旋喷桩止水帷幕在地铁基坑中的应用

第２７卷第２期市政技术

ＶｏＬ２７

Ｎｏ．２

２００９年３月

ＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｍａｒ．，２００９

文章编号：１００９－７７６７（２００９）０２－０１４４－０４

旋喷桩止水帷幕在地铁基坑中的应用

杨玉杰

（北京市公路桥梁建设集团有限公司，北京１０００７３）

摘

要：明挖基坑降水施工对建筑物引起的不均匀沉降再所难免．采用旋喷桩形成基坑外止水帷幕是解决该问题的有效

途径之一。旋喷桩能够使得土体密实从而达到止水作用，旋喷有效直径与已施做的支护桩紧密咬合。形成一道密闭的止水屏障，确保基坑内无水作业。旋喷桩还可有效控制桩体一侧的土体变形，加强了基坑的稳定性。以地铁安定路站～北土城东路站区间明挖段穿越小关２号楼为例，对该项技术的应用进行了详细的阐述，并对其优缺点进行了分析。关键词：深基坑；支护桩；旋喷桩：止水帷幕中图分类号：ＴＵ４７２．３６

文献标志码：Ｂ

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随着城市建设的快速发展，高层建筑以及地铁工程不断兴起，产生了大量的深基坑开挖工程。明挖基坑开挖前通常需要进行降水施工，不论采取何种降水方式，降水必然伴随着相应区域的沉降，具体的沉降量根据区域地质情况有所区别，一般来说．地层固结程度越低，因降水引起的地面沉降效果越明显。若既有建筑物基础地层受到降水的影响不均匀。就会产生因局部沉降过大引起的建筑物开裂、倾斜甚至影响使用功能的后果。

城市地铁线路不可避免地要穿越人口聚集区．如基坑距离建筑物过近，基坑降水对其引起的不均匀沉降就再所难免。采用旋喷桩形成基坑外止水帷幕是解决上述问题的有效途径之一。１工程概况

１）工程简介

北京地铁１０号线安定路站～北土城东路站区间隧道大致呈东西走向，起始于安定路站东端．由西向东下穿安定路、小关东街后沿太阳宫路止于北土城东路站西端。区间起始里程为Ｋ１０＋０６６．７４１～Ｋ１０＋

收稿日期：２００９－０１－０４

作者简介：杨玉杰（１９７１一），男，山西运城人。工程师，硕士，北京市公

路桥梁建设集团有限公司三分公司经理，主要从事市政工程施工管理。

８７６．６７２，全长８０９．９３１ｍ；其中采用矿山法施工的区间隧道８１．７６ｍ，明挖区间隧道７２８．１７１ｍ。明挖基坑深约１５ｍ，且与居民楼最近处仅５．２６ｍ，最远处１０．５置关系见图１、图２。

北

ｍ。

居民楼为条形基础（埋深２．３５ｍ），砖混结构，两者位

④

●为旋喷桩止水帷幕：纛为钻孔灌注桩

图１旋喷桩施工段平面示意图

由于基坑开挖较深且与居民楼较近。基坑北侧支护采用钻孔灌注桩（钢支撑）加桩间旋喷桩组合结构，以达到控制基坑变形确保居民楼安全及结构防水双重作用。

２）地质条件

施工范围内土层由上到下依次主要为①１杂填土、①粉质填土、③粉土、③１粉质黏土、④２粉土、⑥黏土、⑥２粉土。结构底板以上含有两层地下水，主要

为上层滞水、潜水。

３）基坑支护形式

明挖区间基坑支护结构为：０８００＠１４００钻孔灌注

万方数据

２００９年第２期旋喷桩止水帷幕在地铁基坑中的应用

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图２旋喷桩施工段剖面图

桩＋桩间网喷＋钢支撑。支护桩嵌入底板以下土体５ｍ。

明挖段结构形式为单层钢筋混凝土箱形框架结构。２旋喷桩止水帷幕施工方案２．１工艺原理

旋喷桩施工可使土体密实而达到止水作用。将旋喷有效直径与已施做的支护桩紧密咬合，形成一道密闭的止水屏障，确保基坑内无水作业；同时，钻孔灌注桩与桩间旋喷桩组合结构，进一步加强了桩体抵抗土体变形的能力。使基坑更加稳定。２．２施工方案

为了确保基坑北侧居民楼安全，基坑北侧采用悬喷桩止水帷幕防水．而不进行降水井降水。支护结构施工顺序为：钻孔灌注桩一旋喷桩一土方开挖一钢支撑架设一至设计标高。钻孔灌注桩施工完成后，在其桩间施作矽１１００＠１４００的旋喷桩，桩长与钻孔灌注桩桩长一致（见图２）。

