高压喷射注浆法土体加固在地铁深基坑工程的应用与控制

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【摘要】高压喷射注浆法是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插入到土层预定位置后，利用高压使浆液形成高压射流，对土体产生巨大的冲击和搅动作用，最终使得注入浆液和土体拌合凝固为新的固结体。高压喷射注浆法通过多年来在地铁深基坑中推广和应用、对淤泥土、粘性土、粉土、砂土等多类土层处理均取得了有很好的效果，在工程实践中，该工法即能起到加固地基的作用、又能起到防范基坑漏水的作用，因而在地铁深基坑施工中应用越来越多。监理人员作为建设方委托现场直接管理者，在高压喷射注浆法施工过程中，只有充分了解和掌握高压喷射注浆法在应用过程中的特点，才能更好的为确保工程质量、安全，提供有针对性的管理服务。

【关键词】土体加固；深基坑

[Abstract ]: Supervisors as entrusted by construction unit site managers, in the high pressure jet grouting construction process, the only fully understand and master the high pressure jet grouting method in the application of the characteristic in the process, in order to better to ensure project quality, safety, provide targeted management services.

[ Key words ] soil reinforcement; deep foundation pit

中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：

1、高压喷射注浆法土体加固的成桩特点

1.1、根据喷射介质不同，成桩方法不同

成桩方法 喷射介质 有效成桩直径

单管法 水泥浆液 三管法＞双管法＞单管法

双管法 水泥浆液、压缩空气

三管法 高压水流、压缩空气、水泥浆液

1.2、根据喷射方式不同，成桩形状不同

喷射方式 喷射特点 成桩形状

旋喷 边喷射边旋转提升 圆柱体

定喷 边喷射边提升，喷射方向固定不变 板状或嬖状

摆喷 边喷射边提升，喷射方向小角度摆动 扇状或较厚墙状

2、高压喷射注浆法常见应用加固部位

2.1、坑底加固（被动区加固）

地铁深基坑由于深度大，若基坑坑底为软弱土，通过坑底加固，一方面提高了被动区土体抵抗变形的能力，可以有效控制基坑变形。另一方面若坑底存在承压水突涌的风险，通过加固可提高承压含水层上部土体容重，对防范承压水也能起到一定的作用。加固范围可按照技术可行、经济合理的原则，采取满堂加固、抽条加固或两者结合的方式进行布置。

2.2、坑外加固（主动区加固）

地铁深基坑围护体系中基坑内侧斜支撑水平分力势必对围护结构产生水平纵向力，特别是围护结构有转角位置，斜支撑的水平分力过大容易导致围护结构位移，从而影响基坑安全。因此，多见是在围护结构阳角外侧进行加固，加固深度同围护桩深度。

3.3、隔水帷幕

高压喷射注浆法利用高压设备形成喷射流，形成的有效桩径较大，相互桩通过搭接可以形成有效隔水帷幕。在工程实践中，高压喷射注浆法常常作为基坑防渗漏的重要措施，单独或与其他形式围护形式组合使用，如地下连续墙墙缝止水、地下连续墙与SMW工法结合部位止水等。

3、高压喷射注浆法土体加固的控制要点

3.1、施工环境的调查

高压喷射注浆法虽然使用地层范围较广，但是对于土层构成比较复杂（如含较多块石或有机质的土层）情况可能处理效果差异很大。因此，施工前一方面除了做好对地下管线、废弃基础等地下障碍物的清除或搬除工作外，另一方面进行试桩验证其适用性是必要的，否则与设计协商采取其他的处理方法。

3.2、作业时间的安排

高压喷射注浆法对地基处理需要合理时间才能达到设计强度要求，因此在基坑开挖前在考虑桩体合理的养护周期前提下应提前安排其作业时间。此外，地铁深基坑地基加固采用高压喷射注浆法时，根据工期需要往往需与其他工序平行交叉作业，值得注意的是在工程实践中高压喷射注浆施工若与降水井施工同步进行或迟于降水井施工，高压喷射注浆法施工由于喷射注浆容易产生堵塞降水井滤管的问题，因此宜安排在降水井施工前进行。

3.3、水泥材料的控制

高压喷射注浆法主要材料是水泥，由于生产、运输和保存等原因，往往导致水泥质量的波动较大，从而影响成桩质量。因此，事先做好每批次进场水泥取样送检工作，检测合格后再投入使用。（水泥试样应取两份，一份送检，一份封存。遇到工程紧的状况，至少水泥检测的安定性、凝结时间、水泥三天强度等基本指标必须达到要求才能使用，若水泥二十八天强度不合格，应将封存试样复试送检）。同时水泥材料应正确存放和保管，防止

