论文部分内容阅读
摘要昆明市轨道交通 2号线二期工程南坝站为例，车站分布的软土主要为第四系全新统冲洪积（ Q4 al+ pl ）和全新统冲湖积（ Qal +l ）可塑粉质黏土，在车站场地范围内呈条带状分布，具有含水量高、孔隙比大、压缩性中等偏高、承载力低、灵敏度较高易触变等特性，工程性质差。同时在围护结构上方存在低净空高压线条件下，不具备地下连续墙施工条件。高压线影响范围围护结构采用钻孔灌注桩 +两重管高压旋喷桩止水帷幕。文章对钻孔灌注桩、旋喷桩的布置形式、长度、直径、桩间距等做详细的阐述，着重介绍了旋喷桩施工过程中的质量控制，为后续的类似地质条件下的工程提供借鉴。关键词软土围护结构钻孔灌注桩旋喷桩
1 工程概况
南坝站位于昆明市官渡区官南大道与福盛路的交口，北端头为福达路，南北纵向布置。采用地下 2层岛式站台车站形式，站台宽度 11m。
车站总建筑面积为 12778.6m?。车站主体结构外包长度 269.8m，端头井段宽 23.8m，标准段宽 19.7m，基坑深度约16.8m-18.5m，覆土厚度约为 3.4m。车站主体结构采用钢筋混凝土 2层 2跨箱形框架结构。南坝站平面位置图如图 1所示：
车站上方存在 110kV架空高压线，高压线影响范围以外围护结构采用 800mm厚地下连续墙，共 86幅地下连续墙;高压线影响范围以内采用 φ 1000@1200钻孔灌注桩 +φ800@600两重管高压旋喷桩止水帷幕。高压线水平投影宽度为 8.1m，东侧高压线影响长度为 44.2m，西侧高压线影响长度为 42.2m。高压线影响范围如图 2所示：
东侧钻孔灌注桩 37根，桩径为 1000mm，桩长为 31.89m，桩心距为 1200mm;旋喷桩 192根，桩径为 800mm，桩长为22.89m，桩心距为 600mm。西侧钻孔灌注桩 35根，桩径为 1000mm，桩长为 31.89m，桩心距为 1200mm;旋喷桩 182根，桩径为 800mm，桩长为 22.89m，桩心距为 600mm。钻孔灌注桩采用水下 C35防水混凝土，抗渗等级为 P8;旋喷桩采用 42.5号普通硅酸盐水泥，掺量为 300kg/m。钻孔灌注桩及旋喷桩布置如图 3所示：
2 工程地质
根据钻孔揭露，本次勘察深度范围内自上而下可分为第四系人工填土层 （ Qml ），第四系全新统冲洪积层 （ Qal + pl ）及第四系全新统冲湖Q4 al +l ）3大类，现将各岩土层布及特征分述如下：
2.1第四系人工填土层 （ Q4ml ） ①1层：人工填土：以素填土为主，分布于线路表层，层厚 2.80～ 4.20m，平均厚度 3.29m。为近期人工堆填而成，主要由黏性土和少量碎石组成，稍压实，属Ⅱ级普通土。
2.2第四系全新统冲洪积层 （ Q4 al + pl ）该层主要由可塑的粉质黏土组成，各地层特征分述如下：
② ?层：粉质黏土：灰褐色、黄褐色，可塑，高等压缩性个钻孔揭露该层。层厚 1.30m～ 8.70m，平均厚度4.92m，顶面埋深 2.80m～ 4.20m， fak =100kPa，岩土施工工程等级为Ⅱ级。
2.3第四系全新统冲湖积层 （ Q4 al +l ）
该层由粉质黏土、粉土、粉砂组成，各地层特征分述如下：
③ ?层：粉质黏土：褐黄色、灰绿色，可塑。主要成份为黏粒。等压缩性土。呈层状分布，岩土施工工程等级为Ⅱ级。
③ ?层：泥炭质土：灰黑色，可塑。以黏性土为主，含有腐烂木及有臭味，干强度及韧性较好。呈透镜状分布，岩土施工工程等级为Ⅱ级。
③ ?层：粉土：灰绿色，饱和，中密，土质较均匀，局部含粉属中等压缩性土。呈层状分布，岩土施工工程等级为Ⅱ级。
