RJP高壓旋噴樁在地鐵基坑封底加固上的應用

劉萬倉

（深圳地鐵建設集團有限公司,廣東 深圳 518026）

0 引言

隨著各個城市軌道交通線路的增加，地鐵車站明挖基坑正在逐步向深度、廣度上發展，隨之也會遇到越來越多的地質難題。目前深基坑普遍采用的止水帷幕及加固工藝如高壓旋噴樁、水泥土攪拌樁等會出現止水加固效果差異較大等問題，無法徹底解決軟土基坑開挖過程中易出現的管涌等問題[1]。深圳地鐵14號線坳背站為有效解決砂土基坑坑底管涌或隆起問題，采用RJP高壓旋噴樁加固技術[2]對基坑進行封底加固。

1 工程概況

1.1 車站概況

坳背站為深圳地鐵14號線第8個車站，位于龍崗區坳背路與紅棉四路交叉路口處，沿紅棉四路南北方向布設，車站主體長500.3 m，標準段寬45.6 m，為地下兩層雙島四線換乘車站（與規劃21號線同臺換乘）。車站主體結構采用明挖法施工，基坑深度為19.7~24.5 m，基坑寬度為11.2~45.6 m。車站南半部為砂土基坑，西側中萬印刷廠距離基坑最近2.0 m，對該建筑物的沉降開裂控制是該項目施工的重難點。

1.2 設計方案

砂土基坑自基坑底板以下地層分別為中砂、粉細砂、礫砂、粉質黏土、粗砂，圍護結構樁底位置地層為粉質黏土、粉細砂、粗砂。由于傳統的高壓旋噴樁在地下30 m以下區域成樁效果難以保證，故在坳背站樁底采用RJP滿堂加固，加固深度為圍護樁底以上3 m范圍，加固區域約在地面以下34 m范圍。砂土基坑加固施工順序為：①施工圍護樁；②施工立柱樁、工程樁；③施工RJP樁加固；④土巖界面注漿加固。

2 施工工藝

2.1 工藝原理

RJP加固工藝首先利用可達20 MPa壓力的上段超高壓水和可達1.05 MPa壓力的壓縮空氣噴射流體對周圍土體結構進行切削破壞，然后再利用可達40 MPa壓力的超高壓水泥漿液和壓縮空氣噴射流體擴大切削范圍，水泥漿液與被破壞的土層或砂層經過混合攪拌形成具有一定止水效果和強度的水泥加固柱體，即RJP樁體[3]，詳見圖1。

圖1 RJP工法工藝原理示意圖

2.2 工藝特點

RJP工法具有如下特點[4]：

（1）注漿壓力高，成樁深度大。最大噴射水泥漿壓力可達40 MPa，最大噴射水壓力可達20 MPa，且壓力參數可根據需求進行調整，可以更好地切削破壞土體，擴大攪拌加固直徑，成樁直徑最大能達到3.5 m，通過兩次切削土層，實現水泥漿液和土體顆粒均勻充分攪拌；且其設備鉆桿分節連接，最大鉆進深度可達60 m，可以形成高深度、大直徑的加固樁體。

（2）加固范圍和角度適用性強。RJP工法不僅可以垂直施工，還可以傾斜鉆孔注漿加固，適用于一些特殊區域的地基處理，而且可以實現任意角度的噴射加固。

（3）泥漿污染少，環境影響小。RJP產生的泥漿是通過土層與護壁或鉆桿的空隙，通過氣升排放至地面集中處理，大幅減少泥漿污染，同時該設備噪聲小，對周邊環境影響小，文明施工有保障。

（4）地層適應性強。RJP工法不僅可用于砂土地層，還可以用于填土、黏性土、淤泥質土、粉土等易與水泥漿攪拌加固的地層。

（5）與普通三重管高壓旋噴樁區別。RJP工法成樁工藝比普通三重管高壓旋噴樁略微復雜，成樁深度及直徑、芯樣完整性及強度均好于普通三重管高壓旋噴樁[5]。

2.3 工藝流程

RJP施工工藝流程主要包括測量定位、樁機就位、引孔施工、套管下放、鉆桿下放、噴射試驗、噴射注漿等工序，詳見圖2。

圖2 RJP工法工藝流程圖

2.4 施工步序

2.4.1 測量定位

所有RJP樁都應進行統一編號，樁心坐標在現場進行準確測量定位并予以認真保護，以免破壞或偏移。

2.4.2 樁機就位

樁機就位前需提前清理地面及地下障礙物，并進行場地平整，確保地基承載力符合設備要求，確保樁機無傾覆可能，以保證成樁質量及施工安全。

2.4.3 引孔施工

引孔位置必須嚴格符合測量定位，垂直度誤差控制在1/200范圍內。

2.4.4 套管下放

引孔垂直度達到要求后，利用吊車將套管下放到設計深度。

2.4.5 鉆桿下放

利用吊車將鉆桿下放至套管內，直至達到預定設計深度。

2.4.6 噴射試驗

利用高壓水泵切削土體進行噴射試驗，詳見圖3。

圖3 噴射試驗示意圖

2.4.7 噴射注漿

在進行噴射試驗后，并復核確認相關參數和設備可靠性之后，開始提升噴射注水泥漿液，嚴格控制鉆桿提升速度和注漿壓力，不得發生斷漿現象。

2.4.8 噴射結束

噴射注漿至設計高度后，將鉆桿提出并予以沖洗保養，樁機移位至下一位置繼續施工。

RJP工法施工順序見圖4。

圖4 RJP工法施工順序圖

2.5 施工參數

結合其他類似工程的設計標準及施工經驗[6]，RJP工法在砂土、黏土的樁徑設計標準參考值見表1。

結合表1，該項目RJP工法加固直徑按2 400 mm設計；其他設計參數主要為樁間距1 800 mm×1 600 mm，水泥摻量1 000 kg/m3，水灰比1∶1，成樁垂直度偏差不大于1/200。

表1 RJP工法樁徑設計標準參考值

3 檢測效果

根據設計要求，加固體應進行強度和滲透系數檢測，28 d無側限單軸抗壓強度大于4 MPa，滲透系數小于1×10-6cm/s。

現場經監理旁站取芯送檢，檢測結果見表2和表3，檢測數值均滿足設計要求，說明該項目RJP高壓旋噴樁成樁效果良好，上述施工參數合理可行。

表2 無側限單軸抗壓強度檢測結果統計表

表3 滲透系數檢測結果統計表

4 監測情況

坳背站南端基坑周邊地表和建筑物自2020年7月份以來開始監測，2021年3月份車站主體結構封頂，周邊建筑物繼續持續監測至2021年6月份至數據基本穩定為止。其中地表沉降最大值為22.99 mm，周邊建筑物沉降最大值為22.45 mm，均小于設計要求的30 mm控制值。

5 結語

RJP工法應用于坳背站南端砂土基坑封底加固，基坑開挖前提前15天進行基坑封閉降水施工，基坑開挖時基坑土方含水量小，坑底較干燥，有效地隔斷了地下水滲流，未出現涌水、涌砂等情況。基坑開挖過程中圍護結構穩定無預警，周邊建筑物也無監測預警情況，監測數據均小于設計及規范要求，RJP加固效果顯著。RJP工法在該項目的成功應用為其他類似工程坑底加固提供了經驗與借鑒。