關于高壓旋噴樁控制地鐵盾構施工沉降的技術措施探討

孫國強

摘 要 針對某地鐵1號隧道段實際情況，對其盾構施工中高壓旋噴樁施工技術進行深入分析，提出施工中需要的要點，并最后經實踐得出該隧道所用高壓旋噴樁施工技術合理可行，沉降控制效果顯著，值得類似工程參考借鑒的結論。

關鍵詞 地鐵盾構施工;沉降控制;高壓旋噴樁

如今，我國城市地鐵建設快速進行和發展，很多地鐵隧道施工都采用盾構技術進行。但由于開挖擾動較大，盾構施工中容易產生沉降。為有效控制沉降，以免對施工安全和質量造成影響，有必要采用合理可行的技術措施。高壓旋噴樁就是一種合理有效的沉降控制技術措施。

1工程概況

某地鐵1號線中心站總長為1.072km左右，該段起點里程號為K31+791.16，終點里程號為K32+863.46，隧洞的直徑為6.2m。在該段隧道中，有一個呈V字形的縱坡，坡度不等，最大可達24.48%。該段隧道的頂部埋深在8.1～15m范圍內，平曲線段的最小直徑為1400m。隧道需要從待開發區中穿過，區域以農田與民居為主，場地開闊，采用盾構法施工。考慮到受各方面因素的影響，隧道盾構施工中可能產生一定程度的沉降，為盡可能減少或避免沉降，經研究決定采用高壓旋噴樁來控制沉降[1]。左右線盾構全開挖設置高壓旋噴樁后的沉降云圖如圖1所示，高壓旋噴樁加固如圖2所示。

2高壓旋噴樁的原理和優點

考慮到地連墻與混凝土灌注樁不僅成本較高，而且施工周期還很長，所以本次提出采用高壓旋噴樁代替隔離墻（樁）的沉降控制方法。

高壓旋噴樁最早由日本提出，其加固過程可以分成以下兩個階段：其一，成孔，采用鉆機預成功，確保噴射頭可以到達設計要求的深度;其二，噴射加固，以不低于15MPa的壓力持續噴射水泥漿，并對鉆桿進行旋轉和上提。因高壓旋噴射流會對土體進行切削，并同時進行攪拌混合，所以會使水泥和土體形成一個柱狀加固體，也就是旋噴樁，多個旋噴樁相互疊合即可起到起隔水、擋土和控制沉降的作用。

高壓旋噴樁主要具有以下幾個方面優點：①不會受到土層、土體顆粒粒徑、土體密度、所用硬化劑的黏性及硬化所需時間等因素的太多影響，可在多種土質類型中使用，如淤泥質土、黏性土和砂土等;②可采用廉價水泥為硬化劑，土體將加固后強度很高，一般情況下形成的樁體，其強度都能達到0.5～10MPa;③可以有針對性和計劃性的將漿液注入地層內，形成按一定間隔距離分布的樁，也可形成一整片樁，作為帷幕墻。另外，實際的加固深度可任意確定與調節，無論是連續還是分段都可;④成孔使用鉆機進行，除了能形成垂直樁，還能形成水平樁或者是傾斜樁;⑤在施工過程中可作為一種臨時性的措施來使用，當然也可作為一種地基加固措施;⑥排出的泥漿支持二次回用，對施工環境的改善和節省運輸及處理費用都有利。

3施工技術

就目前來看，高壓旋噴樁主要包含以下幾種方法：單管法、雙管法、三管法和多管法，不同施工方法的加固原理完全相同。該工程根據土質情況，結合現有的機械設備，設計決定采用雙管法進行施工。施工時，應嚴格執行以下各項技術指標：①樁徑按800mm控制;②樁孔中心之間的距離按600mm控制;③水泥摻量按20%～30%的范圍控制;④漿液壓力不低于25MPa;⑤氣壓不低于0.7MPa;⑥漿液的流量按100～120L/min的范圍控制;⑦漿液噴射過程中鉆桿的提升速度按照15～20cm/min范圍控制;⑧漿液的配比采用1.0;⑨成樁后，垂直度偏差不能超過1%。

3.1 施工工藝

施工開始前，以現場的環境為依據，結合地下埋設物具體位置，對樁孔位置進行復核，若樁位和現有地下埋設物之間有沖突，應對樁位進行適當調整。

（1）將鉆桿頭與孔位的正中心對準時，要使鉆機始終保持垂直，確保成孔后的垂直度能夠達到要求。將鉆機擺放到位后，進行水平校正，確保鉆桿的軸線和鉆孔中心完全對準。對于噴漿用注漿管，且傾斜度不能超過1%。

