工

2.1 施工机械设备安排

图1 围护桩配筋

图2 三叉街站端头井剖面

施工采用XP-30A型旋喷桩机2 台。按照总进度计划，合理安排各个施工环节的搭接，最大程度上缩短无功状态下的时间损失。

2.2 施工流程

钻机就位→调整钻架角度→贯入注浆管→试喷→旋喷注浆拔管→喷射拔管结束→机械清理→机械移位

2.3 施工工艺要求

2.3.1 桩位放样

严格按照施工图及施工现场实际位置定出桩的位置；桩位位于围护钻孔灌注排桩中间，桩中心布置在相邻2 根围护桩中心连线外围200 m处。根据现场实际情况，必须首先找出相邻2 根围护桩中心连线，然后根据中心连线确定高压旋喷桩桩位[1-3]。

2.3.2 桩机就位

钻机安放保持水平，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于0.5%。钻机与高压注浆泵的距离不宜过远[4]。钻机钻杆采用钻杆导向架进行定位。在铺设道轨枕木处要垫平整实，使道轨枕木在同一水平线上，在开孔前用水平尺对机架进行校对，以确保桩体垂直度达到设计要求。

2.3.3 贯入注浆管

注浆管随旋喷桩机钻头一起钻至预定的深度。在此过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，需要边喷水、边插管。

2.3.4 制备水泥浆液

制备旋喷桩水泥浆液时选用P.O 42.5水泥，水泥掺量根据加固土的性质及单桩无侧限抗压强度确定，通过试验确定水泥掺量。水泥浆液水灰比为1.0，在旋喷桩贯入注浆管的同时，后台拌制水泥浆，待压浆前将浆液倒入集料斗中，严格按设计要求配制浆液。

2.3.5 喷射注浆

水泥浆液在喷注前1 h内搅拌，当喷嘴达到设计高程，喷注开始时先送高压水清管，再送浆液和压缩空气。在底部旋喷1 min，当达到喷射压力、水泥浆压力、喷浆量后再边旋转边提升，提升速度不大于15 cm/min，旋喷速度为10～15 r/min。为防止浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10 cm，并且搅拌时间超过4 h的水泥浆液不得使用[5]。

对需要扩大加固范围或提高强度的部分采取复喷的措施，并使实际桩顶标高高于设计标高0.3～0.5 m。旋喷施工中作好施工记录。

2.3.6 拔管与冲洗

旋喷施工完毕，迅速拔出注浆管，并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。

2.3.7 桩机移位

待旋喷桩机注浆管全部提出地面后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。

2.4 质量检测

水泥按照相关规范取样送检，储存时间超过3 个月的重新取样试验，并按其检验结果使用，使用前报监理工程师批准。在旋喷桩达到龄期后，按规范要求进行现场钻孔取芯检测，取样完成后，按要求对取样孔进行回填，回填材料采用黄砂掺水泥。

2.5 高压旋喷桩质量控制措施

1）高压旋喷桩主要材料为水泥，加强对材料的质量控制是保证工程质量的关键。水泥应采用优质的名牌水泥，符合国家行业标准。水泥必须具备出厂质量证明书，进货时应对其品种、标号、包装、出厂日期等进行验收，并按有关规定储存。使用前应按照规范要求进行检验，确保水泥强度达到设计强度。

2）水泥浆配置应遵循随用随配的原则，施工前应确定灰浆泵输浆量、灰浆经输浆达到钻头时间，同时，对水灰比、水泥掺入量等严格控制。

3）控制好钻杆前进和拔出的速度是旋喷桩施工的关键所在，尤其是拔出速度。当钻至设计深度后，开始喷浆，当旋喷压力达到设计值后，在原位旋转喷浆不少于1 min，然后提升钻杆。

4）喷射浆液密度、回浆密度和回浆量每20～30 min测量记录1 次；遇故障停喷时，桩机喷头下沉至停浆面下0.5 m，待恢复供浆后再喷浆提升，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌。

3 施工效果及施工体会

3.1 施工效果

目前4 块结构块已完全封顶，3 块结构块已开挖到底完成底板施工，从施工情况看，通过对围护桩（钻孔灌注桩及桩间高压旋喷桩）的精心施工，围护桩墙未出现大的渗漏现象，为土建结构施工创造了较好的条件。

3.2 施工体会

3.2.1 施工前定桩位

因钻孔排桩在施工过程中可能出现桩位偏离现象，桩间高压旋喷桩的定位必须根据实际钻孔灌注桩的桩位来确定桩位，此点尤其重要。即在确定高压旋喷桩桩位前要求施工人员必须挖出钻孔灌注桩桩头，先确定钻孔灌注桩的中心位置，然后根据其连线中点垂直外放200 mm作为桩间高压旋喷桩的中心位置。对于遇钻孔灌注桩因坍孔造成桩径扩大处应进行引孔喷浆。

对于钻孔灌注桩的桩位偏离较大，如大于300 mm时，应以弥补在先的原则，在钻孔灌注桩外侧边线连线位置三等分布设2 根高压旋喷桩进行补救，以避免土方开挖过程中出现险情。

3.2.2 施工中控制

在施工中钻杆提升喷浆过程控制是桩间高压旋喷桩施工控制的关键工序。

在施工中钻杆提升喷浆过程中，施工操作人员要调整好各个施工参数以适应不同土层的变化，最直观的指标就是随时观察返浆的变化情况。返浆量少甚至不返浆则说明通过泵送的水泥浆大量渗流到土层中去，未能形成桩体，造成水泥浪费而无效果，应调整水泥浆稠度或加入速凝剂等，并调低水泥浆泵送压力以及调整水、气的泵送压力以适应土层的变化，并在提升速度上作适当调节。返浆量过大则说明水泥浆未进入土层，桩体的扩散范围达不到设计要求，水泥通过返浆而大量浪费，应先调低水泥浆泵送量，减慢钻杆提升速度，同时通过调整参数来加大切削土层的能力后，再调整水泥浆泵送量，并进行复喷水泥浆，以满足设计桩径的要求。

3.2.3 施工后的补救措施

在基坑土方开挖过程中，应派专业堵漏施工人员跟随土方开挖进程，巡视跟踪围护桩墙处的渗漏情况，对小的渗漏点直接用双快水泥封堵；对有滴漏现象的漏点，找到渗漏途径，并埋设引流管并用双快水泥封堵四周（根据情况适当扩大范围），待全部稳定后，根据需要封堵引流管[6-8]。

本工程在进行基坑土方开挖前，针对可能出现较大的漏水漏泥情况，还配备了聚氨酯堵漏设备器材以及双液注浆设备器材随时应急抢险，并与堵漏抢险人员制定了一套坑内抢险方案以备不时之需。

根据目前施工状况来看，本工程采用钻孔灌注桩及桩间高压旋喷桩止水的设计方式是可行的。但要求施工方必须做到精心施工，加强责任心，在整个施工过程中要以预防为主，遇到情况应有相应对策，才能顺利完成工程的施工任务。