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摘要：主要介绍在高速铁路隧道工程下穿城市的施工中，三重管高压旋喷桩在解决狭小空间围护结构施作、基坑土体加固、基坑止水帷幕的形成等方面的应用。城市中高速铁路隧道施工受作业空间狭小、水文地质情况复杂等因素的影响，往往形成施工中的难点。而多排咬合三重管旋喷桩施工技术的运用在实际施工中取得了较好效果，解决了这一难题。
关键词：高速铁路；深基坑开挖；三重管旋喷桩；施工工艺。
中图分类号：U238文献标识码： A 文章编号：
一、前言
三重管高压旋喷桩施工原理是使用分别输送水、气、浆三种介质的三重钻杆，在以高压泵产生的大于20Mpa的高压水喷射流周围，环绕一股0.7Mpa左右圆筒状气流，喷射流和气流同轴冲切土体，形成较大的空隙，再由泥浆泵注入压力为2～5Mpa左右的水泥浆液填充，当喷嘴作旋转和慢速提升运动时，便在土中凝固成直径达到设计要求的圆柱状固结体（旋喷体），形成止水帷幕或达到加固土体的目的。
二、工程背景
东莞至惠州城际轨道交通工程设计时速200Km/h,某暗挖隧道施工竖井位于城市兩主干道交叉口，车流量大，交通繁忙，周围建筑物耸立，地下管线密集，施工作业空间狭小。
如图1及图2所示。
根据勘察揭露显示，施工区地层按其成因分类，主要为第四系人工堆积层（Q4ml）、第四系冲积层（Q4al）、第四系残积层（Qel），下伏基岩为震旦系（Pz1）混合片麻岩，各地层由上至下分述如表1所示：
表1 水文地质状况表
图1竖井周边管线图
图2 竖井基坑周边建筑物图
依据本工程特点及水文地质情况可看出施工存在的不利因素：
1、竖井基坑深度达47m，且砂层厚，极易发生涌水、涌砂甚至基底隆起坍塌，造成地面沉降。对围护结构强度要求高。
2、井区作业狭窄，围护结构尺寸小，大型机械设备不便于进出。
采用多排咬合三重管旋喷桩技术加固土体及止水配合锚喷支护围护结构可解决这一难题。
三、三重管旋喷桩施工
1、加固方案设计
共设置4排436根三重管高压旋喷桩对竖井基坑进行地层加固，桩间距400mm，桩径550mm，咬合150mm，排距400mm，同时兼做止水帷幕，加固深度入W2层0.5m。如下图3所示：
图3 旋喷桩加固方案平面布置图
2、主要设备
表2 三重管旋喷需用设备表
3、施工工艺流程
图4 三重管旋喷桩施工工艺流程图
(1)引孔钻机就位：
精确测量孔位后，将引孔地质钻机固定在设计的孔位上，同时调整钻架角度使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。
(2)钻孔
钻孔的目的是为将旋喷注浆管插入预定的地层中。视地层中地质情况，加固深度、机具设备等条件而定。通常采用地质钻机钻孔。
(3)注浆管插入
将旋喷注浆管插入预定深度的地层。使用地质钻机钻孔完毕后，拔出钻具，并换上旋喷管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水，边插管，水压力一般不超过1MPa。如压力过高，则易将孔壁射塌。
(4)试管：
当注浆管插入预定深度后，应进行清水试压，若设备和管路安全正常后，则可开始高压注浆作业。
(5)旋喷高压注浆作业：
当旋喷管插入预定深度后，立即按设计配合比搅拌浆液，指挥人员宣布旋喷开始时，旋转提升旋喷管，自下而上连续进行喷浆。值班技术人员必须时刻注意检查注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录，绘制作业过程曲线。
(6)喷射结束及拔管：
喷浆至设计高度后，拔出喷浆管，喷浆结束，浆液填入孔中，多余的清除掉，拔管要及时，不可久留孔中。
(7)器械清洗
当旋喷提升到设计标高后，旋喷即告结束。施工完毕应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出。
(8)钻机移位
把钻机等机具设备移到新孔位上。
4、施工要点
（1）钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，倾角与设计误差一般不得大于0.5度。
（2）喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求，管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。
（3）要预防风、水喷嘴在插管时被泥砂堵塞，可在插管前用一层塑料薄膜包扎好。
（4）喷射注浆时要注意设备开动顺序。三重管旋喷应先空载起动空压机，待运转正常后，再空载起动高压泵，然后同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值。风、水畅通后，即可旋转注浆管，并开动注浆泵，先向孔内送清水，待泵量泵压正常后，即可将注浆泵的吸浆管移至储浆桶，开始注浆。待估算水泥浆的前峰已流出喷头后，才可开始提升注浆管，自下而上喷射注浆。
（5）根据设计方案控制喷射技术参数，注意冒浆情况的观察，并做好记录。
（6）喷射注浆中需拆卸注浆管时，应先停止提升和回转，同时停止送浆，然后逐渐减少风量和水量，最后停机。见图9。拆卸完毕继续喷射注浆时，开机顺序也要遵守第⑷条的规定。同时，开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0.1m，防治固结体脱节产生缝隙漏水。