旋喷桩参数主要为：旋喷泵压２５～３０ＭＰａ，浆液配比为水：水泥＝ｌ：ｌ，泥浆相对质量密度为１．５－－一１．６，旋喷速度为１５－－一２０ｒ／ｍｉｎ，提升速度１５～２０ｅｍ／ｍｉｎ，流量≥８０

Ｌ／ｍｉｎ。

２．３工艺流程及操作要点２．３．１旋喷桩工艺流程

成

钻机就位

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调整角度

㈠Ｈ川孔¨Ｈ¨拔管移位¨Ｈ¨桩机就位¨Ｈ㈠调整角度㈠Ｈ¨插管试喷¨Ｈ㈠喷射作业¨Ｈ¨

喷射结束

¨Ｈ㈠清洗移位

２．３．３主要材料

采用Ｐ．Ｏ．４２５普通硅酸盐水泥，自来水。

万方数据

表１主要机械表

１）钻机与高压注浆泵的间距不宜过远，钻孔位置ｌｌｌｎ＇ｌ：实际孔位孔深和２）钻机就位要安置平稳，钻机垂直、钻头对准孔ｍｍ。

３）钻机就位后，根据桩长来组合钻杆长度，在地４）在插管和喷射过程中要注意防止喷嘴被堵，拆５）喷射时要做好压力、流量和冒浆量的量测工作，６）喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时７）深层喷射时应先喷浆后旋转和提升，以防止浆８）浆液配比严格按照设计规定，不得随意更改，９）高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升１０）对冒浆应妥善处理。及时清除沉淀的泥渣。在２．３．４操作要点

与设计位置的偏差不得大于５０每台钻机遇到的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水与工程

地质不符等情况均应详细记录。

位中心。垂直施工时钻机的倾斜度最大允许偏差为

０．５％．孔位最大允许偏差为５０

面设置一控制高程点，采用钻杆露出长度和水准点的高差来控制桩的深度，孔深比实际桩长超出２０～３０ｅｍ。

卸或者安装注浆管时动作要快，水、浆的压力和流量必须符合设计，否则要拔管清洗再重新进行插管和旋喷。

并按要求逐项记录，钻杆的旋转和提升必须连续不断。

了解土层情况、喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。采用单管或一重管喷射注浆时，冒浆量小于注浆量２０％为正常现象，超过２０％或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应的措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量，如冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度。也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。

管扭断。

喷浆过程中应防止水泥浆沉淀使浓度降低，禁止使用受潮或过期水泥。

或大量冒浆等异常情况时。应查明原因并及时采取措施。

砂层中用单管或二重管注浆旋喷时，可以利用冒浆进

２．３．２主要机械（见表１）

?１４６?

市政技术第２７卷

２）提升钻杆过程中，随时观察护筒套管的变化情

行补灌已施工过的桩孔。但在黏土层、淤泥层旋喷时，因冒浆中掺入了黏上或清水，故不宜利用冒浆回灌。

１１）当喷射提升到设计高程后，即告旋喷结束。此时应立即拔出注浆管，用清水彻底清洗包括泥浆泵和高压泵，管内、机内部的残存浆液和其他杂物。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆软管内的浆液全部排除，损坏部件要及时修理和更换，运转部分要涂抹黄油。然后将机具设备移至下一孔位。

１２）喷射注浆作业后。由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为０．６的水泥浆进行补灌。并要预防其他钻孔排出的泥土或杂物进入。２．３．５质量控制措施

１）为了确保工程质量符合设计和施工规范要求，现场安排专人进行监督检查，对施工中出现的质量问题及时进行纠正和整改。使用的机械设备要进行报验，施工原材料要经过试验合格后才允许使用。

况．防止提升时将其带出。

３）旋喷注浆提升时，当提升至距地面１．５ｍ时停止注浆。防止高压浆液窜出地面伤人。为防止注浆时对邻近建筑物和地下设施造成危害，当喷射作业提升距离地面２～３ｍ时，注浆压力减少１／３；当距离地面１．５～２ｍ时。注浆压力减少到设计压力的１１２：距离地面１．５ｍ时停止注浆。

