RJP 工法在粉砂层超深止水帷幕工程中的应用

贾文强（上海市基础工程集团有限公司， 上海 200001）

随着城市现代化的逐步推进，城市地下空间的开发与建设越来越密集与深入。尤其在上海市，地下车站、地下隧道、地下管廊等超深基坑工程已随处可见。在市中心区域，基坑工程往往面临着开挖深度深，需要抽降承压水，但周边环境极度敏感的情况。因此，如何确保基坑在开挖降水的过程中，确保基坑自身的安全情况下还要确保周边环境的稳定是施工过程中必须解决的重要问题。

如今，地下深基坑工程主要以地下连续墙作为围护结构，上海地区地下第 1 层承压水层埋深普遍在 －20.0～ －45.0 m，第 2 层承压水层埋深 －60.0～－80.0 m，大多数地墙无法完全将承压水隔断。承压水抽降过程会引起基坑内外水力联动，导致周边环境不稳定，可能产生构筑物沉降。将帷幕深度加深可以有效增加基坑外侧流入基坑内降水点的渗流路径，从而减少基坑降水时对周边环境的影响。目前上海范围内主要采用 RJP （超高压复合旋喷）或 MJS（全方位高压喷射工法）工艺对止水帷幕进行加深延长。

以上海轨道交通 14 号线豫园站为依托工程，研究了RJP (超高压复合旋喷)工法在粉砂层加固止水帷幕后的强度情况以及隔水效果。

1 RJP 施工工艺

国内普遍使用的高压旋喷工法成桩直径为 0.6～1.2 m，加固深度普遍在 0～30.0 m 深度。RJP 工法在普通高压旋喷工法的基础上进行了改良。喷射钻杆上设置上、下 2 个喷嘴，上部喷嘴喷射水+气，下部喷嘴喷射浆+气，在提升的过程中，上部喷嘴的超高压水（20.00～40.00 MPa）+高压气（0.70～1.20 MPa）将土体进行第一次切割，下部喷嘴的超高压浆（40.00 MPa）+气（0.70～1.20 MPa）对土体进行二次切割，在两次超高压的土体切割后，可以将钻杆周围2.0～3.0 m 范围内的土体进行水泥浆填充加固。同时，RJP施工首先需用配套引孔设备进行引孔，使得 RJP 加固范围可以达到地面以下 60.0～80.0 m。

目前，RJP 工法已经在国内许多城市开始使用，主要用于地下连续墙接缝止水、基坑止水帷幕以及基坑底部封底加固。RJP 工艺示意图及工艺流程见图 1、图 2。

图 1 RJP 工艺示意图

图 2 RJP 工艺流程图

2 工程实际运用与研究

2.1 工程概况

上海轨道交通 14 号线豫园站位于黄浦区核心区域，车站南侧紧邻人民路隧道，西端头井南侧与人民路隧道共用原有 55.0 m 深地下连续墙。

该车站是上海规划范围内最深地铁车站，工程主体基坑内净总长 210.0 m，标准段内净宽 22.0 m，开挖深度 36.0 m。基坑围护采用铣接头地下连续墙，墙厚 1.2 m，深 65.0 m，墙底位于上海 ⑦2灰色粉砂层。⑦2层粉砂层埋深为地面以下46.0 m，车站西端头井使用的原人民路隧道地墙深 55.0 m，与车站新设置的 65.0 m 地墙存在 10.0 m 缺口。在基坑降水时，该缺口位置将形成地下水流通道，给基坑与周边环境的安全造成隐患。因此，对 55.0 m 地墙设置了 RJP 帷幕加深措施，加深至 65.0 m，与新地墙同一深度，见图 3。

2.2 RJP 施工

端头井共墙位置采用直径 2.4 m RJP 旋喷桩加固，坑内加固范围为-10.0～-65.0 m，坑外范围 0～-65.0 m，加固桩水泥参量 35%，强度要求≥1.20 MPa。

图 3 工程主体基坑示意图

坑内旋喷帷幕设置 1 排，搭接长度为 1.2 m，帷幕理论厚度 2.078～2.400 m，新老地墙接缝外打设多排，确保帷幕与新、老地墙连接成为整体。图 4 为 RJP 布桩规则示意，图 5 为 RJP 坑内外布桩平面图。

图 4 RJP 布桩规则

图 5 RJP 坑内外布桩平面图

本工程地面下 0～46.0 m 范围主要以黏性土为主，0～15.0 m 范围主要分布粉质黏土和淤泥质黏土，15～46.0 m 范围则主要是 ⑤ 层粉质黏土。RJP 施工按照表 1 参数进行设定。

表 1 RJP 施工参数

2.3 加固体强度研究

成桩 28 d 后，现场对加固体实施实体取芯，取芯长度65.0 m，对不同深度范围的芯样进行强度检测，结果见表 2。

表 2 不同深度范围的芯样强度检测结果

其中，起始编号为 1、2 的芯样取自淤泥质黏土，起始编号 3、4 的芯样取自粉质黏土，起始编号为 5 的芯样取自粉砂层。从检测结果对比可知，RJP 在淤泥质土层中加固的效果好于在粉质黏土层中，又好于在粉砂层里的加固效果。RJP 在 65.0 m 深的粉砂层里的加固强度在水泥参量为 35%的设计参量下，强度可以达到 1.2 MPa，且在淤泥质黏土层中，加固强度可以达到 1.4 MPa以上。

2.4 帷幕隔水效果研究

本工程地下 ⑦、⑨ 层承压水联通，基坑开挖深度 36.0 m，开挖过程中需要抽降承压水。承压水初始水位为地面下的 －5.0 m 深度，开挖至底时，基坑内承压水水位降至地面下的 －28.0 m 深，坑内水头下降 23.0 m。本工程对车站主体东、西 2 个基坑进行了对比研究，东坑围护全部为 65.0 m深地下连续墙，西坑为设置 RJP 帷幕的基坑。在两个基坑外侧各设置承压水观测井，对水位实施观测，结果见表 3。

表 3 东西 2 个坑水位观测结果 m

通过水位监测可知，基坑坑内承压水降水引起坑外的水利联动，西坑坑内承压水降深最大 22.8 m，坑外承压水水头下降 1.8 m，东坑坑内水头降深 22.5 m，坑外承压水下降1.5 m。结果表明，西坑设置止水帷幕后，有效地抑制了坑内承压水下降引起的坑外水利联动，且止水帷幕效果良好，与东坑结果基本一致。这说明本工程 RJP 止水帷幕的止水效果基本与地墙接近。

3 结 语

（1）RJP 桩在淤泥质黏土层中的加固效果好于在粉质黏土层中，又好于粉砂层里的加固效果。

（2）RJP 在进入到深度 60.0 m 以下的粉砂层内仍然可以形成较高的强度，在水泥参量为 35% 的设计参量下，强度可以达到 1.2 MPa，且在淤泥质黏土层中，加固强度可以达到 1.4 MPa 以上。

（3）直径 2.4 m 的 RJP 桩按照 1.2 m 规则搭接可以有效形成止水帷幕，在地墙深度不足的情况下，可以很好地起到隔水效果。