③ ?层：粉砂：灰褐色，饱和，中密，微胶结，级配一53般。属中等压缩性土。岩土施工工程等级为Ⅱ级。
3 水文条件
3.1 地表水分布
本工程场地范围内，地表径流主要有位于线路右侧的明通河，明通河水面标高 1885.07m。
3.2 地下水類型工程影响深度范围内场地地下水主要有上层滞水、孔隙水两类。
上层滞水：赋存于结构松散的人工填土层中，含水量小，水位较浅，其动态受季节控制，主要接受大气降水渗入补给，对拟建工程影响小。
孔隙潜水：主要赋存于第四系冲洪积相、冲湖积相的粉土、粉砂、砾砂、圆砾等各含水层中。场地内粉土、粉砂、砾砂、圆砾为透水性较好的含水层，为场地地基内的主要含水层，层间水力联系较弱，透水性一般，主要接受大气降水补给，总体富水性中等。
4 施工顺序
高压线影响范围围护结构采用钻孔灌注桩 +两重管高压旋喷桩止水帷幕，现场先施工钻孔灌注桩，为避免旋喷桩施工对钻孔灌注桩产生扰动，待钻孔灌注桩养护 7d后，桩身混凝土达到一定强度后再进行旋喷桩施工。
5 施工工艺
高压线影响范围围护结构采用钻孔灌注桩 +两重管高压旋喷桩止水帷幕，围护结构渗漏水薄弱点在钻孔灌注桩桩间，因此高压旋喷桩的施工质量对后期基坑开挖至关重要。下面着重介绍旋喷桩施工质量控制。
5.1 准备工作
1）旋喷桩机进场后进行报验，确保机械性能良好，满足施工要求。
2）仪器、仪表进行标定，例如：流量计、压力表、比重计等，确保计量准确。
3）水泥进场后进行送检，确保水泥性能满足设计要求。
4）进行现场基准点标高、坐标的复核、移交工作，确保正确测放桩位、桩底标高等设计参数。
5.2 施工参数
水灰比采用 1.0，1m3水泥浆中水泥含量为 750kg（水泥密度取 3000kg/m3），体积为 0.25 m3;旋喷桩掺量为 300kg/m，即每米需要喷射水泥浆 0.4 m3水泥浆，水泥浆流量为 60L/min，钻杆应均匀提升，提升速度为 15cm/min。旋喷桩施工参数如下表 1所示： 5.3 施工流程图
本工程采用双重管旋喷法，主要工艺流程为：施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩。
施工步骤
机具就位钻机就位，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于 1%。
5.4.2钻孔
开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆延导向架振动、射流成孔下沉;直到桩底设计标高。
5.4.3浆液配置 水泥采用 42.5级普通硅酸盐水泥浆液。
5.4.4喷射注浆
喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，喷射时，高压泥浆泵压力增到施工设计值（ 25MPa），坐底喷浆 30s后，边喷浆，边旋转，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆，边反向匀速旋转提升注浆管，提升速度为 100mm/min，直至距桩顶 1m时，放慢搅拌速度和提升速度。
5.4.5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。管内、机内不得残存水泥浆。
5.5 质量保证措施
1） 钻孔的位置与设计位置偏差不得大于 50mm，垂直度误差不得大于 1%，深度误差不得大于 100mm。
