RJP超高壓旋噴樁加固在泥水盾構(gòu)切樁中的應(yīng)用

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 廊坊 065201）

1 工程概況

南昌市軌道交通2 號(hào)線一期工程土建施工04 合同段包含兩站三區(qū)間、一處中間風(fēng)井和一個(gè)樁基托換，其中紅谷中大道站至陽明公園站區(qū)間（以下簡稱紅陽區(qū)間）需要通過南昌市八一大橋南引橋橋樁，其中涉及該橋的C 匝道、F 匝道。C 匝道的橋梁上部結(jié)構(gòu)類型為多跨鋼筋混凝土兩箱連續(xù)梁，橋面寬度約11m。F 匝道的橋梁上部結(jié)構(gòu)類型多跨鋼筋混凝土單箱連續(xù)梁，橋面寬度約7m。其中，共有編號(hào)為F5、F7-1、F8、F9、C15、C17-2、C18 的7 根樁基侵入隧道（圖1），所有受影響樁基經(jīng)樁基托換后采用?6 300mm 泥水盾構(gòu)直接切削樁基通過。

依據(jù)《南昌市軌道交通2 號(hào)線一期工程[二標(biāo)]紅谷中大道站-陽明公園站區(qū)間巖土工程勘察報(bào)告》地質(zhì)剖面圖（圖2）顯示，南昌八一大橋F9樁位置處隧道頂部覆土深度為18.02m，自上而下依次為5.7m 素填土層、2.5m 粉質(zhì)黏土層、3.1m細(xì)沙層、3.7m 圓礫層、3.0m 卵石層、2.5m 中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層、7.5m 中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，地下水位線位于地面以下5.6m。其中，隧道開挖范圍頂部有30cm 卵石層。

圖1 樁基與線路位置示意圖

圖2 F9樁基處地址剖面圖

根據(jù)地質(zhì)勘察單位出具的資料顯示，施工影響范圍內(nèi)淺層地下水屬上層滯水、孔隙性潛水、微承壓水，主要賦存于淺表填土及砂土、礫砂、圓礫中；深部基巖裂隙水，主要散布于第三系新余群泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖內(nèi)；孔隙潛水主要賦存于淺表填土以及第四系上更新統(tǒng)沖積層的砂礫石層中；孔隙微承壓水主要賦存于第四系上更新統(tǒng)沖積層的砂礫石層中，承壓水水頭高度為2.50～5.20m；基巖裂隙水主要賦存于場地第三系新余群泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖巖層的裂隙中，主要受上部第四系松散層中的孔隙水或微承壓水的補(bǔ)給。

2 加固必要性及加固范圍

2.1 加固必要性

根據(jù)地質(zhì)勘察資料顯示：盾構(gòu)穿越F8、F9 樁基時(shí)，盾構(gòu)刀盤頂部區(qū)域主要為卵石層，部分位于強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中，其自穩(wěn)能力較差，透水性強(qiáng)。在盾構(gòu)切樁過程，掘進(jìn)速度慢，切削過程將加大地層擾動(dòng)，極有可能引起地層損失、地面坍塌繼而引起橋梁變形等重大風(fēng)險(xiǎn)。另外，盾構(gòu)直接切削直徑1 200m鉆孔樁，樁基鋼筋易纏繞在刀盤面板上，引起刀盤扭矩增大，無法繼續(xù)掘進(jìn)，需帶壓進(jìn)倉對(duì)刀盤刀具進(jìn)行清理。切削后的螺紋鋼受力崩斷后長度范圍為30～100cm，易匯集在泥漿門處，造成倉門堵塞，需采取泥漿反壓進(jìn)行處置，容易造成頂部砂層超挖。故保證盾構(gòu)過樁基安全，樁基托換F8、F9 區(qū)域采取樁徑2m，間距1.2m 的RJP 工法樁加固。

2.2 加固范圍

為確保F8、F9 樁基地層加固能滿足后續(xù)盾構(gòu)切樁及開倉條件，根據(jù)盾構(gòu)及樁基尺寸加固數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1 所示。F9 位置處加固示意見圖3。

