RJP 與三重管高壓旋噴工藝在基坑加固工程中施工工藝對比分析

馮國衛

（上海遠方基礎工程有限公司，上海市 200436）

0 引言

近些年，我國軌道交通建設取得較大成就，特別是粵港澳大灣區與長三角等沿海地區軌道交通車站基坑地基加固高壓旋噴工藝得到越來越廣泛的應用。三重管高壓旋噴施工工藝廣泛應用于軟土基坑地基加固處理。其利用分別輸送水、空氣、漿液三種介質的三重注漿管，以噴射高壓水和氣切削土體形成孔隙，而后利用低壓漿液回填，形成加固土體。受地層和工藝影響，成樁直徑一般僅為0.8～1.2 m。超大直徑高壓旋噴樁（RJP）與三重管高壓旋噴工藝原理類似，調整增大了噴射水的壓力、噴射水泥漿的壓力和流量，改原三重管單獨高壓水切割為利用高壓水和漿液對加固土體雙切割以實現較大成樁直徑（2.0～2.8 m）和良好成樁質量。

1 工程概況

福州濱海新區F1 線濱海新城站位于規劃縱一路與支一路交叉口，地下三層車站。基坑開挖深度約20 m。基坑圍護采用厚1.0 m 地下連續墻，墻深48.5 m，工字鋼接頭，地下連續墻接頭區域采用150°擺噴2.2 m 大直徑高壓旋噴RJP 工法樁用于墻縫止水。擬采用高壓旋噴對坑底裙邊進行加固，加固深度3.0 m，加固區域為標段加固區域寬度3.1 m（約360 m），端頭井加固區域寬度4.1 m（約150 m），坑底縱坡區域加固寬度7.3 m（約50 m）。車站平面及剖面見圖1、圖2。

圖1 濱海新城站西端頭井平面圖（單位：mm）

圖2 濱海新城站西端頭井剖面圖（單位：mm）

1.1 工程地質情況

（1）填土層：雜填土、粉砂、糖泥等層厚1.8～2.5 m。

（2）粉質黏土：灰黃，軟～可塑，濕～飽和，層厚3.3～5.5 m。

（3）（含泥）中細砂：灰黃色，中密～密實，局部稍密，飽和，以中砂和細砂為主，層厚9.5～11.2 m。

（4）（泥質）粉砂：深灰色、灰黑色，稍密～中密，局部密實，層厚10.5～12.0 m。

（5）淤泥質土：深灰色，軟塑～可塑，飽和，層厚5.3～7.2 m。

（6）強風化花崗巖：呈灰黃～灰褐色、為軟巖，巖體極破碎，巖體基本質量等級為V 級，層厚4.2～5.4 m。

（7）中～微風化花崗巖：灰白色、青灰色，堅硬，巖體較完整，巖體基本質量等級為Ⅱ級，層厚4.2 m。

1.2 工程水文地質情況

（1） 上層滯水主要存在于第四系表層的人工填土層中，對工程施工影響不大。

（2）孔隙潛水主要存在于粉質黏土、（含泥）中細砂、（泥質）粉砂層中。以上含水層賦水介質孔隙連通性較好，潛水層分布厚度大，富水性強。

（3）孔隙承壓水主要賦存于（泥質）粉砂、淤泥質土層中，賦水介質結構松散，孔隙連通性較好，其透水性中等～強，承壓含水層承壓水頭高，富水性好。

（4）孔隙裂隙承壓水賦存于砂土狀強風化巖、碎塊狀強風化巖和中風化巖層內，孔隙、裂隙連通性差，透水性弱，富水性弱。工程地質情況見表1。

表1 工程地質及物理力學指標

2 可行性施工工藝方案

2.1 三重管高壓旋噴方案

三重管高壓旋噴樁加固考慮成樁直徑為800 mm，布孔間距500 mm[1]；旋噴樁施工采用42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥用量初定450 kg/m3，水灰比1.0。施工參數暫定如下：空氣壓力大于0.7MPa，漿液壓力大于3 MPa，水壓大于25 MPa[2]，水泥漿液流量大于90 L/min。質量目標擬定：樁體完整，樁體28 d 無側限抗壓強度不小于1.0 MPa，滲透系數小于10-6m/s。

2.2 大直徑高壓旋噴RJ P 方案

RJP 大直徑高壓旋噴樁加固考慮成樁直徑為2 200 mm，布孔間距1 800 mm。RJP 高壓旋噴樁采用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥,水泥用量700 kg/m3，水泥漿液水灰比為1.0。施工參數暫定如下：氣壓不小于0.7 MPa，水泥漿液壓力不小于40 MPa[3]，水壓大于25 MPa，水泥漿液流量大于110 L/min。質量目標擬定：樁體完整，樁體28 d 無側限抗壓強度不小于1.0 MPa[4]，滲透系數小于10-6m/s。

