牟政
无锡地铁二号线9标
摘要：在一些大城市，随着地铁建设和高层建筑的崛起，不少深基坑工程都采用了高压喷射注浆技术来进行深基坑的止水防渗，而三重管旋喷桩是其施工工艺的最先进形式。本文主要介绍无锡地铁二号线穿越靖海高架桥时，三重管旋喷桩的主要施工工艺。
关键词：地铁；旋喷桩；桥桩；沙层
1.工程概况
1.1工程周边环境
无锡地铁二号线靖海公园站位于上马墩路与江海东路交界处，2号线车站沿上马墩路纵向（东-西）布置，与设于沿江海东路布置的3号线形成“T”型换乘，车站位于城市主干道下，覆土3m，车站采用明挖施工。上马墩路规划道路红线为30m，江海东路规划道路红线为68m，江海东路上部设有分离式双向6车道江海高架。车站西北侧设置连接2号线与3号线的联络线，同时对于联络线与车站结构之间部分地块拟与车站结构同步施工以进行商业开发，覆土3m。
1.2工程地质
基坑范围内从上至下地层分别为：①1杂填土、③1a粉质粘土、③1粘土、③3粉土夹粉质粘土、④1粉砂、⑥1粘土、⑥2粉质粘土、⑦1粉质粘土、⑦2粉土、⑦3粉质粘土、⑧1粉质粘土、⑧2a粉质粘土夹粉土、⑧3粉质粘土、⑧4a粉质粘土夹粉土、⑧4粉土、⑧5粉质粘土、⑧6a粉质粘土夹粉土、⑨1粘土、⑨2a粉土夹粉质粘土、⑨2粉砂、⑩2粉质粘土。2号线车站结构底板主要座落⑥1层上，连续墙底主要落在⑦1、⑦2层上；3号线车站结构底板主要座落⑥2层上，连续墙底主要落在⑧3、⑧4a层上；联络线结构底板主要座落⑥1、⑥2层上，连续墙底主要落在⑧3层上。
本段防水的重点在于④1粉砂层，该土层夹在两层淤泥质粘土层之间，位于地面下2.10～6.20米左右，层厚4.1m左右，由于该层为透水层，且在基坑开挖范围内，该层处理的好坏，直接关系到基坑日后开挖是否漏水。
1.3地下水文情况
根据地下水赋存条件，本工点在勘察深度内沿线地下水类型主要为松散岩类孔隙水，具体包括：全新统潜水层②、全新统微承压水③1、上更新统承压水③2、上更新统承压水③3，中更新统承压含水层③4。对工程影响较大的主要为新统微承压含水层③1，
该含水层由③3层粉土夹粉质粘土、④1层粉砂组成，评述如下：
全线分布较普遍，富水性较低。顶板埋深一般在4.70～7.10m，顶板标高-3.45～-1.50m，层厚4.40～13.10m。地下水类型为HCO3·SO4-Na·Ca型水。地下水位受河水位及季节性降水控制，上、下普遍分布隔水层，分别为③1层粘土、⑥1层粘土，因此具微承压性。该含水层在勘察期间地下水位埋深1.46～2.90m、平均2.56m，标高0.74～2.39m、平均1.15m。
由于本工点开挖深度大于该含水层埋深，故该含水层对地铁施工影响较大。
1.4方案确定
本车站围护结构采用地下连续墙施工工艺，在穿越靖海高架桥时，受高度及桥桩限制，无法进行地下连续墙施工。根据本段的地质情况，设计采用φ1200@1350钻孔灌注桩进行围护加固，桩间采用φ800@600三重管旋喷桩旋喷桩进行止水，旋喷桩深度达到基坑底5米，通过桩间旋喷桩与灌注桩的咬合从而达到止水的效果。
图1车站三重管旋喷桩施工平面图
2资源配置
2.1劳动力计划
劳动力具体分工如表1所示。表中为每套设备的人员配置，工地施工采用24小时2班制，在施工中应各司其职，认真负责，相互协作，互相监督。机械操作工必须作好现场钻孔记录，取得第一手地质资料，以便注浆技术人员根据地质资料及时调整注浆参数。注浆记录人员必须把当班的记录及时整理。高压泵工应随时注意注浆泵压力变化，值班工程师及时记录并根据地质情况调整注浆压力及施工工艺参数。
2.2主要施工机械设备
主要施工机械设备如表2所示。
3.1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，其加固直径可达800～2000mm。
采用三管法旋喷，应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气；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；当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时，应立即停止当前桩的旋喷工作，并将旋喷管拔出并清洗管路。旋喷桩施工工艺流程见图2。
3.2施工工艺参数
根据经验配比，确定水泥用量270kg/m，水灰比1：1，可计算出水泥浆密度为：
1.50～1.51g/cm3
可计算出每根桩水泥用量为：21.394m×270kg/m&pide;1000=5.8t。
每延米旋喷桩消耗水泥浆所占体积：（270+270）&pide;1.5&pide;1000=0.36m3
以单位时间的喷浆量和喷嘴提升速度计算，计算公式为：
由Q=（H/v）q（1+β）推算
q/v=Q/（H*（1+β）
式中Q—浆量（L）；
H—桩长（cm）；
q—单位时间喷浆量（L/min）；
β—损失系数，通常0.1～0.2（本方案取0.15）；
v—提升速度（m/min）。
q/V=Q/（H*（1+β）=0.36×1000/（100×（1+0.15））=3.13
3.3旋喷桩施工方法
3.3.1施工准备