2） 必须采取跳孔施工，跳孔距离间隔 4～ 6m，相邻桩施工时间间隔不小于 48h，施工中发现已完成桩有窜浆现象应及时加大跳孔距离间隔和相邻桩施工时间间隔。
3） 当钻杆不能一次提升完成而需分数次卸管时，卸杆后喷射的搭接长度应大于 100mm。施工中因故停止，恢复施工时应与停止前喷射过的区域搭接，其搭接长度不小于 500mm。
4）钻机与高压泵的距离不宜过远，高压喷射注浆钻机与高压泵的距离不宜大于 50m。
5）浆液配比必须严格控制，定期对比重进行测定，施工中应不停顿地缓慢搅拌，防止浆液离析。
6）高压喷射注浆施工必须监控并如实、准确地记录喷射压力和流量、钻杆提升速度等参数，宜采用自动流量和压力显示记录仪，并对资料及时进行整理分析，发现异常情况应会同设计等。
5.6 应急处置措施 现场旋喷桩施工时，主要遇到如下两种情况：
1）旋喷桩钻孔时无法钻进
原因：钻孔遇到地下障碍物，地下障碍物可能是局部存在石块或者钻孔灌注桩桩施工时，局部发生坍塌，混凝土浇筑后形成“大肚子”，导致无法钻进。
措施：对于障碍物影响深度小的情况，采用引孔機进行引孔;对于障碍物影响深度大，现场采取偏移孔位措施，经设计同意后实施。
2）喷射流压力陡增超过最高值、流量为零，停机后压力仍不变动原因：旋喷桩施工完成后未进行冲洗，以及旋喷桩下管过程中未开启气泵，导致喷嘴堵塞。措施：拔出钻杆疏通喷嘴。
5.7 取芯
旋喷桩全部施工完毕养护 28d后，现场进行钻孔取芯。取芯位置为桩心、两桩咬合处及四桩咬合处;桩心取出的芯样完整性较好，其余位置取出的芯样完整性略差;对芯样进行送检，抗压强度及渗透性满足设计要求。
6 结论
南坝站主体基坑于 2020年 7月 30日开始开挖，主体结构于 2021年 2月 3日完成封顶。基坑开挖过程中，高压线下方的围护结构钻孔灌注桩 +两重管高压旋喷桩止水帷幕部位无渗漏水，表明了在具有含水量高、孔隙比大、压缩性中等偏高、承载力低、灵敏度较高、易触变等特性，工程性质差条件下，两重管高压旋喷桩作为止水帷幕的可行性及可靠性，为后期类似地质条件下的工程提供借鉴与参考。
参考文献
[1]上海隧道工程有限公司 .地下工程地基处理施工规程 QJ/STEC 007-2012[S]
1 工程概况
南坝站位于昆明市官渡区官南大道与福盛路的交口，北端头为福达路，南北纵向布置。采用地下 2层岛式站台车站形式，站台宽度 11m。
车站总建筑面积为 12778.6m?。车站主体结构外包长度 269.8m，端头井段宽 23.8m，标准段宽 19.7m，基坑深度约16.8m-18.5m，覆土厚度约为 3.4m。车站主体结构采用钢筋混凝土 2层 2跨箱形框架结构。南坝站平面位置图如图 1所示：
车站上方存在 110kV架空高压线，高压线影响范围以外围护结构采用 800mm厚地下连续墙，共 86幅地下连续墙;高压线影响范围以内采用 φ 1000@1200钻孔灌注桩 +φ800@600两重管高压旋喷桩止水帷幕。高压线水平投影宽度为 8.1m，东侧高压线影响长度为 44.2m，西侧高压线影响长度为 42.2m。高压线影响范围如图 2所示：
东侧钻孔灌注桩 37根，桩径为 1000mm，桩长为 31.89m，桩心距为 1200mm;旋喷桩 192根，桩径为 800mm，桩长为22.89m，桩心距为 600mm。西侧钻孔灌注桩 35根，桩径为 1000mm，桩长为 31.89m，桩心距为 1200mm;旋喷桩 182根，桩径为 800mm，桩长为 22.89m，桩心距为 600mm。钻孔灌注桩采用水下 C35防水混凝土，抗渗等级为 P8;旋喷桩采用 42.5号普通硅酸盐水泥，掺量为 300kg/m。钻孔灌注桩及旋喷桩布置如图 3所示：
