RJP工法在超深基坑止水帷幕中的应用与总结

摘 要：RJP工法作为新引入国内的一种创新型施工工艺，是一种新的地下止水帷幕施工方法，需要工程实践的检验和总结。结合该工法在天津某地铁超深基坑止水帷幕工程中的应用实例，通过总结其设计、施工技术要点，并结合工程实际效果给出了该工法的改进建议和应用前景分析，对RJP工法的推广应用具有较好的指导意义。

关键词：地下工程；RJP工法；地铁；超深基坑；承压水；止水帷幕

随着城市的快速发展，建筑地下室、地铁工程基坑开挖深度均在不断加大，地下水尤其是承压水问题成为控制基坑施工安全的关键。由于深基坑多位于城市市区内，周围建筑物繁多、道路交错、地下管线密集分布，环境条件复杂，富水地层下基坑降水一般均采用坑外止水帷幕加坑内降水方案。然而，随着基坑深度的增大，常规的止水帷幕施工工艺如水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、压密注浆等会出现成桩过程差异性大、桩身质量难以保证等问题，从而起不到有效隔断地下水渗流、防止基坑开挖出现涌水、涌砂的作用，已经不能满足超深基坑止水帷幕的工程需要。根据国外的实践经验，RJP工法能很好的解决大深度土层加固这一难题。文章以RJP工法在天津某地铁车站超深基坑止水帷幕工程中的应用为背景，通过对RJP工法的设计技术要求、施工方法及施工效果进行总结，对工法特点给出客观评价及改进建议，为后续类似工程设计及施工提供参考。

1 RJP工法简介

RJP工法是Radin jet pile method（超高压旋喷桩工法）的缩写，是从日本引进的一种创新型深层大直径旋喷施工工法[1]，RJP高压旋喷工法已成功应用于日本七百多个工程实例，表明了其工程应用的可行性和可靠性[2]。该工法的工艺原理与其他高压旋喷注浆基本一样，均以高压喷射流体将土层的组织结构破环，被其破环的土粒与浆液混合搅拌，凝固后便在地层中形成固结体。当然，RJP工法的加固机理与众不同，主要是进行两次切削破坏土层，第一次是上段的超高压水和压缩空气的复合喷射流体，在第一次切削土层的基础上再次对土体进行切削，这样便增加了切削深度，加大了固结体直径。RJP工法属于半置换类型，加固原理如图1所示。

2.2 止水帷幕设计参数

经优化比选，RJP高压旋喷桩采用半圆形Φ2000@1500布置，保证成桩角度不小于180度，并密贴既有围护地连墙，桩位布置详见上图3中“止水帷幕大样”。旋喷成桩材料采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，要求成桩28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa，渗透系数小于1×10-7cm/s，具体工艺参数要求见表1。

因本工程中止水帷幕较深，且采用的是RJP新工艺，为确保施工质量及帷幕的有效性，旋喷桩的强度、渗透性及成桩垂直度要求通过现场试验确定，取得试验结果后方可进行下一步施工。为取得后续施工参数并验证工艺效果，在基坑内施做2根试验桩：1根半圆形Φ2000mm+1根圆形Φ2000mm，咬合500mm，试桩长度范围自标高1.5m～-40m，达到强度后，通过取芯及渗透性试验优化调整设计参数，并在基坑开挖过程中观察成桩及搭接效果。

2.3 施工情况及效果

RJP工法桩施工工艺流程主要为[3]：开挖沟槽→桩位放样→引孔钻机就位→埋设套管→喷射钻机就位下放钻杆→喷射注浆→旋喷提升→喷射结束逐节拆除钻杆→清洗钻杆、注浆泵及输送管道→移机至下一根桩。本工程沿基坑周圈RJP桩总数为286根，用时约2个月完成。

试桩取芯检测结果见表2，强度及抗渗性均符合要求；成桩垂直度分别为1.339‰、1.614‰，小于1/200，满足要求；坑内试桩开挖效果较好，开挖至基坑底测量桩直径结果为2300mm，大于设计直径2000mm，取芯及试桩效果如图4所示。RJP高压旋喷桩施工期间，周边地表及管线监测数据变化较小，说明RJP桩施工对周边环境影响较小。基坑土方开挖及降水施工过程中，地下水未发生异常变化，说明帷幕效果明显。

