地铁工程旋喷桩帷幕止水施工质量控制

　　[摘要]：介绍明挖地铁车站采用旋喷桩做帷幕止水施工要点，提出对施工过程有关质量问题控制的具体措施.
　　[关键词]：旋喷桩，施工技术，质量控制
　　随着我国经济的迅猛发展，作为城市轨道交通的地铁工程在我国20多个大中城市，陆续在建设施工中，而地铁工程的地下水问题，直接制约着地铁施工的进度，也给地铁工程的安全施工带了隐患。旋喷桩帷幕止水施工技术在地铁工程中的应用，切实有效的防治了因地下水给地铁施工带来的不便。
　　1、工程概况及地质情况
　　北京市亦庄轻轨亦庄站位于通州区次渠镇，呈南北走向的地下岛式车站，车站全长147.9m，宽20.1m，单层双跨矩形框架结构，采用明挖法施工工法，该工程地层土质以细砂层、粘土为主。
　　由于工程所处位置为广阔郊外农田，地下水含量比较丰富，基坑外围降水实施困难，如何实际有效的防治车站主体施工中的地下水，成了施工中的首要问题。通过对照地质勘探资料分析确定，影响该工程结构主体施工的水源，主要有二层：第一层为潜水，位于自然地面以下3-5.4m，第二层属于第一层承压水，位于自然地面以下10.3-16.1m，水头高2-3m。
　　综合地质实际情况，该工程设计采用ø800mm围护桩做基坑开挖直护，围护桩外围施做双重管超高压旋喷桩帷幕止水，形成治水屏障起到阻水止水的作用，基坑内实施管井辅助降水的措施进行基坑地下水的防治。
　　2、旋喷桩帷幕止水施工参数选择
　　双重管旋喷桩帷幕止水，就是利用钻机、高压注浆泵等设备，在20Mpa左右的高压力的作用下将水泥浆液从注浆管的喷嘴中喷射出冲击削切土体，借助注浆管的旋转和提升，使水泥浆和土体拌合成水泥土桩体，经过一定时间凝固后达到一定强度，即形成圆柱状的固结体，这些按施工顺序紧邻的固结土体互相咬合，从而形成旋喷帷幕止水屏障，起到阻水治水的效果。
　　该工程设计采双排柱列式布设，单排桩有效直径d=0.80m，桩间距s=0.50m，咬合宽度为0.30m，其中钻孔深度为17.15m，成桩长度为15.05m，桩底落在第5层细砂层中，桩身28天无侧限抗压强度不小于1.5mpa，沿地铁基坑四周封闭布设，该项工程施做完工，主要起到对地铁车站施工止水阻水的效果，为后续的基坑土方开挖创造施工便利条件。
　　由于该工程的土质种类主要以细砂和粘土为主，密实度有明显的差异。经过PH-5c型液压机和BW120／30高压泵，采用双管法对现场试桩，试桩结束后，对成桩体开挖检查，依据开挖检查结果，综合确定了最佳旋喷桩施工参数确定如下：
　　（1）水泥浆液水灰比采用1：1，水泥掺量280kg∕米；（2）旋喷压力，由于采用加大泵压力来增加其流量及流速，进而增大喷射力,压力选择水、浆喷射流压力均为25mpa；(3)旋喷提升速度，根据施工经验宜为15～25cm／min,现确定为15cm∕min；(4)喷嘴直径选用2．8mm(两个)。
　　3、质量控制概述
　　3.1该工程施工工艺流程如下：

　　3.2施工质量保证措施
　　(1)钻孔施工：开钻前，严格按照施工设计布置图，布好孔位。钻机定位要准确，开钻前的钻点位与布孔之间的距离相差不得大于2cm。
　　(2)配料：采取严格准确的计量工具，严格按设计陪方配料施工。
　　(3)旋喷：旋喷施工一定要按程序严格施工，对旋喷压力、提升速度距离的控制一定按实验确定参数施工，一旦出现异常当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆时，立即采取有效措施，确保成桩质量。
　　(4)对旋喷施工的每道工序，应安排专人负责，做好每道工序的记录，确保施工工序的数据可追溯性。
　　4、影响施工质量的因素
　　在本工程施工中，影响双重管旋喷桩施工质量的主要因素有以下几个方面：
　　4.1施工准备不足