（1）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1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”。
（2）桩位放样
施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，打设木桩作为标记，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。
（3）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罐附近，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。
（4）由于施工区域部分在高架桥下，受高架桥净高（7.3m）限制，我部对路面基层进行破除降低处理，并对旋喷桩桩机高度进行调整，以满足施工需要。
3.3.2钻机就位
钻机就位后，对桩机进行调平、对中（采用水平靠尺与钻井机架吊锤球相结合的方法整平机架，对准设计桩位；而后用经纬仪或全站仪进行复核），调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在50mm以内，钻孔垂直度误差小于1.5%；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。
3.3.3喷水引孔钻进
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，正式开始钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边钻进，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。
3.3.4旋喷提升
当喷射注浆管到达设计深度后，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，待喷浆正常后再逐渐提升旋喷管，以防止旋喷管被扭断。为保证桩底部的的成桩质量，喷嘴下沉到设计深度时，应在原位置旋转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，同时立即检修排除故障。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。
3.3.5钻机移位
旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位，开始下一根旋喷桩的施工。
4质量标准及检查措施
4.1旋喷桩施工技术标准
旋喷桩的施工技术要求见表4。
4.2施工检查内容
（1）施工前检查
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水泥的质量合格证及复验报告；
②浆液配合比是否合适工程实际土质条件；
③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、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。
⑤施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。
（2）施工中检查
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计量；
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喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；
⑦施工记录是否完备，每施工完成一根桩应有详细的施工原始记录。
（3）施工后检查
施工后按照设计要求对桩体强度及地基承载力进行检查验收。
4.3成桩质量检查
（1）质量检验时间、内容
施工完成后对桩体施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后28天进行，检查内容主要为28天无侧限抗压强度qu>=1.0Mpa，抗渗系数<1.0×10-7cm/s。
（2）质量检验数量、部位
检验点的数量为施工孔数的1%，并且至少要检验3个点。
5、实施效果
在三重管旋喷桩止水帷幕实施后，在基坑的开挖过程中，发现桩间漏水点比较少，只在局部发现过漏水点，在发现的漏水点处通过注水玻璃双液浆的方式进行处理，能比较迅速的堵住漏水点，总体来说，效果比较好，达到了预期效果。
参考文献：
[1]张志强，何川.地铁盾构隧道近接桩基的施工力学行为研究[J].铁道学报，2003，（1）.
[2]李勇.富水砂层浅埋暗挖大断面地铁风道施工技术[J].隧道建设，2004，（6）.
[3]池永寿，杨英瑜.高压喷注水泥水桩基设计与计算[M].北京：中国铁道出版社，1994.
[4]刘建国.水平旋喷搅拌桩工法应用研究[J].铁道工程学报，2002，（2）.
[5]韩莉.水平旋喷搅拌桩在含水砂层超浅埋地铁隧道中的应用[J].广东土木与建筑，2004，（08）.
[6]赵建夏，刘小峰.钻孔咬合桩在深圳地铁工程中的应用[J].人民长江，2001，（9）.