（7）喷射注浆达到设计深度后，停风、停水，但继续用注浆泵注浆，待水泥浆从孔口返出后，方可停止注浆，然后将注浆泵的吸水管移至清水箱，抽吸一定量的清水将注浆泵和注浆管路中的水泥浆顶出，然后停泵。
（8）引孔结束但不能马上进行喷射的孔口或喷射注浆作业结束后的孔口，及时覆盖砂带，防止其他钻孔排出的泥土或杂物混入。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，所以应及时用同比例的水泥浆进行补灌。
（9）为了加大固结体尺寸，或避免深层硬土固结体尺寸减小，可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施。也可以采用复喷工艺：第一次喷射（初喷）时不注水泥浆液；初喷完毕后，将注浆管边送水、边下降至初喷开始的孔深，再抽送水泥浆，自下而上进行第二次喷射（复喷）。
（10）在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况、喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。三重管喷射注浆时，冒浆量应大于高压水的喷射量，但其超过量应小于注浆量的20%。超过或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。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。
（11）三重管旋喷注浆因返浆中掺入大量粘土和清水，故不宜利用冒浆回灌。
5、旋喷工艺参数
表3 三重管旋喷工艺主要技术参数表
四、施工效果分析
三重管施工完成后，依据相关试验结果来看，土体无侧限抗压强度大于1.5Mpa，渗透系数小于10-6，满足设计及施工要求；竖井基坑开挖施工中，未发生侧向漏水及坑底涌水、涌砂，施工竖井基坑的侧壁收敛值仅为2mm，远小于设计数值30mm。
结束语
竖井基坑采用三重管旋喷桩加固后，土体强度增大，主动土压力减小，被动土压力增大，有效的防止了地下水涌入基坑，同时提高了土体的稳定性，确保了竖井基坑开挖的顺利进行。
[参考文献]（References）
[1] 刘国斌，王卫东。基坑施工手册（第二版）。北京：中国建筑工业出版社，2009.11 。
Liu G B,Wang W D。Foundation Pit Construction Manual（Second Edition）。bei jing: China Building Industry Press，2009.11 Third Edition,2009.11。
[2]龚晓南。地基处理手册（第三版）。北京，2008.6。
Gong X N 。Foundation treatment manual（Third Edition）。bei jing: China Building Industry Press ,2008.6。
作者简介
席菲菲（1985年7月出生，女，职称：助理工程师，2006年7月毕业于哈尔滨铁道职业技术学院工程造价专业。
关键词：高速铁路；深基坑开挖；三重管旋喷桩；施工工艺。
中图分类号：U238文献标识码： A 文章编号：
一、前言
三重管高压旋喷桩施工原理是使用分别输送水、气、浆三种介质的三重钻杆，在以高压泵产生的大于20Mpa的高压水喷射流周围，环绕一股0.7Mpa左右圆筒状气流，喷射流和气流同轴冲切土体，形成较大的空隙，再由泥浆泵注入压力为2～5Mpa左右的水泥浆液填充，当喷嘴作旋转和慢速提升运动时，便在土中凝固成直径达到设计要求的圆柱状固结体（旋喷体），形成止水帷幕或达到加固土体的目的。
二、工程背景
东莞至惠州城际轨道交通工程设计时速200Km/h,某暗挖隧道施工竖井位于城市兩主干道交叉口，车流量大，交通繁忙，周围建筑物耸立，地下管线密集，施工作业空间狭小。
如图1及图2所示。
根据勘察揭露显示，施工区地层按其成因分类，主要为第四系人工堆积层（Q4ml）、第四系冲积层（Q4al）、第四系残积层（Qel），下伏基岩为震旦系（Pz1）混合片麻岩，各地层由上至下分述如表1所示：
表1 水文地质状况表
图1竖井周边管线图
图2 竖井基坑周边建筑物图
依据本工程特点及水文地质情况可看出施工存在的不利因素：
1、竖井基坑深度达47m，且砂层厚，极易发生涌水、涌砂甚至基底隆起坍塌，造成地面沉降。对围护结构强度要求高。
2、井区作业狭窄，围护结构尺寸小，大型机械设备不便于进出。
采用多排咬合三重管旋喷桩技术加固土体及止水配合锚喷支护围护结构可解决这一难题。
三、三重管旋喷桩施工
1、加固方案设计
共设置4排436根三重管高压旋喷桩对竖井基坑进行地层加固，桩间距400mm，桩径550mm，咬合150mm，排距400mm，同时兼做止水帷幕，加固深度入W2层0.5m。如下图3所示：
图3 旋喷桩加固方案平面布置图
2、主要设备
表2 三重管旋喷需用设备表
3、施工工艺流程
图4 三重管旋喷桩施工工艺流程图
(1)引孔钻机就位：
精确测量孔位后，将引孔地质钻机固定在设计的孔位上，同时调整钻架角度使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。
(2)钻孔
钻孔的目的是为将旋喷注浆管插入预定的地层中。视地层中地质情况，加固深度、机具设备等条件而定。通常采用地质钻机钻孔。
(3)注浆管插入
将旋喷注浆管插入预定深度的地层。使用地质钻机钻孔完毕后，拔出钻具，并换上旋喷管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水，边插管，水压力一般不超过1MPa。如压力过高，则易将孔壁射塌。
