顶管工作井逆作法旋喷桩止水施工实例分析

顶管工作井逆作法旋喷桩止水施工实例分析

　　摘要：随着施工技术的发展，对于施工现场周围建筑物多，无法进行大开挖沉井施工，使得逆作法施工技术得到了广泛地应用，同时为解决井所在位置地下管线复杂、面积大、地下水丰富等因素，采用高压旋喷桩止水。文章主要结合某污水处理厂的排水工程施工情况，对工作井、接收井采用逆作法施工时用旋喷桩止水作进一步的阐述与分析，提出了自己的看法，以供大家参考。

　　关键词：顶管工作井；逆作法、接收井、旋喷桩；施工工艺

　　中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

　　一、工程概况

　　石井污水处理厂位于广州市白云区大朗村中，本工程为该污水处理厂唯一进水通道，是一条必不可少的主干管。该工程全线长2公里，设计管径为d2600，全线采用顶管施工，管材采用顶管专用Ⅲ级钢筋混凝土管。污水管线主要敷设于现状道路及农田上，因由于场地原因，导致进厂总管设计埋深较深，最深处约17米，顶管工作井和接收井的深度为13~17m，井体施工主要采用基坑开挖和￠500单管旋喷止水、加固，旋喷桩分别为二重管高压旋喷桩、三重管高压旋喷桩。

　　二、场地地质条件

　　 根据本次25个钻孔揭露岩土层情况，按岩、土层的成因，该区上覆第四系土层依次为：人工填土层、冲洪积层、残积层，基岩主要有碳质泥岩、粉砂质泥岩和灰岩。

　　根据现有地质钻孔，拟建场地沿线填土厚度较大，且含较多回填碎石和砂，结构松散，一般不易直接作为基础持力层。岩土勘察报告显示局部存在土洞和溶洞，充填有粘性土。部分地段有分布砂层，呈稍密状态，埋藏较深，且呈不液化。两者均对施工及基坑稳定不利。

　　 根据勘察，测到各钻孔的水位为混合水的稳定水位深度，地下水的深度介于1.8~2.6m之间。

　　三、施工的难点及对策

　　（1）地下管线保护难度大。由于管线迁移单位刚进场，拆迁涉及单位较多，协调难度大，且农田灌溉系统及周边排水系统密集，通过对原有顶管井位位置进行了调整，有效避开了拆迁问题，为按期完成施工工程提供了基础。

　　（2）通过地质报告显示，该地段地下水较丰富，因此旋喷桩成桩质量控制尤为重要，旋喷桩成桩质量好坏，直接关系到下一阶段土方开挖及逆作工法的作业环境，致使施工质量得以保证。

　　（3）顶管设计标高处于砂层及岩层交接面，地下水丰富，为确保进行人工凿除顶管穿墙位置的混凝土等前期准备工作时井体内的安全防渗，因此旋喷桩止水帷幕质量极为重要。

　　四、旋喷桩施工

　　4．1施工流程

　　高压旋喷桩的施工采用钻机钻孔，然后插入旋喷管进行高压喷注水泥浆的方法来完成，其施工工序主要包括孔位放样、钻孔、浆液配制、旋喷注浆。旋喷桩的施工工艺流程如下图所示：

　　高压旋喷桩施工工艺流程图圆形钢筋混凝土检查井支护方式的逆作法支护形式

　　浆液配制与旋喷注浆：二管高压旋喷桩浆液用425#普通硅酸盐水泥和自来水配制，水灰比为1.0～1.2，不加外加剂，单位桩长水泥掺量要求不小于200kg/m，喷浆压力要求大于25MPa，流量大于30L/min，提升速度为10cm/min。成桩后要求旋喷桩的28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。

　　三管高压旋喷桩浆液用425#普通硅酸盐水泥拌制，其技术参数应根据现场试验确定，每延米水泥用量暂按480～500kg/m计。

　　当钻孔完成后即将旋喷管插至孔底。先以高压水进行试喷，然后以设计要求的技术参数进行旋喷。在旋喷过程中，经常检查水泥浆泵压力，旋喷管提升速度及孔口冒浆情况，并随时做好记录。

　　由于旋喷桩止水的效果往往取决于砂层的成桩质量，因此在砂层段采取减慢提升速度或复喷的办法，保证成桩质量。旋喷注浆如中途发生故障，立即停止提升和旋喷，待检查排除故障后再继续施工。

　　4.2施工工序

　　4.2.1场地平整先进行场地平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，并做好排浆沟。

　　4.2.2测量定位

　　首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩机准确就位。

　　4.2.3机具就位：人力缓慢移动至施工部位，由专人指挥，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%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于5cm。

　　4.2.4启动钻机边旋转边钻进，至设计标高后停止钻进：

　　采单管旋喷法施工。该方法插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，高压水喷嘴边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，至设计标高后停止钻进。

　　4.2.5浆液配置：高压旋喷桩的浆液，采用抗腐蚀的矿渣水泥，水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比1.0～1.2，水泥浆比重1.49。搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。

　　4.2.6喷射注浆

　　在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。

　　旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。

　　喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒，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1米时，放慢搅拌速度和提升速度 。保证桩顶密实均匀。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即检查排除故障，重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m，防止固结体脱节。

　　4.2.7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，通常把浆液换成清水在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。

　　4.2.8重复以上操作，进行下一根桩的施工。

　　4.3注意事项

　　4.3.1施工前，要求检查旋喷管的高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，合格后方可喷射浆液。

　　4.3.2旋喷机就位时机座立轴与孔位对正,倾角与设计误差一般不得大于0.5°.

　　4.3.3喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。

　　4.3.4旋喷过程中,冒浆量少于注浆量20%为正常现象,超过20%或完全不冒浆时,应查明原因并采取相应措施。对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。

　　4.3.5高压喷射注浆完毕后，应迅速拔出喷射管。固结体顶部出现凹穴时，及时用水灰比0.6的水泥浆补灌，并要预付其他钻孔排出的泥土或杂物进入。

　　4.3.6相邻两桩施工时间间隔不小于48h，间距不小于4～6m。

　　4.3.7质量检验在旋喷注浆结束28天后进行，检验桩的数量不小于已经完成桩数的2%～5%，不合格者进行补喷。

　　高压旋喷桩检查项目

　　五、结束语

　　综上所述，在珠三角地区，地下水资源较丰富，管道施工中，管段地下水较丰富时，采用旋喷桩止水并对成桩质量控制尤为重要，旋喷桩成桩质量好坏，既能确保逆作法做较深工作井、检查井的施工安全，又可降低工程造价、缩短工期，不失为一种较好的施工方法。

　　参考文献

　　[1]《建筑基坑监测技术规范》（JGJ106―2003）.

　　[2] 林健，李建平.喷锚逆作法在某顶管井施工中的应用[J].广东建材，2011(07).

　　[3] 席超波，陈建平.“逆作法”施工技术在城市市政建设工程中的应用[J]. 中外建筑，2004（01）.

　　[4]陈仲颐，叶书麟.基础工程学[M] .北京：中国建筑工业出版社，1990.

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