2 工程地质
根据钻孔揭露，本次勘察深度范围内自上而下可分为第四系人工填土层 （ Qml ），第四系全新统冲洪积层 （ Qal + pl ）及第四系全新统冲湖Q4 al +l ）3大类，现将各岩土层布及特征分述如下：
2.1第四系人工填土层 （ Q4ml ） ①1层：人工填土：以素填土为主，分布于线路表层，层厚 2.80～ 4.20m，平均厚度 3.29m。为近期人工堆填而成，主要由黏性土和少量碎石组成，稍压实，属Ⅱ级普通土。
2.2第四系全新统冲洪积层 （ Q4 al + pl ）该层主要由可塑的粉质黏土组成，各地层特征分述如下：
② ?层：粉质黏土：灰褐色、黄褐色，可塑，高等压缩性个钻孔揭露该层。层厚 1.30m～ 8.70m，平均厚度4.92m，顶面埋深 2.80m～ 4.20m， fak =100kPa，岩土施工工程等级为Ⅱ级。
2.3第四系全新统冲湖积层 （ Q4 al +l ）
该层由粉质黏土、粉土、粉砂组成，各地层特征分述如下：
③ ?层：粉质黏土：褐黄色、灰绿色，可塑。主要成份为黏粒。等压缩性土。呈层状分布，岩土施工工程等级为Ⅱ级。
③ ?层：泥炭质土：灰黑色，可塑。以黏性土为主，含有腐烂木及有臭味，干强度及韧性较好。呈透镜状分布，岩土施工工程等级为Ⅱ级。
③ ?层：粉土：灰绿色，饱和，中密，土质较均匀，局部含粉属中等压缩性土。呈层状分布，岩土施工工程等级为Ⅱ级。
③ ?层：粉砂：灰褐色，饱和，中密，微胶结，级配一53般。属中等压缩性土。岩土施工工程等级为Ⅱ级。
3 水文条件
3.1 地表水分布
本工程场地范围内，地表径流主要有位于线路右侧的明通河，明通河水面标高 1885.07m。
3.2 地下水類型工程影响深度范围内场地地下水主要有上层滞水、孔隙水两类。
上层滞水：赋存于结构松散的人工填土层中，含水量小，水位较浅，其动态受季节控制，主要接受大气降水渗入补给，对拟建工程影响小。
孔隙潜水：主要赋存于第四系冲洪积相、冲湖积相的粉土、粉砂、砾砂、圆砾等各含水层中。场地内粉土、粉砂、砾砂、圆砾为透水性较好的含水层，为场地地基内的主要含水层，层间水力联系较弱，透水性一般，主要接受大气降水补给，总体富水性中等。
4 施工顺序
高压线影响范围围护结构采用钻孔灌注桩 +两重管高压旋喷桩止水帷幕，现场先施工钻孔灌注桩，为避免旋喷桩施工对钻孔灌注桩产生扰动，待钻孔灌注桩养护 7d后，桩身混凝土达到一定强度后再进行旋喷桩施工。
5 施工工艺
高压线影响范围围护结构采用钻孔灌注桩 +两重管高压旋喷桩止水帷幕，围护结构渗漏水薄弱点在钻孔灌注桩桩间，因此高压旋喷桩的施工质量对后期基坑开挖至关重要。下面着重介绍旋喷桩施工质量控制。
5.1 准备工作
1）旋喷桩机进场后进行报验，确保机械性能良好，满足施工要求。
2）仪器、仪表进行标定，例如：流量计、压力表、比重计等，确保计量准确。
3）水泥进场后进行送检，确保水泥性能满足设计要求。
4）进行现场基准点标高、坐标的复核、移交工作，确保正确测放桩位、桩底标高等设计参数。
5.2 施工参数
水灰比采用 1.0，1m3水泥浆中水泥含量为 750kg（水泥密度取 3000kg/m3），体积为 0.25 m3;旋喷桩掺量为 300kg/m，即每米需要喷射水泥浆 0.4 m3水泥浆，水泥浆流量为 60L/min，钻杆应均匀提升，提升速度为 15cm/min。旋喷桩施工参数如下表 1所示： 5.3 施工流程图
本工程采用双重管旋喷法，主要工艺流程为：施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩。