3 RJP工法技术总结及改进建议

凌宾路站RJP工法止水帷幕的成功应用，说明其在大深度地层加固工程中是有效的，结合本工程的实践及体会，对该工法的设计及施工作如下技术总结及建议。

3.1 设计技术总结及建议

（1）桩径及桩间距的选择：桩径的选择应以满足工程需要为前提，基于此，经造价分析表明，桩径越小，经济性越好，另据日本工程经验，设计有效直径时，需考虑到深度方向的施工精度和损失，20m深度以上每超10m可按减少10cm考虑，国内工程经验还需实践积累；桩间距的选择应依据成桩垂直度确定，保证按最大偏差也能实现桩间咬合，基于此，桩间距的确定与地层和加固深度有关。（2）取芯试验结果表明：粉质粘土层与粉土层成桩强度有差别，粉土层的成桩强度一般较高，粘性土中强度有所降低；粉质粘土层成桩的渗透性要比粉土层成桩的渗透性略强，这与粉土的孔隙率大有关，孔隙率大，浆液填充相对充分。（3）水压力的控制：针对强度较高的地层，建议将水压力提高至30MPa，增强高压水的切削能力，保证桩径。（4）喷浆流量及提升速度：针对承压水层，考虑其含水率高且流动性较强，会对浆液水灰比产生影响，建议承压水层段喷浆流量适当加大，并降低钻杆提升速度。（5）水泥掺量的控制：应根据浆液流量、喷管提升速度及水灰比计算确定，并需结合现场实际情况作灵活调整。

3.2 施工技术总结及建议

（1）引孔：该工艺自身引孔速度整体相对较慢，约为11～12小时/根（成桩深度42.5m），有待改进；粉土地层较粘性土地层引孔时间长，与粉土的标贯击数大、强度高有关，施工工效需考虑该类因素的影响。（2）垂直度的保证：该工法的垂直度与机器本身的平整度关系非常大，但目前设备只是通过主机气泡对中并结合外部设备全站仪解决，存在一定的缺陷，建议对设备进行改进，增加设备平整度控制装置。（3）因该工艺原理的核心为超高压，故旋喷桩施工顺序应充分考虑旋喷桩施工时的相互影响，引孔与注浆须有一定的时间间距。（4）旋喷桩施工期间严禁坑内抽水作业，待旋喷桩上强度后方可降水，防止帷幕失效。

4 RJP工法特点及应用前景

4.1 RJP工法的特点

（1）成桩深度大：因其成桩钻杆分节连接，在保证垂直度符合要求的情况下，最大深度可达60m。（2）成桩直径大，且效果较好：该工法实现两次切削土体，能实现土粒和浆液均匀搅拌，成桩直径可实现1.8m～3m，最大能达到3.5m。（3）加固范围较灵活：因其钻杆喷射角度可由主机在5～360度范围设定，故加固范围可自由选择，这对节约造价是有利的，例如本工程中选择180度半圆旋喷，经济效果明显，同时因其角度设置由主机电脑控制，精准度较高，成桩效果相对有保证。（4）工艺适应能力较强：填土、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土等易于与水泥浆凝固的土体均可应用。（5）施工机械小，可实现紧贴构筑物施工：钻孔及喷浆设备高度2.4m、长2.5m、宽1.5m，占地小。（6）钻机兼有引孔和成桩双重功能，如能根据前面的建议提高引孔速度，施工工效相对较高。（7）排泥量相对较小，施工对周边环境影响较小，具有较好的绿色环保效应。

4.2 工法应用前景

参考RJP工法在国外的应用案例，结合本工程的应用实践及RJP工法的特点，该工法在以下几个方面尝试应用和推广具有一定的优势：（1）深度大于30m的超深基坑止水帷幕、围护结构接缝或冷缝止水以及地基加固工程。（2）受地面障碍物如管线、建构筑物等限制或施工场地狭窄的土体加固工程。（3）超深、大断面防渗墙工程或隔离墙工程。（4）定向土体加固工程。

5 结束语

RJP工法及设备被引入到国内，为相关工程在施工方法上提供了新的选择，其在天津地铁凌宾路站基坑承压水止水帷幕的应用达到了预期效果，可以认为是成功的应用案例。RJP工法由于其适应性强、成桩直径大、成桩深度大、止水效果好、加固范围灵活且受场地限制小等特点，在截水防渗、地基加固等工程领域应用前景良好。

参考文献

[1]RJP协会.RJP工法技术资料[Z].

[2]胡晓虎，川田充，中西康晴，等.RJP高压旋喷工法及其在日本的工程应用[J].岩土工程学报，2010，32（增2）：410-413.

[3]周连朋.RJP大直径旋喷桩在地铁换乘节点处的应用[J].研究与探讨，2014（8）：409-410.

[4]张帆.二种先进的高压喷射注浆工艺[J].岩土工程学报，2010，32（增2）：406-409.

作者简介：蒋清国（1983，4-），男，工程师，天津大学岩土工程硕士研究生，主要从事城市轨道交通设计及地下结构研究。