沿海深基坑工程高压旋喷桩施工质量控制

周 全

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 北京 101000）

沿海深基坑工程高压旋喷桩施工质量控制

周 全

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 北京 101000）

珠海城际轨道工程湾仔车站深基坑工程采用高压旋喷桩止水帷幕，通过精心施工，较好的完成施工任务，该工程的施工质量控制措施可为同类深基坑工程提供宝贵意见。

高压旋喷桩 质量控制 深基坑

1 引言

沿海深基坑工程止水是保证施工安全的关键，湾仔站设计为桩间止水，对高压旋喷桩的施工质量控制就尤为关键，本文就湾仔车站高压旋喷桩施工中的质量控制关键点进行阐述，以提高自身管理水平和为同类工程提供宝贵意见。

1.1 工程概况

车站位于珠海市香洲区南湾南路，前接横琴隧道北湾区间，后接横琴隧道湾十区间，车站中心距南海边缘约300 m。车站起讫里程DK5+646.1—DK5+913.9，中心里程DK5+769。车站主体结构基坑标准段开挖深度约19.5 m，端头井基坑开挖深度约21.5 m，车站覆土厚度约为2.8 m，采用明挖顺做法施工，围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑的支护形式，桩径为800 mm，桩间距为1 000 mm。桩间采用直径600 mm的高压旋喷桩止水。

1.2 设计参数

高压旋喷桩桩径600 mm，间距1 000 mm，水灰比1︰1，每延米桩长水泥掺量为200 kg，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，注浆压力不小于24 MP，空气压力大于0.7 MP，旋转速度15 cm /min，提升速度30 cm/min，流量85 L/min。

2 施工

2.1 工艺流程

放线定位→钻机就位→低压射水试验→钻孔下管→成孔达设计标高→制浆→高压旋喷提升→成桩→冲洗管路→移位→下一根桩

2.2 放线定位

施工前用全站仪测定高压旋喷桩施工的控制点，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20 mm。

2.3 钻机就位

将使用的钻机安置在测设的孔位上，使钻头对准桩位。为保证钻孔达到要求的垂直度，钻机就位后做水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。以吊线锤校正机架垂直度，每工作班检查不少于2次，使垂直度偏差不超过1 %，孔位偏差小于5 cm。

2.4 射水试验

钻机就位后，首先进行低压射水试验（0.5 MPa），用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常.

2.5 钻孔下管

钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置（钻孔杆与注浆管合二为一），在下管过程中，需防止管外泥砂堵塞喷嘴，确保下管顺利，同时输送压缩气流，直至注浆喷头下到预定位置。射水试验后，即可开钻，射水压力由0.5 MPa增至1.0 MPa目的是减少摩擦，防止喷嘴堵塞。当第一根钻杆钻进后，停止射水待压力下降后，接长钻杆，在继续射水钻进，直到钻到设计桩底位置。

2.6 制浆

本工程水泥浆水灰比控制为1︰1，水泥用量为200 kg/m，水泥储存时间超过3个月重新取样试验，并按其检验结果使用，使用前报监理工程师批准。按确定的配比首先将水加入桶内，再加入水泥，开动搅拌机拌合均匀后，经过滤网流入泥浆池；再用泥浆泵抽进第二次过滤筛，进行第二次过滤后，流入泥浆桶的浆液，经过高压泵加压，经高压管送至钻机进行旋喷。

2.7 喷射注浆

成孔后开启高压泵，当浆液到孔口开始冒浆，由下而上进行喷射注浆，注浆压力控制在24 MP，提升速度控制在30 cm/min左右，流量85 L/min，提升至设计标高，注浆管分段提升的搭接长度不得小于30 cm，提升时如断桩、断浆、堵管应回下30 cm重复搭接，第一次喷射结束后有余浆应下沉至软硬土层交接处下方1～2 m复喷。浆压提升速度根据灰浆余量在范围内增减。

3 常见质量问题及其质量保证措施

根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析，并提出预防措施及处理方法。

3.1 固结体强度不均匀、缩颈

3.1.1 产生原因

（1）没有根据地质条件选择适 当的喷射方法与施工机具。

（2）穿过较硬的黏性土部位易产生颈缩。

（3）旋转速度、拔管速度及注浆量配比不当，造成桩身直径不均匀，浆液多少不均。

（4）喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。

（5）喷浆设备中间出现故障。

3.1.2 质量保证措施

（1）根据地质条件及设计要求，选用适当的喷浆方法和施工机具

（2）根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、拔管速度、喷射压力和喷浆量，喷浆过程应连续均匀。

（3）严格喷嘴的加工精度、直径、形状、位置等，以确保喷浆效果。

（4）严格控制浆液的水灰比、稠度。

（5）放注浆管前，先在地表进行射水试验，然后才能下注浆管施工。配浆时必须用筛过滤。

（6）为确保旋喷作业连续施工，工程现场应配备一台备用发电机组，如果施工过程中停电，则启用备用发电机。

（7）根据本工程具体情况，土层软硬变化大，钻机下沉时应注意电流压力变化确定硬土层的厚度，在硬土层里应加大水压提升喷射至标高缓解过硬过黏的土层，减小软硬土层变化差别过大带来的高压浆切割效果，降低桩径过大过小差距，然后下沉至桩底待浆。

