海域附近复杂土层旋喷桩成桩效果研究
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摘要：海积淤泥质复杂地层，含水率极大、土质较为松散流塑性大、且由于临近海域地下动水环境下，通过不同工艺和参数进行高压旋喷桩施工，总结地层动水环境下施工参数，保证成桩效果，实现基坑止水帷幕。
中图分类号： TU472.3文献标识码： A
1.前言：
本次试验研究根据深圳地铁5号线前海湾站地铁深基坑止水帷幕施工以及盾构井加固的施工过程进行研究，从而丰富对沿海软土淤泥地层地质条件下旋喷桩施工技术，并进一步提高施工水平。开拓东南沿海及相应软土地层下城市轨道交通工程市场提供技术支持。
2.高压旋喷桩概述 旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液或水通过高压发生装置（高压泵）使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来（一般压力为20Mpa左右），形成一股能量高度集中的液流，直接冲击破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体。
3.研究过程
地铁基坑工程特别是在富水地层下的深基坑工程，其围护结构及止水帷幕的施工质量在某种程度上极大的影响着深基坑工程的施工成本、进度、质量及安全性，因此在一定程度上来说选择一项适合的结构形式可以起到事半功倍的良好效益。
3.1实施过程
3.1.1相同的施工参数，不同的工艺在相似土层中成桩
为更好的了解不同施工工艺（单、双管）在相似土层的成桩效果（桩径大小、桩身完整性），分别采用单、双管旋喷桩在相同的工艺参数下，根据前期地质勘察情况在车站内部选择具有代表性的地段，分别进行10根旋喷作业。并待28天强度后对其进行开挖并结合钻芯检测的手法进行成桩效果检测。
双管旋喷作业的桩径普遍较大、桩身观感质密、较完整性好，单管作业的桩体普遍桩径较小且存在夹杂及断桩等现象，桩身强度较弱。
3.1.2相同工艺及参数，不同土层中成桩的分析对比
在相同的喷射注浆参数和不同的地层条件下，固结体直径不同，一般地，土质越硬，固结体直径越小。同时发现在该项施工参数下采用高压旋喷注浆，其成桩效果半径很难达到600mm，且很难形成密闭的止水帷幕体系，需要进行参数调整。
对各层加固土体进行抽芯取样检测，进行抗压强度试验，试验结果表明：在相同喷射注浆参数条件下，在不同土质中，固结体强度存在差异，砂质土的固结体强度较高，粘性土的固节体强度较低，其中淤泥固节体强度最低。一般，含砂质土的成分越高则固结体的强度则越高。
3.1.3不同参数同一工艺，在不同土层条件下的实验
在不同施工参数和不同地层条件下，固结体的直径不同，随着注浆压力的增加固结体的直径随之增大，但增大的幅度存在差异，地层较硬则增加幅度则较小，地层较软或空隙率较大则增加幅度较大，同时说明可通过调整不同地层的施工参数可对固结体直径起到提高控制，如地层相对较硬，则需要提高注浆压力、减小提升速度、增加喷水或喷浆次数等方式来增大固结提直径。
3.1.4高压注浆的固结体强度与复喷的关系
在相同的喷射注浆参数条件下，采用先喷射一遍清水后喷射一遍水泥浆液的方式进行高压注浆，能增强高压注浆固结体的强度，增幅约15%，一般地，在砂质土、残积土和强风化岩中固结体的强度增幅较大，一般为25%~38.5%，其中在残疾层中粉质粘土试验中，固结体的强度增幅可达到67%，对于固结体强度要求比较高的情况下，这种方式较为有效。
3.1.5动水条件下旋喷桩成桩效果研究
由于深圳地铁前海湾站位于前海片区,属于新兴的填海区域,该区域地下水埋深较浅，水源丰富，潮汐水对地下水位有较大影响。我们选择在基坑降水的同时进行旋喷作业试验来寻求解决在动水作业下的旋喷桩成桩质量问题。
在基坑降水过程中采用双管工艺,在距离降水井相同距离范围内分别采用相同的施工参数进行旋喷实验,注浆料一为单一的水泥浆液；一为添加水玻璃的复合浆液；经后期开挖后测试结果分析采用单一水泥浆液的旋喷桩成桩桩径普遍偏小，特别在粗砂层等强透水层桩径极小、强度较低、水泥浆含量较少。而采用添加复合速凝剂（水玻璃 : 选用浓度Be′=30～40，模数M=2.8～3.1的水玻璃原液。）的浆液则成桩效果较前者有较大改观，无论从外观还是强度及水泥含量方面均较前者有较大改观。
3.2注意事项
3.2.1旋喷过程的返浆情况
旋喷桩施工过程中出现压力骤然下降同时不返浆或返浆量变小时一般是因为注浆管密封不严、漏浆现象、或是地下存在空洞、通道或是因为地基土密度变小等情况，采取的相应的措施：首先检查管路是否密封良好，然后可采用添加速凝剂或增大注浆量或复喷等措施，待正常返浆后在继续作业。若出现压力急剧上升，流量微小、停机后压力仍不变动时则可能是喷嘴堵塞、应拔管进行清理。若返浆量过大则可能是地基密实度教大，此时应提高喷射压力，缩小喷嘴直径，从而加大切削地基土体的力度。
3.2.2流动水体及邻近抽水作业对旋喷施工质量的影响
流动水体及邻近抽水作业对旋喷施工质量的影响尤其在砂土中影响比较大，由于抽水作业会导致浆液流失，注浆固结体不成形或成形质量较差，造成旋喷桩质量差防水帷幕失败。与本工程比邻的1号线前海湾站发生管涌和桩间漏水时最初采用旋喷注浆堵漏时由于大量的水泥浆液随流水和砂涌出无法形成有效固结导致止水帷幕无法成型，起不到良好防水效果，建议采用添加速凝剂的复合浆液进行注浆处理。
3.2.3施工遇孤石的处理措施
在旋喷桩钻进过程中遇到孤石时采用金刚石钻头进行强行钻进，并应做好施工记录，详细记录孤石的粒径及埋深深度，孤石较多、较大时采用引孔钻机进行前期引孔施工，而后采用旋喷钻机成孔旋喷，在旋喷施工时应根据前期施工记录在孤石埋深部位减缓提钻速度增加注浆压力及流量的措施进行高压旋喷注浆，在孤石埋深范围有必要时可采用停喷等措施确保水泥浆液能够充分的填充分布在该部位，确保成桩效果质量。
3.4效果检测
（1）5号线前海湾站经基坑开挖后通过直观观察并与1号线前海湾站的止水帷幕渗漏情况效果进行比对发现：采用双管作业和修正后的施工参数施工的5号线前海湾站较之采用单管作业的1号线前海湾站渗漏情况有明显改观，除个别点位存在湿渍外，并未发现较大的渗漏点。
（2）盾构井加固效果检测采用钻芯法进行取样、试验，根据后期检测报告显示，该处土层加固效果良好；芯样呈碎块状、柱状岩芯连续、完整，强度及渗透系数均满足设计要求。
4.结语
通过对高压旋喷桩施工过程的介绍，我们可以认识到其技术性较强的特点，对于不同的地质情况一定要进行合理的参数设置，并且加强各项工作的管理，提高操作者的素质，施工中调动各种因素参与管理，是工程成功的保证条件，而技术参数的设置和严格的工序管理，是保证桩基质量的关键。
参考文献：
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