表1 地層加固數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1）F8 樁基加固區(qū)域高度為隧道斷面頂部3.8m 至強(qiáng)風(fēng)化以下1m，寬度為隧道邊線兩側(cè)各2m，長度沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向，由托換“門”字梁邊線位置起向大里程方向加固5.6m。

圖3 F9樁基位置處加固示意圖

2）F9 樁基加固區(qū)域高度為隧道斷面頂部4.2m 至強(qiáng)風(fēng)化以下1m，寬度為隧道邊線兩側(cè)各2m，長度為沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向，切削樁基前2.5m與切削樁基后3.5m 之間。

3 RJP工法原理

圖4 RJP工法原理圖

圖5 RJP鉆桿構(gòu)造

如圖4、圖5 所示，RJP 高壓噴射注漿工法的基本原理和其余高壓噴射注漿原理基本一樣，均利用超高壓流體的功能，毀壞土體原狀組織結(jié)構(gòu)，被其毀壞了的土體顆粒與噴射固話材料攪拌混合，混合體凝結(jié)后即在土體中形成具有一定強(qiáng)度的固化體。但RJP 超高壓噴射注漿工法加固地層的機(jī)理與常規(guī)不同，主要是利用重復(fù)切削毀壞原狀地層，第一次切削利用超高壓水和壓縮空氣組成的混合噴射體，第二次切削利用超高壓固結(jié)材料漿液和壓縮空氣組成的混合噴射體在第一次切削毀壞地層的基礎(chǔ)上對(duì)土體進(jìn)行第二次切削，這樣便增加了切削的深度，增大了固化體的直徑。

RJP 超高壓噴射注漿工法與傳統(tǒng)施工工法相對(duì)比，具有施工效率更加高效快速的優(yōu)勢，且加固體質(zhì)量得到了提高。

4 施工工藝流程

4.1 施工準(zhǔn)備

施工前，測量人員進(jìn)行粗略放樣，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行場地平整，要求場地能滿足機(jī)械周轉(zhuǎn)，場地堅(jiān)實(shí)，并統(tǒng)一規(guī)劃泥漿池。

4.2 樁位放樣

樁位放樣前在施工區(qū)域內(nèi)布設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上控制點(diǎn)，建立控制網(wǎng)。全站儀利用已布設(shè)的控制點(diǎn)建立坐標(biāo)系進(jìn)行樁位放樣，并在現(xiàn)場做好標(biāo)記，以“以十字交叉法”引到四周并坐好護(hù)樁。

4.3 鉆孔

根據(jù)現(xiàn)場已放設(shè)的樁位，將鉆機(jī)移到樁位中心位置，確定鉆機(jī)與樁位中心點(diǎn)位一致后，檢查樁機(jī)的平穩(wěn)性和垂直度，然后進(jìn)行開機(jī)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)的同時(shí)保持噴嘴低壓出水防止噴嘴堵塞，待鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，開始拌漿。

4.4 旋噴施工

4.4.1 線路連接

將后配套系統(tǒng)各設(shè)備的電源線、數(shù)據(jù)線以及各類管線進(jìn)行有效連接，水泥漿管和水管的連接確保密封良好。

4.4.2 檢查設(shè)備

詳細(xì)檢查包括主機(jī)、高壓泵、空氣壓縮機(jī)、水泥漿拌制與存放系統(tǒng)在內(nèi)的所有投入設(shè)備的工作情況，確保各工作設(shè)備均可以正常使用。設(shè)備檢查完畢后將主機(jī)在孔位處就位，機(jī)架平穩(wěn)放置后進(jìn)行校零處理。

4.4.3 檢查鉆桿

鉆桿采用標(biāo)準(zhǔn)長度鉆桿，每節(jié)長度3m。將鉆桿與鉆頭緊密連接，連接時(shí)，注意檢查連接處密封墊圈，若密封墊圈存在缺失或損壞則及時(shí)更換，避免鉆桿間發(fā)生漏水漏漿或漏氣現(xiàn)象。