3.2 桩顶面下凹

3.2.1 产生原因

在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性。会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素而变化。

3.2.2 质量保证措施

为防止因浆液凝固后体积收缩，桩顶面下降，保证桩顶标高满足设计要求，可采取以下办法：

（1）旋喷桩施工完毕，及时用水灰比为0.6的水泥浆补灌。

（2）旋喷长度比设计长0.3～1 m。

（3）在旋喷注浆完成后，在固体的顶部0.5～1 m范围内再钻进 0.5～1 m，在原位提杆再注浆复喷一次加强。

3.3 钻孔沉管困难偏斜

3.3.1 产生原因

（1）地面不平不实，钻杆倾斜度超标。

（2）有地下埋设物。

3.3.2 质量保证措施

（1）施工前应先平整场地，开钻前，检查桩机平稳性，做到固定端正，桩架垂直，并采用测量仪器进行检测，保证桩机的水平度、桩架的垂直度，在确保无误后方可继续施工。

（2）桩位点应提前引孔，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。当实际孔位和钻孔内的地下障碍物、洞穴等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。

3.4 钻孔沉管冒浆异常

3.4.1 产生原因

冒浆是指在喷浆过程中往往有一定数量的土粒，随部分浆液沿着注浆管壁冒出地面，冒浆量小于注浆量的20 %为正常超过20 %或完全不冒浆时，应查明原因，采取措施。冒浆量过大的主要原因是有效喷射范围与注浆量不相适应，不冒浆的主要原因是土层中有较大空隙。相邻桩施工时间间隔短易串浆。

3.4.2 质量保证措施

冒浆量过大采取的措施：

（1）提高喷射压力。

（2）适当缩小喷口孔径。

（3）加快提升和旋喷转速，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。

不冒浆可采取的措施：

（1）在浆液中掺加外加剂，缩短凝结时间。

（2）在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再正常喷浆。

为防止旋喷桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成相邻喷孔施工时串浆，可采取分批跳孔施作。钻孔桩施工时按每间隔两孔施作，相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48 h。

若喷浆过程中出现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。复喷接桩时应加深0.4m，重复喷射接桩，防止出现断桩。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，直至返浆正常后再提升。

3.5 压力上不去

3.5.1 产生原因

（1）安全阀和管路接头处密封圈不严，有泄漏现象。

（2）泵阀损坏，油管破裂漏油。

（3）安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气，或密封圈泄漏。

（4）塞油泵调压过低。

3.5.2 处理方法

应停机检查，经检查后压力自然上升，并用清水进行调压试验。以达到要求的压力为止。

3.6 压力骤然上升

3.6.1 产生原因

（1）喷嘴堵塞。

（2）高压管路清洗不净，浆液沉淀，或其他杂物堵塞管路。

（3）泵体或出浆管路有堵塞。

3.6.2 处理方法

应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。其他情况堵塞应松开接头进行疏通，待堵塞消失后再进行旋喷。配浆时必须用筛过滤。

4 施工质量检查

4.1 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）原材料（包括水泥 、 掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果。

（2）浆液配合比是否适合工程实际土质条件。

（3）机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等进行试机运行，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。

4.2 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）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。施工记录应在每提升1m或土层变化交界处记录一次压力 流量数据。

4.3 施工后检查

施工后主要对固结土体进行检查。包括：

（1）固结土体的整体性及均匀性。

（2）固结土体的有效直径。

（3）固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置。

（4）固结土体的抗渗性。

采用开挖检查、取芯、标准贯人试验等方法进行检查检验。检查应布置以下部位：

（1）地质条件复杂，对高压喷射注浆质量产生影响的部位。

（2）施工中出现异常的部位。

（3）有代表性的部位。

在高压喷射注浆结束后28天，在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验。检查内部桩体的均匀程度及其抗渗能力。检验点的数量为施工注浆孔数的 1 %。

5 结语

该深基坑工程高压旋喷桩止水帷幕，严格落实以上各项技术措施及管理要求， 施工质量良好，达到了预期目标。该工程的施工质量控制措施可为同类基坑工程提供宝贵意见。

Quality Control of High Pressure Rotary Jet Grouting Pile Engineering in the Project of Coastal Deep Foundation Pit

ZHOU Quan

（China Railway 16 Bureau Group Beijing Metro Engineering Construction Co.， Ltd Beijing 101000 China）

Being meticulous in construction， the engineering of deep foundation pit in Wanzi Railway Station in Zhuhai inter-city rail transit project adopts the way of high pressure rotary jet grouting pile water-tight curtain. And measures for the quality control of this project can be referential to the implement of similar deep foundation pit engineering.

high pressure rotary jet grouting pile quality control deep foundation pit

文献标识码：A 文章编号：1673-1816（2015）02-0022-05

2015-03-18

周全（1982-），男，汉，学士，工程师，研究方向铁道工程。