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1、高压旋喷在车站深基坑防水和结构中应用 摘要:在郑州至新郑机场城际铁路深基坑防水工程中的成功应用为例,包括帷幕深度、旋喷桩孔位布置方式、施工参数和开挖边坡稳定性分析。对高压旋喷桩的关键施工工序质量控制和喷射质量的检查也进行了较为细致的讨论。从检查的施工效果来看,该工法应用于深、软地基防水防渗工程是成功的。关键词:深基坑；结构设计；防水帷幕中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：1、工程概况郑州至新郑机场城际铁路位于河南省郑州市境内，途经郑州市二七区、经济技术开发区和新郑市。2、施工范围及内容车站起讫里程为DK38+378.1～DK38+883.9，站台中心里程为DK3
2、8+650，车站主体结构全长505.8m，标准段宽41.7m，高19.83m，共设有3个风道，2个出入口及9个疏散通道，均采用明挖法施工。车站主体建筑面积为42825m2，地下附属建筑面积为8423m2，车站地下建筑面积为51248m2，包含建筑及机电安装工程。无砟轨道道床施工2024m，轨枕预制及钢轨铺设由III标负责施工。3、旋喷桩防水帷幕设计73.1防水帷幕的深度确定防水帷幕深度的确定是假定旋喷防水帷幕本身不透水,按基坑开挖过程中可能出现管涌现象而计算出的深度。基坑管涌计算示意如图1。图1基坑管涌计算1.旋喷防水帷幕;2.放坡土体;3.基坑底板;4不透水层车站基坑开挖时,
3、如果向上的渗透力超过砂的有效应力,从而导致基坑底破坏,也即管涌现象。而渗透力取决于水力坡降,若水力坡降大于其极限值,则砂粒处于悬浮状态,基坑底就丧失稳定性。本例中,考虑安全系数Fs和允许水力坡降is后,式(3)变为Fsis=Jc(4)安全系数一般随土值的不均匀性和透水性的增大而增大。本工程的安全系数Fs定为2,由n=0.4,G=2.71,则Jc=0.96。从式(4)得is=0.48。从图2知l=h+2t-h1-h2,hw=h-h1+h2(5)式中,h为基坑深度;h1为未降水侧地下水位深度;h2为基坑底板与降水后水位之高度;t为旋喷桩伸入基坑底以下的深度。本例中,h=17m,h1
4、=1.5m,h2=0.5m,由式(5)求得t=9.1m,取9m。则旋喷防水帷幕的总深度H=h+t=26m。3.2旋喷桩布置参数7防水防渗工程设计时,最好按双排或三排布置旋喷桩孔位。理论上旋喷桩孔距为0.86D(D为旋喷桩设计直径)、排距为0.75D最经济。施工时要考虑所用钻机成孔的偏斜率。若只能按一排桩布置防水,则相邻两桩孔位中心连线方向上的搭接量应不得小于实际成孔偏斜率(一般为1.5%)与桩长之积。旋喷桩设计直径与土质、施工方法、工艺参数密切相关。本工程中选用北京中煤矿山工程有限公司研制的二重管旋喷设备,并结合地层特点和施工经验,按双排布置旋喷桩形成防水帷幕。旋喷桩直径为80
5、0mm,孔距为700mm,排距为600mm。在设计位置共布置48根桩。旋喷桩防水帷幕孔位布置平面示意如图2。图2浆量计算以喷量法为例,即以喷嘴单位时间喷射的浆量及喷射持续时间,再考虑10%的损失系数来计算出浆量。施工时选用单位时间的喷浆量为0.1m3/min,钻杆提升速度为0.15m/min,每根桩长按26m计,则每根桩的需浆量为20.8立方米。再结合水灰比,可以确定水泥用量。3.3基坑边坡稳定性分析7由于该基坑边坡主要位于砂性土层中,基坑在开挖南区时靠近防水帷幕侧采取自然大放坡,边坡滑动面近似为平面形式。若是粘性土坡的稳定分析则要采用圆弧滑动面的条分法计算。当旋喷帷幕防水效果
6、好,边坡表面没有地下水溢出,则边坡平面滑动安全系数Kp=tg/tgα,式中,为土的内磨擦角;α为坡角。若坡面有地下水溢出,则土坡的滑动安全系数要降为无水溢出时的一半。因此旋喷防水效果直接影响边坡的稳定性。4、主要施工工序及质量控制按设计要求定孔位→导孔钻机就位→旋喷机下放二重管→喷射成桩→回灌。施工中质量控制要留心以下几点:4.1钻机就位准确,桩中心垂直度不大于1%。桩心偏移小于50mm。4.2导孔时,根据地层情况及时调整循环护壁泥浆液的浓度,保证成孔质量。若确实成不了孔,可以先从地面预注浆稳定地层,后导孔。4.3施工中严格控制旋喷参数,如钻杆提升速度(15cm/min)、水泥
7、浆浓度(1∶1)、高压泥浆泵压力(二重管浆压不小于20MPa)、气压(0.7MPa)和气量(1～2立方米/min),浆液流量(0.1立方米/min),保证喷射桩体的强度和均匀性。74.4返浆正常与否对桩体质量影响很大,若返浆量不正常,要分析原因,采取复喷或调整旋喷参数。若漏浆严重,必须停止旋喷,用水泥浆或水泥和水玻璃双液浆灌入以稳定该处地层,确保加固质量。4.5由于本工程旋喷桩是以防渗为目的,施工时掺入3%的水玻璃(35Be)以提高其抗渗性。4.6旋喷结束后1天内,由于浆体凝固桩顶出现下沉,