（2）鉆孔方式有很多，實際情況中要根據地層地質情況，結合樁深及現有機具設備確定。如果地層較為堅硬，建議采用地質鉆機進行鉆孔。采用雙管法進行噴漿時，應優先考慮地質鉆機。鉆孔時，現場實際孔位和設計要求的孔位之間不能有5cm以上的偏差。

（3）將注漿管放到地層中設計要求的深度。如果鉆孔借助的是振動鉆機，則可將插管的過程和鉆孔結合到一起進行。當使用地質鉆機進行鉆進時，需在鉆孔結束后及時將芯管取出，然后再把注漿管插入到設計要求的深度。插管時，為避免泥沙進入導致噴嘴被堵，可在插管的同時進行噴水，但要注意需將壓力控制在1MPa以內，否則可能導致孔壁坍塌。

（4）完成插管后，按照從上到下的順序開始旋噴和提管，在提管的過程中必須保持噴漿，在注漿的過程中要注意對漿液的凝結時間及流量大小等進行檢查，實際的旋轉速度要和漿液的流量良好匹配，否則樁徑或樁體的質量無法達到設計提出的要求，并且提升的速度還要和旋轉良好配合，施工時做好相關記錄。

（5）施工完成后，對注漿管等所有機具設備進行沖洗，以免管內或機內殘留的泥漿凝固，影響下一次使用。沖洗時，可以將泥漿更換為清水，持續噴射。

3.2 技術要求

（1）對于高壓旋噴樁，其沉降控制效果和土質、技術參數關系密切。基于此，在正式施工前，有必要先進行試樁，通過試樁能確定適宜的技術參數，如樁徑、噴射距離和漿液等，之后以此為基礎進行各項試驗，如承載力試驗和滲水試驗等，確定參數能否達到要求，若能達到要求，則即可在施工中嚴格執行。

（2）開工前以現場的環境及現有地下埋設物實際情況為依據對樁位進行復核。

（3）施工時注意鉆機和注漿泵之間的距離不能太遠，而且實際孔位和設計要求的位置不能超過50mm的偏差。當發現孔位、孔深或地下障礙物等和地質報告不相符時，應在做好記錄的同時及時協調處理。

（4）注漿管進入到土層內，且噴嘴到達設計要求的標高后，方可開始噴漿。噴漿參數滿足規定后，按照旋噴噴射要求開始提管，以此從下到上的進行噴漿。對注漿管進行分段提升的過程中，要注意搭接長度必須達到100mm以上。

（5）如果在高壓噴漿時發現壓力突然大幅度下降或上升，應停止噴漿，并查明原因立即采取措施處理[2]。

（6）施工中認真做好參數記錄與出現的所有異常現象。

3.3 漿液要求

（1）在漿液配制時使用的水泥應根據漿液的具體類型來選擇，如普通型漿液、早強型漿液或抗滲型漿液等，但無論哪一種水泥類型，都不能使用已經受潮和變質及指標無法達到要求的，該工程主要使用的是32.5普硅水泥。

（2）漿液拌和時使用的水應清潔沒有雜質，且不能有侵蝕性，pH值始終，通常采用人畜飲用水。若對水質有懷疑，應委托有資質的機構進行檢測。

（3）為了對漿液的性能予以改善，使其達到早強或提升其抗滲性，可采用以下幾種類型的外摻劑：當需要促凝和早強時，按照2%～4%的摻量摻加氯化鈣;當需要提升抗滲性，并加快初凝時間，延緩終凝時，可分別按照2%～4%和10%～50%的摻量添加水玻璃與膨潤土。

（4）漿液的拌和必須達到均勻，保證可噴性，噴漿前檢查管道是否被堵塞或存在塊狀物，當發現堵塞時，應及時清理，另外，漿液要在其初凝時間以內用完，若超時，不得使用，需將其視作廢料及時處理。

4結束語

綜上所述，地鐵盾構施工中為了對可能產生的沉降予以嚴格控制，可采用高壓旋噴樁技術。目前，該段地鐵隧道的高壓旋噴樁施工已經順利完成，經檢查，其施工質量合格，盾構施工時產生的沉降處在允許范圍之內，說明高壓旋噴樁發揮出了良好的作用效果，所用施工技術措施合理可行，值得類似地鐵隧道工程參考借鑒。

參考文獻

[1] 張祥龍，黃傳青，張偉.高壓旋噴樁加固地基在南京越江隧道風井工程中的應用[J].工程建設，2018，50（12）：41-45.

[2] 劉國棟，陶義懷，許超.土壓平衡盾構穿越密集建筑群地基加固優化設計[J].廣東土木與建筑，2016，23（Z1）：49-51，25.