4.4.4 設(shè)定參數(shù)

鉆頭到達(dá)預(yù)定深度后，開始試將高壓水泵切削土體，并進(jìn)行試噴試驗(yàn)，待高壓水水泵及高壓漿液參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)后，開始調(diào)節(jié)鉆桿旋噴轉(zhuǎn)速及鉆桿提速，一切正常后，開始提升旋噴施工。設(shè)定好各項(xiàng)施工參數(shù)，開始對(duì)被切樁基影響范圍內(nèi)的地層進(jìn)行加固，其中，鉆頭提升速度、旋轉(zhuǎn)速度等施工工藝參數(shù)可在RJP 主機(jī)控制面板上直接設(shè)定。RJP 施工參數(shù)如下。

水泥漿壓力 38～40MPa

清水壓力 20MPa

壓縮空氣壓力 0.7MPa

流量 126L/min

提升速度 4cm/min

轉(zhuǎn)速 4～5 轉(zhuǎn)/min

水灰比 1∶1

水泥摻量 40%

直徑 2m

間距 1.2m

4.4.5 壓力控制

水泥漿壓力通過泥漿泵轉(zhuǎn)速控制，通過轉(zhuǎn)速控制壓力逐步增加至設(shè)計(jì)壓力，確認(rèn)壓力達(dá)到正常壓力后控制鉆桿提升。施工過程中隨時(shí)檢查壓力情況，當(dāng)壓力發(fā)生突變時(shí)及時(shí)查明原因。

4.4.6 拆除鉆桿

當(dāng)噴嘴提升長度滿足一根鉆桿長度（2.5m）后將鉆桿內(nèi)水泥漿全部替換為清水，準(zhǔn)備拆除出地面鉆桿。替換水泥漿過程中觀察壓力表顯示數(shù)值，當(dāng)壓力下降時(shí)，證明已全部替換完成，關(guān)閉主機(jī)及各后配套設(shè)備，切斷鉆桿與各管路連接，拆除一節(jié)鉆桿。

4.4.7 清洗保養(yǎng)鉆桿

上一節(jié)鉆桿拆除完成后，將各管路與剩余鉆桿再次有效連接，注意檢查密封墊圈情況，若損壞則更換，連接完成后繼續(xù)噴漿加固。鉆桿拆除后，對(duì)被拆卸鉆桿用清水進(jìn)行清洗并保養(yǎng)，不得大力敲擊，以免影響再次使用時(shí)的垂直度。

重復(fù)以上步驟，直到施工結(jié)束。

4.5 管路清洗

1）任一孔位施工完成后，立即用清水將鉆桿及各管路進(jìn)行徹底沖洗，保養(yǎng)主機(jī)及施工用泵。防止殘余漿液在管內(nèi)凝固影響下次使用或因管路堵塞對(duì)施工人員產(chǎn)生傷害。

2）施工過程中若發(fā)生故障，首先將管路內(nèi)壓力降至為“0”后才能拆除，嚴(yán)禁帶壓拆卸管路。

5 實(shí)施效果

1）各樁樁間搭接處為加固區(qū)的薄弱位置，F(xiàn)8、F9 樁基范圍內(nèi)加固完成后在加固薄弱處取芯檢測，共取芯3 根，28 天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為2.2MPa、2.3MPa、2.2MPa，均大于設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度1MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

2）泥水盾構(gòu)切樁過程中，附近地表沉降僅為2mm；切樁完成后組織人員帶壓進(jìn)倉對(duì)掌子面進(jìn)行了檢查，檢查結(jié)果表明，經(jīng)RJP 超高壓旋噴注漿加固后，改良地層穩(wěn)定可靠。

南昌地鐵2 號(hào)線首次在江西省采用旋噴直徑2m 的超高壓旋噴樁（RJP）進(jìn)行地基加固，且加固效果均勻良好，保證了泥水盾構(gòu)成功穿越南昌八一大橋引橋樁基，為此類工程及相關(guān)工程提供了重要的工程依據(jù)。