某地铁车站深基坑高压旋喷桩施工技术

2010-07-20王伟

山西建筑 2010年17期

王伟

1 工程概况

某地铁站呈东西向跨十字路口设置,为地下2层岛式站台车站,车站中心里程为 YCK21+419。车站全长194.8 m,标准段宽22.7 m,深度平均16.11 m,本站采取明挖与盖挖相结合的施工方法,车站主体围护平面示意图见图1。该车站场地内地层为:地表一般均分布有厚薄不均的全新统人工填土(Q4ml);其下为上更新统风积(Q3eol)新黄土及残积(Q3el)古土壤,再下为冲积(Q2al)粉质黏土、粉土、细砂、中砂及粗砂等。车站止水帷幕采用高压旋喷桩二重管法施工,28 d的无侧限抗压强度不得小于1.2 MPa,抗渗系数小于10-7cm/s,围护结构采用的高压旋喷桩桩径600 mm,共计449根。旋喷桩采用普通硅酸盐水泥。

2 旋喷桩施工工艺及施工方法

2.1 施工工艺流程及参数

1)施工工艺流程。本工程旋喷桩施工主要包括以下流程:①定位放线→②钻机就位→③水泥浆制备→③钻孔施工→④水泥浆比重、水灰比、浆液压力等参数的调整→⑤喷浆并提升→⑥回灌→⑦冲洗钻杆→⑧钻机移位。2)工艺参数。根据本工程试桩结果,确定有关施工参数如下:注浆管:提升速度20 cm/min～23 cm/min、旋转速度22 r/min～ 24 r/min;浆液压力:22 MPa～24 MPa、流量不小于45 L/min;空气压力:0.5 MPa～0.6 MPa;水灰比:0.9～1.0;水泥浆比重:1.6,水泥用量不小于220 kg/m;喷嘴直径:2.2 mm;形成桩体直径不小于600 mm。

2.2 施工方法

1)标定桩位。在施工前,先测出需施工的桩位,放出桩位中心,用白灰撒出桩位轮廓线。2)钻机就位。将钻机安放在设计的孔位上并保持垂直,施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于0.5%。3)钻孔施工。钻机按照测量人员设定的位置就位。就位时,使搅拌轴保持垂直,钻尖对准桩位中心,钻孔速度要先慢后快,桩位偏差不得大于50 mm。4)喷浆并提升。钻机钻进时,钻头以1 m/min的速度下钻至设计标高,投入钢球堵住钻头下部孔,使高压气体和水泥浆从侧面喷头喷出,钻头反转提升喷射管,由下而上喷射注浆,喷射管分段提升的搭接长度不得小于100 mm。钻头提升至桩顶位置(按图纸设计标高)时,停止喷浆,钻头原位转动2 min,然后正转钻头下钻,进行复搅。在距桩顶2 m～3 m内适当增加水泥用量,最后清洗搅拌机,移至下一桩位。5)回灌。喷射结束后,随即在喷射孔内进行静压充填灌浆,直到浆面不再下沉为止。6)冲洗。喷射施工完成后,应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净,防止凝固堵塞。7)检验。施工完毕后,根据规范要求和现场实际情况对桩体进行钻芯取样检验。

3 施工技术要求及质量控制措施

3.1 施工技术要求

1)严格按照设计水灰比拌制水泥浆,施工中不得随意更改,禁止使用受潮或过期水泥。在喷浆过程中应防止水泥浆沉淀,拌制时间不得超过4 h,超过4 h严禁使用。2)在喷浆过程中应随时观察冒浆情况,发现异常立即采取措施。如果发现冒浆量大于灌浆量的 20%,应加快提升速度;若地面不冒浆,应停止提升,向孔口充砂,直至浆液正常冒出才能开始提升。3)施工过程必须连续喷浆,若中途须换喷射管或设备发生故障必须停止喷射时,则第二次下管要多下0.3 m～0.5 m,以保证桩的连续性。4)相邻两桩的施工间隔时间必须大于48 h,旋喷桩与相邻的钻孔灌注桩的施工间隔时间也必须大于48 h,避免高压浆束把相邻的旋喷桩体或灌注桩体破坏。

3.2 质量控制措施

1)水泥入罐时必须进行过筛,保证无超过0.5 mm颗粒进入,且无杂物,以免堵塞喷管;2)喷料时,应每2 h观察并记录一次气压,若气压达不到0.45 MPa时,管路可能堵塞,立即停止喷料,将钻头提升至地面,切断电源,停止送气,查明堵塞原因并加以排除;3)施工时,加强前台施工与后场供浆配合密切,搅拌机提升速度必须与试验桩已确定的数据吻合。后台停止供应时,必须及时通知前台,防止断桩和缺浆。再次供浆时,搅拌机需下沉停浆点0.5 m以下,待恢复供浆时再提升,如停止时间超过3 h,需将输浆管卸下,进行清洗;4)中间喷浆量不足,或因停电、机械故障等原因导致施工中断时,必须进行复打,复打长度不小于整桩长度;5)钻头钻至设计深度时,要有一定的滞留时间,以确信加固料到达桩底;6)当搅拌桩顶接近设计标高时,为保证桩头的施工质量,采用慢速,到达设计桩顶时,停止提升,搅拌10 s～20 s,保证桩头均匀密实;7)施工过程中,操作人员随时记录压力、喷浆量、钻进速度、提升速度等有效参数。

4 特殊情况处理措施

1)塌孔。在钻孔时,出现塌孔或不泛水,应查明原因,详细记录层深。此时,应用黏土充填固壁,以便顺利成孔和保证固壁稳定,固壁泥浆配合比应通过试验确定,且满足以下要求:a.泥浆比重1∶1左右,在孔隙内基本不流动,不硬化固结;b.7 d～10 d内高喷杆能顺利插入孔底。2)旋喷中断。在喷射过程中,若供气、水、电中断后,重新进行高喷作业的搭接长度不应小于50 cm,以保证桩体的整体性。3)遇地下建筑物。遇块石层或构筑物时,应准确记录,因为在喷射时,遇到此类障碍物,能量因折射而大大衰减,影响桩体整体性。解决的办法是:a.在块体另一端的一侧增补喷灌孔,以确保搭接;b.调整邻孔孔间距及相关参数;c.若埋藏较浅时,采用挖机清除,回填满足技术要求的黏土。4)冒浆。在施工过程中,从冒浆成分和流量大小可大致了解灌浆质量和地层情况,冒浆过大或过小均不正常,应及时分析原因予以处理。5)桩孔混凝土凹陷。喷射灌浆结束后,由于重力作用和浆液性能本身的特性,灌浆形成的浆、气、土混合液在逐渐凝结硬化、固结的前期,其表面因析水沉淀而出现一定程度的下陷。此时,应连续或间断地向喷射孔内静压灌浆,直至孔内混合液凝固不再下沉,或者采用两次注浆的方法,即喷射注浆完成后,在原孔位上进行第二次注浆,浆液为不收缩或具有膨胀性的材料。6)地层分界线处理。根据钻孔记录表中的地层描述,在垂直方向地层分界线处喷射作业时,应适当减慢提升速度,或进行复喷,以保证桩体质量。