3.4、成桩孔位与垂直度控制

设计成桩孔位与施工实际的孔位偏差、单桩成桩垂直度是确保成桩质量的重要控制内容，应在规范允许偏差范围内，如果孔位放样偏差或成桩垂直度偏差过大，势必影响单桩之间有效的搭接长度，使得加固土体存在薄弱环节，从而影响加固效果。因此，成桩前要做好桩位放样工作，做好标记，避免偏位。在成桩过程中必须保持钻杆垂直度，经常校核。

3.5、成桩施工参数控制

高压喷射注浆法加固效果除了与土层结构和土质种类密切相关外，施工期间合理选择和制定施工参数，在施工过程中根据工程实际调整工艺和变更施工参数，才能更好的达到处理效果的目的。

3.5.1水灰比的控制

水泥浆液是由水泥和水拌制而成，理论上水灰比越小，成桩强度越高，但是水灰比过小，对浆液喷射也有困难。因此，首先应根据工程实践经验或试桩合理选择水灰比，根据工程需要必要时还可掺加适量的外加剂（如早强剂等），改善水泥浆液性能。其次，要有必要计量措施保证水泥用量、水灰比的计量准确，施工期间加强检查和记录，确保水灰比控制在合理范围内。

3.5.2喷射压力的控制

喷射压力是高压喷射注浆的重要施工参数指标，一方面通过喷射水泥浆液使得原土体积产生膨胀，容易引起地面隆起的情况，另一方面在水泥浆液未硬化前，有效喷射范围内原土受到扰动而强度降低，又容易引起地面沉降。可见，合理控制高压喷射注浆压力对确保周边环境安全十分重要，应根据工程实际慎重选择、合理控制、加强监测。

3.5.3提升速度的控制

不同形式的高压喷射注浆，均是自下而上进行。在钻孔至设计标高后，注浆管边提升边喷浆，因此，控制提升速度，才能保障喷射的水泥浆液与原土充分搅和。在施工过程中，应加强对提升喷浆阶段的速度控制，按照拟定的提升速度控制喷浆过程的时间，做好检查记录。（如设定提升速度为0.05m～0.25m/min，则对于设计长度为1m的桩提升时间控制在4～20min）

3.5.4、成桩质量的检验

根据设计要求对高压喷射注浆法加固效果要求往往是给出加固后28天无侧限抗压强度指标或渗透系数指标。在工程实践中，在基坑开挖前多采取钻孔取芯的办法检验加固体的质量，取芯位置应重点布置在有地表性的部位（如施工中异常的桩位、地质条件复杂地段等）。在基坑开挖后，可以通过周边环境监测和观察的手段全面检查加固体是否达到设计要求效果。

4、高压喷射注浆法土体加固风险控制

从高压喷射注浆法土体加固属于地下隐蔽工程，在地铁深基坑中不论是应用于坑底加固、坑外加固，还是隔水帷幕。由于其对地基处理后加固体离散性比较大（尤其是针对软弱粘性土体），其强度增长比较缓慢，加固体容易存在薄弱环节，如果控制不当容易导致基坑变形过大、坑底隆起、围护渗漏等坑险情或基坑坍塌事故，因此，正确认识风险，在施工过程中加以有效控制十分必要，笔者认为应注意以下工作：

4.1合理安排进度，确保开挖前要保证加固体有必要的养护周期，未达到设计强度指标不盲目组织开挖工作。

4.2对成桩过程中注意施工参数控制，发现有异常的桩位，做好记录，及时采取复喷或补桩措施的进行加强。

4.3加固期间、开挖期间对基坑及周边环境动态监测，指导现场施工，必要时调整施工技术参数。

4.4制定有针对性的应急预案，开挖前落实各项应急物资、材料、设备，开挖过程中发现险情能及时启动预案，采取必要措施控制险情。

4.5开挖过程中要注意观察和分析，特别是针对高压喷射注浆形成隔水帷幕，随着开挖深度的不断增加，应重点观察隔水帷幕渗漏水状况，才能及时采取有效的措施进行控制。

5、结束语

目前我国在城市化以及扩大投资拉动内需的大背景下，地铁工程建设正处于迅猛发展阶段。各种自身、外来的施工技术都趋向成熟，这更加要求我们对目前正在使用的施工技术进行更加深层次的理解与挖掘，为城市地铁的质量、安全保驾护航。

参考文献

《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002