RJP高压旋喷桩在地铁基坑封底加固上的应用

刘万仓

（深圳地铁建设集团有限公司,广东 深圳 518026）

0 引言

随着各个城市轨道交通线路的增加，地铁车站明挖基坑正在逐步向深度、广度上发展，随之也会遇到越来越多的地质难题。目前深基坑普遍采用的止水帷幕及加固工艺如高压旋喷桩、水泥土搅拌桩等会出现止水加固效果差异较大等问题，无法彻底解决软土基坑开挖过程中易出现的管涌等问题[1]。深圳地铁14号线坳背站为有效解决砂土基坑坑底管涌或隆起问题，采用RJP高压旋喷桩加固技术[2]对基坑进行封底加固。

1 工程概况

1.1 车站概况

坳背站为深圳地铁14号线第8个车站，位于龙岗区坳背路与红棉四路交叉路口处，沿红棉四路南北方向布设，车站主体长500.3 m，标准段宽45.6 m，为地下两层双岛四线换乘车站（与规划21号线同台换乘）。车站主体结构采用明挖法施工，基坑深度为19.7~24.5 m，基坑宽度为11.2~45.6 m。车站南半部为砂土基坑，西侧中万印刷厂距离基坑最近2.0 m，对该建筑物的沉降开裂控制是该项目施工的重难点。

1.2 设计方案

砂土基坑自基坑底板以下地层分别为中砂、粉细砂、砾砂、粉质黏土、粗砂，围护结构桩底位置地层为粉质黏土、粉细砂、粗砂。由于传统的高压旋喷桩在地下30 m以下区域成桩效果难以保证，故在坳背站桩底采用RJP满堂加固，加固深度为围护桩底以上3 m范围，加固区域约在地面以下34 m范围。砂土基坑加固施工顺序为：①施工围护桩；②施工立柱桩、工程桩；③施工RJP桩加固；④土岩界面注浆加固。

2 施工工艺

2.1 工艺原理

RJP加固工艺首先利用可达20 MPa压力的上段超高压水和可达1.05 MPa压力的压缩空气喷射流体对周围土体结构进行切削破坏，然后再利用可达40 MPa压力的超高压水泥浆液和压缩空气喷射流体扩大切削范围，水泥浆液与被破坏的土层或砂层经过混合搅拌形成具有一定止水效果和强度的水泥加固柱体，即RJP桩体[3]，详见图1。

图1 RJP工法工艺原理示意图

2.2 工艺特点

RJP工法具有如下特点[4]：

（1）注浆压力高，成桩深度大。最大喷射水泥浆压力可达40 MPa，最大喷射水压力可达20 MPa，且压力参数可根据需求进行调整，可以更好地切削破坏土体，扩大搅拌加固直径，成桩直径最大能达到3.5 m，通过两次切削土层，实现水泥浆液和土体颗粒均匀充分搅拌；且其设备钻杆分节连接，最大钻进深度可达60 m，可以形成高深度、大直径的加固桩体。

（2）加固范围和角度适用性强。RJP工法不仅可以垂直施工，还可以倾斜钻孔注浆加固，适用于一些特殊区域的地基处理，而且可以实现任意角度的喷射加固。

（3）泥浆污染少，环境影响小。RJP产生的泥浆是通过土层与护壁或钻杆的空隙，通过气升排放至地面集中处理，大幅减少泥浆污染，同时该设备噪声小，对周边环境影响小，文明施工有保障。

（4）地层适应性强。RJP工法不仅可用于砂土地层，还可以用于填土、黏性土、淤泥质土、粉土等易与水泥浆搅拌加固的地层。

（5）与普通三重管高压旋喷桩区别。RJP工法成桩工艺比普通三重管高压旋喷桩略微复杂，成桩深度及直径、芯样完整性及强度均好于普通三重管高压旋喷桩[5]。

2.3 工艺流程

RJP施工工艺流程主要包括测量定位、桩机就位、引孔施工、套管下放、钻杆下放、喷射试验、喷射注浆等工序，详见图2。

图2 RJP工法工艺流程图

2.4 施工步序

2.4.1 测量定位

所有RJP桩都应进行统一编号，桩心坐标在现场进行准确测量定位并予以认真保护，以免破坏或偏移。

2.4.2 桩机就位

桩机就位前需提前清理地面及地下障碍物，并进行场地平整，确保地基承载力符合设备要求，确保桩机无倾覆可能，以保证成桩质量及施工安全。

2.4.3 引孔施工

引孔位置必须严格符合测量定位，垂直度误差控制在1/200范围内。

2.4.4 套管下放

引孔垂直度达到要求后，利用吊车将套管下放到设计深度。

2.4.5 钻杆下放

利用吊车将钻杆下放至套管内，直至达到预定设计深度。

2.4.6 喷射试验

利用高压水泵切削土体进行喷射试验，详见图3。

图3 喷射试验示意图

2.4.7 喷射注浆

在进行喷射试验后，并复核确认相关参数和设备可靠性之后，开始提升喷射注水泥浆液，严格控制钻杆提升速度和注浆压力，不得发生断浆现象。

2.4.8 喷射结束

喷射注浆至设计高度后，将钻杆提出并予以冲洗保养，桩机移位至下一位置继续施工。

RJP工法施工顺序见图4。

图4 RJP工法施工顺序图

2.5 施工参数

结合其他类似工程的设计标准及施工经验[6]，RJP工法在砂土、黏土的桩径设计标准参考值见表1。

结合表1，该项目RJP工法加固直径按2 400 mm设计；其他设计参数主要为桩间距1 800 mm×1 600 mm，水泥掺量1 000 kg/m3，水灰比1∶1，成桩垂直度偏差不大于1/200。

表1 RJP工法桩径设计标准参考值

3 检测效果

根据设计要求，加固体应进行强度和渗透系数检测，28 d无侧限单轴抗压强度大于4 MPa，渗透系数小于1×10-6cm/s。

现场经监理旁站取芯送检，检测结果见表2和表3，检测数值均满足设计要求，说明该项目RJP高压旋喷桩成桩效果良好，上述施工参数合理可行。

表2 无侧限单轴抗压强度检测结果统计表

表3 渗透系数检测结果统计表

4 监测情况

坳背站南端基坑周边地表和建筑物自2020年7月份以来开始监测，2021年3月份车站主体结构封顶，周边建筑物继续持续监测至2021年6月份至数据基本稳定为止。其中地表沉降最大值为22.99 mm，周边建筑物沉降最大值为22.45 mm，均小于设计要求的30 mm控制值。

5 结语

RJP工法应用于坳背站南端砂土基坑封底加固，基坑开挖前提前15天进行基坑封闭降水施工，基坑开挖时基坑土方含水量小，坑底较干燥，有效地隔断了地下水渗流，未出现涌水、涌砂等情况。基坑开挖过程中围护结构稳定无预警，周边建筑物也无监测预警情况，监测数据均小于设计及规范要求，RJP加固效果显著。RJP工法在该项目的成功应用为其他类似工程坑底加固提供了经验与借鉴。