地铁车站中旋喷搅拌复合桩施工技术

杨洁

（中铁十六局集团地铁工程有限公司）

旋喷搅拌复合桩从技术上来讲是指高压旋喷桩和水泥土搅拌桩的复合施工技术，利用高压水泵配合特制的喷头，将水泥浆以高压高速水平状态喷入土体，同时钻杆以一定的速度旋转，一边徐徐下沉，借助液体的冲击力来达到切割土体的效果。在钻杆缓慢提升过程中叶轮匀速转动，使切割下来的土体与水泥浆混合搅拌，形成具有一定强度的圆柱固结体，实现对地基土加固[1]。

旋喷搅拌复合桩是一种较为先进的施工技术，结合了旋喷桩和搅拌桩两种工法的优点，已成为了地铁基坑极为关键的加固方式。旋喷搅拌复合桩既具有搅拌桩的特点，同时也具备旋喷桩的优势，提高了基坑的稳定性。此外，桩体施工简单，桩型易控制，环境污染小，是地铁车站施工的重要手段。

1 工程实例

长沙市轨道交通6 号线为东西向骨干线路，线路全长约48.11km，设34 座全地下车站。黄花机场西站为本工区控制性工程及重难点工程，车站全长331.1m，车站双层标准段宽32.8m，深约17.9m；单层标准段18.1m，深约14.9～16m，采用明挖顺筑法施工（局部盖挖）。本站场地范围内土层自上而下依次为：素填土<1-1>、中更新统冲积粉质黏土层<3-1>、中更新统冲积粉土层<3-2>、强风化泥质粉砂岩<7-2>、中风化泥质粉砂岩<8-2>。车站结构底板所处地层为中风化泥质粉砂岩<8-2>。

根据现有施工经验，车站主体围护结构采用φ1000mm@1400 钻孔灌注桩（C35P6），局部采用φ800mm三重管旋喷桩（旋喷桩外侧咬合200mm 止水），旋喷桩深入不透水层1.5m。旋喷桩在施工前先进行试桩，确定浆液配合比、喷射压力、喷浆量等技术参数，并根据实际情况对参数进行调整[2]，主要技术参数见表1。

表1 旋喷桩施工主要技术参数

2 旋喷搅拌复合桩施工技术要点

2.1 施工准备工作

⑴场地平整。首先，在正式施工开始之前需要对施工场地进行整理，充分调研场地管线，清除地表以下3m以内的障碍物，合理布置机械设备、电力等能源管线，做到场地“三通一平”[3]。

⑵机具准备。机械设备进场前需对其进行质量检查，必要时要对设备进行性能检测，确保机械设备无故障施工。为搅拌设备配置电脑监控记录仪器，实时显示并记录喷浆用量和喷浆的质量，供技术管理人员指导施工。

⑶桩位放样。在正式施工开始前需要用全站仪确定一个控制点，并用水泥钉标记下来，再经复验后用钢尺和测线实地布置桩位，并保证桩心偏差小于50mm。

⑷技术交底。正式施工开始之前，项目技术人员需要进行技术交底，严格把控每个工序的施工要点，规范施工作业。同时项目管理人员需对班组人员进行施工质量培训和安全教育培训，以确保施工质量。

⑸修建排污和灰浆拌制系统。在场地周边设置排水沟，预防场地积水，为人员和机械提供良好的施工环境。在旋喷搅拌复合桩施工过程中会有大量的泥浆量循环，需设置沉淀池，将泥浆沉降下来随土方开挖带走。为了方便拌制，可以在水泥堆放处设置灰浆拌制系统，并用于灰浆的拌制和运输。

2.2 预搅拌下沉施工

在桩位定位放样完成后，将搅拌桩施工机具移动到放样点位。为保证旋喷搅拌复合桩桩身的垂直度符合施工质量要求，通常会在桩基机具的井架上悬挂重力球，时刻显示机身的垂直度，避免桩机在施工期间出现倾斜，造成桩身倾斜。