施工步骤
机具就位钻机就位，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于 1%。
5.4.2钻孔
开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆延导向架振动、射流成孔下沉;直到桩底设计标高。
5.4.3浆液配置 水泥采用 42.5级普通硅酸盐水泥浆液。
5.4.4喷射注浆
喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，喷射时，高压泥浆泵压力增到施工设计值（ 25MPa），坐底喷浆 30s后，边喷浆，边旋转，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆，边反向匀速旋转提升注浆管，提升速度为 100mm/min，直至距桩顶 1m时，放慢搅拌速度和提升速度。
5.4.5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。管内、机内不得残存水泥浆。
5.5 质量保证措施
1） 钻孔的位置与设计位置偏差不得大于 50mm，垂直度误差不得大于 1%，深度误差不得大于 100mm。
2） 必须采取跳孔施工，跳孔距离间隔 4～ 6m，相邻桩施工时间间隔不小于 48h，施工中发现已完成桩有窜浆现象应及时加大跳孔距离间隔和相邻桩施工时间间隔。
3） 当钻杆不能一次提升完成而需分数次卸管时，卸杆后喷射的搭接长度应大于 100mm。施工中因故停止，恢复施工时应与停止前喷射过的区域搭接，其搭接长度不小于 500mm。
4）钻机与高压泵的距离不宜过远，高压喷射注浆钻机与高压泵的距离不宜大于 50m。
5）浆液配比必须严格控制，定期对比重进行测定，施工中应不停顿地缓慢搅拌，防止浆液离析。
6）高压喷射注浆施工必须监控并如实、准确地记录喷射压力和流量、钻杆提升速度等参数，宜采用自动流量和压力显示记录仪，并对资料及时进行整理分析，发现异常情况应会同设计等。
5.6 应急处置措施 现场旋喷桩施工时，主要遇到如下两种情况：
1）旋喷桩钻孔时无法钻进
原因：钻孔遇到地下障碍物，地下障碍物可能是局部存在石块或者钻孔灌注桩桩施工时，局部发生坍塌，混凝土浇筑后形成“大肚子”，导致无法钻进。
措施：对于障碍物影响深度小的情况，采用引孔機进行引孔;对于障碍物影响深度大，现场采取偏移孔位措施，经设计同意后实施。
2）喷射流压力陡增超过最高值、流量为零，停机后压力仍不变动原因：旋喷桩施工完成后未进行冲洗，以及旋喷桩下管过程中未开启气泵，导致喷嘴堵塞。措施：拔出钻杆疏通喷嘴。
5.7 取芯
旋喷桩全部施工完毕养护 28d后，现场进行钻孔取芯。取芯位置为桩心、两桩咬合处及四桩咬合处;桩心取出的芯样完整性较好，其余位置取出的芯样完整性略差;对芯样进行送检，抗压强度及渗透性满足设计要求。
6 结论
南坝站主体基坑于 2020年 7月 30日开始开挖，主体结构于 2021年 2月 3日完成封顶。基坑开挖过程中，高压线下方的围护结构钻孔灌注桩 +两重管高压旋喷桩止水帷幕部位无渗漏水，表明了在具有含水量高、孔隙比大、压缩性中等偏高、承载力低、灵敏度较高、易触变等特性，工程性质差条件下，两重管高压旋喷桩作为止水帷幕的可行性及可靠性，为后期类似地质条件下的工程提供借鉴与参考。
参考文献
[1]上海隧道工程有限公司 .地下工程地基处理施工规程 QJ/STEC 007-2012[S]