　　施工前准备不充分，未设立健全项目组织机构，技术交底不清，施工人员对施工组织设计和要求不了解，机具及配套设施未能满足施工要求。如因施工人员不熟悉图纸，定错孔位，造成孔距过大；配套设备不完善而盲目赶工，随意施工，施工顺序错误而造成漏喷等。
　　4.2施工参数不合理
　　没有按照地层实际情况来确定施工参数，正式施工前未做有代表性地层的试桩试验以确定适当的参数。如提速、转速、压力、外加剂掺量的变化均将直接影响施工效果。
　　4.3施工操作、工序不当
　　不按有关操作规程和施工方案施工。一线施工操作人员未经培训上岗，对机械使用不熟练，而造成机械频繁出现故障，如钻机定位不平稳造成孔斜，桩体开岔；开泵前未清理高压管道，出现异物堵塞喷嘴而出现爆管；泵工与喷射机台人员配合不协调；施工工艺不当，造成串孔串浆等。
　　4.4使用不合格材料
　　没有对进场使用的材料进行检验，使用了不符合标准的材料。如标号不符，受潮结块的水泥，已离析的水泥浆；浆液未按设计配合比配制，配置计量不准确，浆液密度不稳定等。
　　4.5设备残旧老化
　　设备老化、不配套，施工前未进行检修，施工时出现故障，造成施工中断过久，不连续而影响施工质量。
　　4.6地层原因
　　地层含有过大的砂卵石、块石影响喷浆效果；地层中地下水丰富，旋喷浆液时水泥浆液被稀释运移而无法粘结；砂层在旋喷浆过程中孔内坍塌造成沉砂抱管等施工困难。
　　4.7管理缺失
　　施工技术负责人不到位，施工管理制度缺失，管理混乱，没有对施工过程进行监督和检查。如因钻孔达不到设计深度或遇不明物钻不到设计深度时，没有采取相应的措施；未对钻孔位置、地面标高、终孔深度进行核查和验收等。
　　5、确保施工质量的主要控制
　　鉴于上述影响施工质量的主要问题，为保证该项工程的施工质量，施工中应加强了以下几方面的控制：
　　（1）严格遵守《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）等国家规范的有关条文和设计图纸进行施工，确保工程质量。
　　（2）开工前选择确认好有资质的施工单位，进行精心施工。
　　（3）施工中控制好普通硅酸盐水泥的质量，把好1：1浆液质量关，及时进行流动度、粘度的检验，保证浆液配比，确保其施工的可喷性和稳定性。
　　（4）对施工全过程实施检查，检查钻机孔的准确性、垂直度、下钻深度。控制好旋喷桩钻头提升速度、旋喷压力，确保高压喷射中使水泥浆和土体充分搅拌，固结体均匀，强度最佳，避免浆液用量不均，造成返浆浪费。
　　（5）施工过程中要不停观察，当出现不冒浆或返浆超过20％时，及时调整钻头旋转速度和提升速度，对异常情况，即时采取有效处理措施。
　　（6）旋喷桩施工中，要经常随机开挖出成桩体1m左右，及时检查旋喷的质量，确保成桩的质量符合要求。
　　（7）在距桩顶2m范围内，应及时进行复喷，确保该段桩体的直径和强度。
　　（8）应及时准确、完整的做好施工记录，记录内容应包括桩号、桩长、下管深度、开终喷深度及起止时间，接换管深度和时间、中断喷射的时间、深度和原因。
　　6、旋喷效果验证
　　1.双重管超高压旋喷桩止水帷幕施工完后，通过对成桩体的随机抽样开挖检查，对桩体的外观固结整体性、均匀性、有效桩径、咬合尺寸检查，其中桩径为0.82-0.90m，咬合均大于0.30m，符合设计要求；基坑主体开挖后的实际工程现状：车站基坑开挖至结构底板位置后，主体围护结构壁四周无明水、无渗水，旋喷桩帷幕止水达到止水阻水治水的效果，符合设计要求。
　　2.通过对旋喷桩桩体钻孔取芯，送实验室进行必要实验研究，对取芯样品的密实度、结石的性质、浆液充填率及有期限的抗压强度实验，均符合要求。
　　7、结束语
　　通过该工程实践证明，在地铁施工中控制好旋喷桩帷幕止水施工质量，对所处富水区域，周边降水实施比较困难的地铁工程，对提高地铁工程施工进度、避免因水造成的地铁安全事故，是一种切实可行的施工技术方法。