搅拌机启动后，需要空转，待钻机运行状态稳定后再将钻头放松，并以低速（约1.5m/min）使钻头向下向土体旋进。值得注意的是：①钻头首次掘进时要避免“带水下孔”；②预搅拌和第一次下钻、提钻要确保低档作业；③在提钻前，为保证桩孔充分喷浆，钻头需要在桩底停留半分钟以上[4]。

2.3 喷浆制备与提升

在搅拌机下沉作业时，要时刻关注桩头的下沉状态，当搅拌机下沉到设计高程1m 处时便可进行喷浆作业。首先将配置好的水泥浆倒入集料斗中，再启动高压泵进行压浆作业。下沉作业压浆量要保持在60～70L/min，并根据现场情况实时调整。下沉施工时使水泥浆在高压喷射下压入地基中，首先空转几圈，边喷浆边提升搅拌，同时要控制好喷浆量、喷浆时间，严格避免喷浆中断导致孔壁塌方。为保证下沉设计高程，在钻孔过程中要做好钻杆节数记录，确保钻孔深度复合要求。

此外，为了确保旋喷搅拌复合桩的成桩质量，在钻机下沉到设计深度后要进行重复下沉与搅拌，以保证水泥浆与切割土地搅拌的均匀性。此阶段要控制在1.5m/min 左右，当钻头下沉至设计深度后再进行提升搅拌，提升速度要慢，确保在12～15㎝/min。

2.4 清洗处理与桩体检验

旋喷搅拌复合桩施工完毕后要及时进行机具设备进行清理，防止水泥浆凝固导致管道、集料斗等发生堵塞。在喷射注浆结束1 周后，需要对加固区域进行轻便触探法检验。检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%，对不足20 孔的工程至少应检验2 个点。具体步骤为：①用勺钻检查成桩的均匀性，检验桩芯颜色，水泥浆的凝固程度；②进行触探试验，测试出水泥强度，进而评价桩身质量。

2.5 关键技术措施

⑴水泥浆制备。水泥浆质量是旋喷桩强度的关键，旋喷搅拌复合桩施工前应进行拟处理土的室内配合比试验，并通过现场试桩后方可正式投入使用。同时，水泥要妥善储存，避免受潮、浸水，使用前对水泥质量进行检测。水泥浆在运输过程中要不间断搅拌，严格避免水泥浆沉淀和固结。

⑵注浆控制。喷射作业应连续不间断，并按照设计的喷射压力和喷浆量进行喷浆作业，提升作业不得过快或过慢。若出现喷浆压力出现故障，则需将钻杆提升至地面，及时检查排除故障。排除故障后视下沉高度进行处理，当下沉深度较浅时需重新旋喷，当下沉深度较深时可采用接桩。如出现冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。

⑶特殊地层处理。在软弱地层旋喷时，固结体强度低。可以在旋喷后用砂浆泵注入M15 砂浆来提高固结体的强度。在湿陷性地层进行高压喷射注浆成孔时，如用清水或普通泥浆作冲洗液，会加剧沉降，此时宜用空气洗孔。在砂层尤其是干砂层中旋喷时，喷头的外径不宜大于注浆管，否则易夹钻。

⑷桩长的控制。对于地铁车站施工，要严格控制旋喷搅拌复合桩的桩长、空孔长度和实孔长度等。根据施工设计图纸中的地面标高、基坑底标高、桩底标高等数据，换算出测量桩机钻杆长度来控制好桩长、实孔长度及空孔长度。

3 结语

旋喷搅拌复合桩结合了传统旋喷桩和搅拌桩的技术优势，在地铁车站基坑围护施工中发挥较大作用。旋喷搅拌复合桩避免了施工过程中浆液与土体混合不均匀现象，避免了不同土层密实度不同而导致的桩身径缩现象，只需一次搅拌即可实现施工效果，减少了二次搅拌，提升施工效率。随着旋喷搅拌复合桩机械设备的升级，设计和施工不断规范，其在地铁车站围护建设中发挥越来越重要的作用。