2.3 坑底加固樁位布局

旋噴樁樁位布置充分考慮三重管高壓旋噴、RJP大直徑高壓旋噴樁于該砂機粉砂層地質和富水水文條件下，成樁直徑足夠保證的前提下，亦充分考慮樁位最大程度有效搭接和地墻疊合。以端頭井加固區4.1 m×8.6 m 區域為例，三重管高壓旋噴工藝方案布樁數量為136 根，合3.86 根/m2；大直徑高壓旋噴RJP 方案布樁數量為15 根，合0.42 根/m2。三重管高壓旋噴旋噴樁與大直徑高壓旋噴RJP 樁位布置見圖3、圖4。

圖3 三重管旋噴樁樁位布置圖（單位：mm）

圖4 大直徑高壓旋噴RJ P 樁位布置圖（單位：mm）

3 工藝方案經濟比選

3.1 加固工程數量情況

依據三重管高壓旋噴及大直徑旋噴樁RJP 樁位布置方案，福州濱海新區F1 線濱海新城站基坑加固設計和初選工藝參數統計計算。本項目采用三重管高壓旋噴工藝施工根數為8 670 根計199 410 延米（其中空樁173 400 m、實樁26 010 m）；采用RJP 大直徑高壓旋噴工藝施工根數為945 根計21 735 延米（其中空樁18 900 m、實樁2 835 m）。本項目2 種方案工程數量統計情況見表2。

表2 F1 號線濱海新城站地基加固工程量計算

3.2 加固工程造價對比分析

按照福建省2021 年2 月水泥市場信息價480 元/t，折合三重管旋噴樁108 元/m，RJP 大直徑旋噴1 276 元/m。市場施工費（含設備及輔料）單價三重管旋噴樁施工空樁勞務費約50 元/m，實樁約75 元/m；RJP 大直徑旋噴樁空樁約200 元/m，實樁550 元/m3，合2 000 元/m3。兩種方案總體費用計算情況為：RJP 大直徑高壓旋噴方案整體費用為1 212 萬元，較三重管高壓旋噴方案1 369 萬元少157 萬元，節約11%左右。RJP 實樁費用較三重管旋噴高近430 萬元，將近85%；而RJP 大直徑旋噴空樁費用減少200%，583.5 萬元；形成樁體水泥材料消耗增多約80 萬元，占比28.7%。

4 高壓旋噴試樁工藝驗證

為驗證兩種不同工藝的加固效果，并獲得與驗證兩種工藝在本項目地層條件施工有效成樁直徑、水泥摻量、水灰比、施工水壓、氣壓、漿液壓力、提升效率等參數，場地內同位各施工3 根試樁進行驗證。

經試樁成樁效果驗證：3 根三重管高壓旋噴均于80 cm 取得完整芯樣（100 cm 芯樣完整性差）；芯樣抗壓強度平均值1.6 MPa。3 根RJP 高壓旋噴樁均于220 cm 取得完整芯樣（260 cm 芯樣亦完整；）；芯樣抗壓強度平均值3.2 MPa，三重管高壓旋噴及RJP 方案地基加固旋噴樁取芯試驗情況見表3、表4

表3 三重管地基加固取芯情況一覽

表4 RJ P 地基加固取芯情況一覽

經專家論證，F1 號線地基加固采用大直徑旋噴樁RJP 工藝，成樁直徑按照2.2 mm，布孔間距1 800 mm；水泥用量700 kg/m3[4]，水泥漿液水灰比為1.0，氣壓1.05 MPa，水泥漿液壓力不小于40 MPa，水壓大于25 MPa，水泥漿液流量為110 L/min , 提升速度30 min/m[5]。成樁直徑均超過2.6 m，達到原預計2.20 m，芯樣完整，且強度均滿足要求。

5 RJP 大直徑旋噴加固實施

根據試驗確定布孔方式和工藝參數，綜合考慮F1 號線濱海新城站項目地基加固和地下連續墻墻縫止水施工進度要求，本項目于2021 年2 月15 日進場2 套RJP-65CV 設備，分別東端頭井（含東端頭墻縫止水）、西端頭井和標準段（含西端頭墻縫止水）施工。

大直徑高壓旋噴嚴格按照 “施工準備→就位引孔→下放套管→旋噴鉆機就位→提升噴漿→清洗鉆桿→移機下一樁位”工藝流程組織施工，嚴格控制水泥漿配比、提升速度和各設備壓力情況連貫施工。至2021 年4 月15 日，已完成墻縫止水RJP 擺噴樁60 根，裙邊坑底加固樁264 根，較三重管高壓旋噴工藝工效提高60%以上，超預期達到業主進度目標要求。

6 結語

F1 號線濱海新城站項目地基加固與地下連續墻墻縫止水綜合使用統籌施工最大程度減少不同工序施工影響，進度較快，取得良好經濟效益。大直徑旋噴樁RJP 雖成樁設備多為進口設備，價格昂貴，且成樁工藝比普通旋噴樁稍復雜，但其可利用成樁直徑大的優點，大量減少普通旋噴成樁設置數量大、空樁費用占比高的缺點，并且較大程度加快工程進度。隨著大直徑旋噴樁成樁設備國產化，成樁施工單價將持續降低，大直徑高壓旋噴RJP 工藝將得到越來越廣泛的應用。