４）注浆时，派专人负责对地下管线和周围建筑物进行观测，发现有异常情况立即通知停止注浆，并根据实际情况做出处理。２．４施工监测与效益分析２．４．１监测方案

１）监测项目

根据设计图纸要求及安定路站～北土城东路站地段的工程地质条件．确定了该区间隧道明挖段监测项目，见表２。

表２明挖区间监测项目表

２）测点布置

地表沉降监测点断面间距４０．０ｍ，支护桩水平位移及竖向位移监测点断面间距为每１０根桩一个断面。见图３、图４。

２．４．２监测结果

施工过程中按表２监测项目进行了实时监测，同时将监测结果绘成曲线。其中基坑桩顶位移曲线见图５，地表沉降曲线见图６。

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图例：一地面沉降观测点

说明：１．１０００为靠近基坑的第一个布点与桩中心距离；

?围护桩蛏向位移及水平位移观测点

２．监测频率根据施工进度确定，在开挖且在急剧阶段。应３次，ｄ，其余情况可１次，２—３ｄ。▲钢支撑轴力观测点

图３明挖区间监测点布置图

万方数据

２００９年第２期

地表沉降测点

旋喷桩止水帷幕在地铁基坑中的应用

?１４７?

监测结果表明．过居民楼段基坑支护桩桩顶位移均在１０ｒａｉｎ以内，居民楼段地表沉降值在６ｍｉｌｌ以内．均远小于监控量测报警值２５２．４．３效益分析

该工程共施做旋喷桩３３根，旋喷桩施做完成后，该位置基坑开挖基本达到无水施工，止水帷幕阻水效果优于降水井降水效果；基坑北侧居民楼没有出现明显裂缝和变形等损坏．得到当地居民、业主监理等各方的一致好评．收到良好的社会效益。

采用悬喷桩止水帷幕施工技术代替降水井降水

ｍｍ［１１。

图４明挖区间监测点断面布置图

获得了质量、环境保护、工期进度的保证。３结语

１）在明挖基坑支护桩外侧施做旋喷桩形成止水

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帷幕。代替降水井降水达到了无水施工的目的；同时加强了旋喷桩范围内的地层稳定，保证了基坑的安全。

２）该技术适用于既有建筑物距离基坑过近，导致基坑外降水井无法施工或虽能够施工但降水会对建

图５基坑桩顶位移监测点变化曲线图

筑物产生不均匀沉降影响的情况，也可用于基坑周边土体自稳能力低的土层加固工程中。

３）旋喷桩止水帷幕造价较降水井降水高，施工前

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需进行充分论证。旋喷桩施工时应加强周边管线的

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检查．防止浆液渗漏到管线中，造成不必要的损失。参考文献：

【１】李惠强．深基坑支护结构安全预警系统研究【Ｊ】．华中科技大

学学报。２００２（２）：７３．

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（上接第１１８页）

以往的施工实践。结合北京的自然气候条件，采取上述各项实用防水技术措施。针对该工程工期紧、工程量大的特点．采用ＣＧＭ一６高强无收缩抢修料，很好地解决了施工难点，有效地满足了高强、快硬、自流平、自防水的施工要求。同时，施工期间对社会交通带来的影响很小，取得了良好社会效益。设计单位、施工单位只有不断探索、总结、积累、提高桥梁施工技术，进一步探索新工艺、新方法，从细节上下功夫，才能彻底治理桥梁渗漏水的通病。参考文献：

【ｌ】１谢志红，胡达和．关于整体性防水理念在城市桥梁设计中应

用的研究们．市政技术，２００３（６）：３４７－３５３．

【２】金荣庄，尹相中．市政工程质量通病及防治【Ｍ】．北京：中国

建筑工业出版社。１９９８：４２８－４３０．

【３】冯为民．高强收缩补偿混凝土的制配与施工处理技术阴．国

内建材科技，２００６，２７（２）：２５—２６．

【４】仲朝明，孙跃升．ＣＧＭ抢修料的研究及应用叨．混凝土，２００４

（１１）：６７－６８．

的空隙率很小，几乎不透水、混合料受水影响很小，再

加上沥青马蹄脂与集料的黏结力好，混合料的水稳定性得到较大改善。３．４．５伸缩缝防水处理

伸缩装置采用三维位移止水形伸缩缝。安装时先把槽用砂石料回填．浇筑ＣＧＭ一６抢修料７ｃｍ厚，铺上沥青混凝土，然后挖开组装伸缩装置，以保证伸缩装置安装牢固、直顺。全缝顶面与桥面同高度、同坡度。避免凶桥头跳车而使伸缩缝周边沥青混凝土产生裂缝。伸缩装置两侧应弯起８０ｏ角，以达到止水目的。伸缩缝保护带采用Ｃ４０钢纤维混凝土，减少由于混凝土收缩而产生的裂缝．防止水从伸缩缝处流人，对梁产生浸蚀。中央隔离带纵缝处，伸缩装置钢梁断开，但止水Ｖ形橡胶带不断。４结论

桥面漏水是导致桥梁诸多隐患的重要原因之一。健翔桥大修工程在详细剖析桥梁漏水的成因后，根据

万方数据