(4)试管：
当注浆管插入预定深度后，应进行清水试压，若设备和管路安全正常后，则可开始高压注浆作业。
(5)旋喷高压注浆作业：
当旋喷管插入预定深度后，立即按设计配合比搅拌浆液，指挥人员宣布旋喷开始时，旋转提升旋喷管，自下而上连续进行喷浆。值班技术人员必须时刻注意检查注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录，绘制作业过程曲线。
(6)喷射结束及拔管：
喷浆至设计高度后，拔出喷浆管，喷浆结束，浆液填入孔中，多余的清除掉，拔管要及时，不可久留孔中。
(7)器械清洗
当旋喷提升到设计标高后，旋喷即告结束。施工完毕应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出。
(8)钻机移位
把钻机等机具设备移到新孔位上。
4、施工要点
（1）钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，倾角与设计误差一般不得大于0.5度。
（2）喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求，管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。
（3）要预防风、水喷嘴在插管时被泥砂堵塞，可在插管前用一层塑料薄膜包扎好。
（4）喷射注浆时要注意设备开动顺序。三重管旋喷应先空载起动空压机，待运转正常后，再空载起动高压泵，然后同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值。风、水畅通后，即可旋转注浆管，并开动注浆泵，先向孔内送清水，待泵量泵压正常后，即可将注浆泵的吸浆管移至储浆桶，开始注浆。待估算水泥浆的前峰已流出喷头后，才可开始提升注浆管，自下而上喷射注浆。
（5）根据设计方案控制喷射技术参数，注意冒浆情况的观察，并做好记录。
（6）喷射注浆中需拆卸注浆管时，应先停止提升和回转，同时停止送浆，然后逐渐减少风量和水量，最后停机。见图9。拆卸完毕继续喷射注浆时，开机顺序也要遵守第⑷条的规定。同时，开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0.1m，防治固结体脱节产生缝隙漏水。
（7）喷射注浆达到设计深度后，停风、停水，但继续用注浆泵注浆，待水泥浆从孔口返出后，方可停止注浆，然后将注浆泵的吸水管移至清水箱，抽吸一定量的清水将注浆泵和注浆管路中的水泥浆顶出，然后停泵。
（8）引孔结束但不能马上进行喷射的孔口或喷射注浆作业结束后的孔口，及时覆盖砂带，防止其他钻孔排出的泥土或杂物混入。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，所以应及时用同比例的水泥浆进行补灌。
（9）为了加大固结体尺寸，或避免深层硬土固结体尺寸减小，可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施。也可以采用复喷工艺：第一次喷射（初喷）时不注水泥浆液；初喷完毕后，将注浆管边送水、边下降至初喷开始的孔深，再抽送水泥浆，自下而上进行第二次喷射（复喷）。
（10）在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况、喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。三重管喷射注浆时，冒浆量应大于高压水的喷射量，但其超过量应小于注浆量的20%。超过或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。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。
（11）三重管旋喷注浆因返浆中掺入大量粘土和清水，故不宜利用冒浆回灌。
5、旋喷工艺参数
表3 三重管旋喷工艺主要技术参数表
四、施工效果分析
三重管施工完成后，依据相关试验结果来看，土体无侧限抗压强度大于1.5Mpa，渗透系数小于10-6，满足设计及施工要求；竖井基坑开挖施工中，未发生侧向漏水及坑底涌水、涌砂，施工竖井基坑的侧壁收敛值仅为2mm，远小于设计数值30mm。
结束语
竖井基坑采用三重管旋喷桩加固后，土体强度增大，主动土压力减小，被动土压力增大，有效的防止了地下水涌入基坑，同时提高了土体的稳定性，确保了竖井基坑开挖的顺利进行。
[参考文献]（References）
[1] 刘国斌，王卫东。基坑施工手册（第二版）。北京：中国建筑工业出版社，2009.11 。
Liu G B,Wang W D。Foundation Pit Construction Manual（Second Edition）。bei jing: China Building Industry Press，2009.11 Third Edition,2009.11。
[2]龚晓南。地基处理手册（第三版）。北京，2008.6。
Gong X N 。Foundation treatment manual（Third Edition）。bei jing: China Building Industry Press ,2008.6。
作者简介
席菲菲（1985年7月出生，女，职称：助理工程师，2006年7月毕业于哈尔滨铁道职业技术学院工程造价专业。