摘  要： 通过高压旋喷桩加固郑州地区地铁车站基地的工程实例，介绍了选取高压旋喷施工技术参数和确定施工工艺、质量控制等方法；探讨了高压旋喷桩复合地基在车站深基坑基地加固中效果分析；为本地区相似工程提供了一些参考经验。

关键词： 高压旋喷桩；车站；深基坑；基地加固

 

      高压旋喷桩地基加固技术，适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石等地基。20 世纪 90 年代以来在郑州地区主要加固地下水丰富的粉土和砂土等高层结构地基。本文介绍了高压旋喷桩复合地基在郑州东部地铁七里河车站深基坑基地加固中的应用，作为郑州市地铁车站基坑基地加固的首例工程，为今后本地区的地铁车站地基加固采用高压旋喷桩施工工艺提供一些参考经验。

 

      1.1 工程概况 郑州市轨道交通一号线 1 期工程七里河车站，为地下二层岛式车站，顶板埋深 1.8m，车站总高 13.96m，全长195.7m。车站南北两端均采用盾构法施工，车站主体结构为箱型框架结构，采用明挖顺做法施工，主体围护结构采用钻孔灌注桩加钢管内支撑组合形式。

      1.2 工程地质条件 工程位于郑州市东开发区，场地位于黄河冲洪积平原，起伏很大，主要为农田区。在车站基坑埋深 16m 的范围内共分 5 层，主要工程地质特性如下：

      第①层粉土，褐黄色，稍湿，稍密，含针状孔隙，干强度低，韧性低，层厚2.8m。

      第②层粉土，褐黄色，稍湿~湿，中密~密实，偶见蜗牛壳碎片和小姜石，局部含有粉砂薄层，干强度低，韧性低，平均厚度 3.45m。

      第③层粉质粘土，褐黄色，硬塑~可塑，偶见蜗牛壳碎片，含铁锈斑点，切面稍光滑，干强度低，韧性中等，平均层厚 2.7m。

      第④层粉土，褐灰色~灰黄色，湿，中密~密实，含蜗牛碎片，偶见小姜石，局部夹杂粉质粘土薄层，摇振反应中等，干强度中等，韧性低，平均厚度 3.46m。

      第⑤层粉质粘土，黑灰~褐黄色，局部青灰色，软塑~可塑，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等，含小姜石，粒径 3~9mm，局部夹粉砂薄层，含蜗牛壳碎片，有腥味，有机质含量平均值为 7.9%，按照《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）定为有机质土，该层土灵敏度为1.55，为不灵敏土，平均厚度 3.9m。

      各土层的物理力学性质见表 1。

      车站底板主要位于粉质粘土上，为高压缩性土层，为满足基坑开挖变形控制要求，基坑基底采用Ф600mm 双管旋喷桩裙边+抽条加固，加固体控制深度为底板垫层下至少3m，基坑底部以上开挖范围内采用空钻。加固体平面范围为：裙边采用 3 排 Ф600mm 双管旋喷桩加固，抽条加固采用Ф600mm@1100mm 双管旋喷桩（梅花形布置）加固。要求旋喷桩复合地基承载力特征值 f_ak≥320kPa，土体无侧限抗压强度值不小于1.0Mpa。

      2.1 高压旋喷桩桩位布置 根据郑州市一号线七里河车站的基坑布置形式，确定基坑基底采用 Ф600mm 双管旋喷桩裙边+抽条加固方案。高压旋喷桩具体布置位置见图 1。

      2.2 施工技术参数确定 在施工中，根据规范要求和以往其他地区经验，为防止车站深基坑开挖后，因荷载的突然卸去而引起地下水上浮和基底隆起，利用高压旋喷桩加固基底是有效且可靠的方法。但该区在此类结构施工中，无设计与施工经验可循，属首例应用。若要确定合理经济的施工参数，就要在大面积施工高压旋喷桩之前在现场西侧进行 4 组工艺性试验以确定最佳的施工技术参数，试验桩工艺参数结果，见表2。

      对 4 组工艺性试验桩采取浅层开挖检查和静载荷试验相结合的方法进行检测。试验结果说明，复合地基承载力特征值 f_ak≥320kPa，土体无侧限抗压强度值大于 1.0Mpa，均满足设计要求。最终确定的施工技术参数为：

      注浆压力26Mpa，钻杆升速 24cm/min，钻杆转速 20r/min；

      水泥浆液水灰比0.9，喷嘴流量 39L/min，水泥 P.O.42.5 级；

      每米水泥用量280kg/m，喷嘴直径2.2mm。

 

      3.1 施工设备选择 根据本地区施工经验和设备情况调查，主要施工设备规格选择见表3 所示。

      3.2 施工工艺过程 ①测量定位。施工测量人员根据高压旋喷桩的布置形式，确定裙边与抽条分布方式，标志定位。②钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平。钻杆的垂直度偏差不大于1%~1.5%。就位后，首先进行低压（0.5Mpa）射水试验，可以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。③制备水泥浆。桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。④插管。采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管两道工序可以合二为一。⑤提升旋喷管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值，坐底喷浆30s 后，边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。⑥移位。移动桩机进行下一根桩的施工。

      3.3 施工质量控制 ①车站深基坑采用抽条与裙边形式的高压旋喷桩加固形成连续体时，根据《建筑地基处理规范》（JGJ79-2002）规定，相邻桩搭接不宜小于300mm。②钻机定位时，与设计位置偏差不得大于 50mm。③车站底板以上部位采用空桩形式，车站底板垫层以下至少加固范围为 3m。④为防止底板以下旋喷桩的直径不均匀，可采用复喷技术。⑤定期检查旋喷器，旋喷器喷嘴由于长期受到高压作用，会磨损而变大，应该及时更换，保证与工艺试验桩测试结果相同。

 

      为确定车站高压旋喷桩复合地基加固效果，选取3组单桩复合地基载荷试验，具体采用堆载法，加载方法采用慢速加载，维持进行观察，分10级加载，压板采用25mm厚的方形钢板，底面积为一根桩承担的处理面积，压板下设置中粗砂找平层。在每级加载前后各读记压板沉降一次，以后半小时记录一次，当每小时沉降量小于0.1mm 时即可加下一级荷载。车站高压旋喷桩复合地基承载力基本值采用相对变形值确定：取s/b=0.004 时所对应的荷载。最大加载大于设计值的两倍，复合地基载荷试验结果见图2。

      根据图2的P-S可知，根据相对变形值s/b=0.004时1、2、3测试桩的复合地基承载力特征值均大于 320kPa，满足设计要求。

 

      ①通过对郑州市轨道交通一号线七里河车站基地采用高压旋喷桩加固的工程实例，表明高压旋喷桩在郑州东部地区含地下水丰富的粉砂、粉质粘土地层地铁车站施工中是可行的，并且加固效果明显，质量良好。②保证高压旋喷桩加固基地质量的关键是根据工艺性试验选取合理的设备和喷射技术参数。③本文为郑州地区采用高压旋喷桩加固粉土、粉质粘土等土层的类似工程提供了一些经验参考。

 

[1]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]牛虹.高压旋喷法的施工特性及设备[J].工业建筑，2002.

[3]曾国熙.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[4]郭庆清等.高压旋喷桩在含承压水砂质粉土和粉砂土加固中的应用研究[J].建筑技术，2009.