RJP 技术在复杂环境下地连墙墙缝止水加固中的应用

杨世昌

（中铁二十二局集团第二工程有限公司，北京 100043）

由于地铁建设在大中型城市中愈发普及，车站施工主要临近城市发展程度较高区域，因此深基坑工程中所面临的周边环境情况越来越复杂，对基坑变形及渗漏水的要求尤其严格。

地连墙作为支护结构具备震动小、质量好等优点，在深基坑工程中的应用较为普遍。同时为节省工程投资，地连墙目前多采用锁口管接头形式，由于其特殊的接头方式，导致其墙间接缝成为了渗、漏水高发点，如何保证接缝止水质量成为工作重点，尤其在狭小空间或者临近地下管线部位墙缝止水就成为风险控制的重点。

RJP 工法作为一种新型的旋喷注浆加固法，相比传统旋喷桩施工工艺，具有成桩直径大、堵水效果好、形状可控等优点，同时RJP 旋喷桩采用喷头顶端超高压送水与压缩空气喷射流体先进行土体切削搅碎，同时利用喷头下端的超高压浆状液体与空压机压缩空气喷射出的流体扩大切削土体范围，被切削搅碎的泥土颗粒与水泥浆液充分混合搅拌后形成大直径、高密度、低渗透性的桩体，能够起到更好的防渗效果。

本文根据天津地铁8 号线某地铁深基坑项目，对临近220 kV 地下电力箱涵处地连墙与RJP 工法的综合应用及成桩过程的指标控制进行研究探讨，为类似地连墙或地下围护结构施工提供参考。

1 工程概况

天津地铁8 号线某车站基坑工程位于南开区资阳路，车站长度为520.8 m；车站为传统岛式站台形式，主体标准段为地下双层双柱三跨框架结构，站台中心线处结构底板埋深约16.7 m。车站采用明挖顺做法施工工艺，支护结构采用0.8 m 厚地连墙+支撑组合结构形式。主体标准段宽度为21.6 m，基坑深度为16.6 m；盾构井段宽度为26.2 m，基坑深度为19.0 m。

2 工程地质及周边环境

2.1 工程地质

根据本工程地质详勘报告显示，场地埋深范围内，按成因年代可分为以下10 层，按力学性质划分可进一步分为16 个亚层，自上而下为：

①人工填土层（Qml），厚度为2.81～6.51 m。

②坑、沟底新近淤积层（Q43Nsi），该层土质厚度约0.90～1.30 m，多含有机质、垃圾以及腐植物，属高压缩性土。

③全新统上组陆相冲积层（Q43al），该层厚度为0.50～3.10 m。

③全新统中组海相沉积层（Q42m），该层厚度为6.90～8.90 m。

⑤全新统下组沼泽相沉积层（Q41h），该层厚度约0.60～1.80 m，含有机质、腐植物，属中压缩性土，中间局部夹杂黏土透镜体。

⑥全新统下组陆相冲积层（Q41al），该层厚度为8.00～11.70 m。

⑦上更新统第五组陆相冲积层（Q3eal），该层厚度约为2.50～6.50 m，属中压缩性土。

⑧上更新统第四组滨海潮汐带沉积层（Q3dmc），该层厚度约为1.70～2.50 m，可塑状，存在层理分布，属中压缩性土。局部夹黏土透镜体。

⑨上更新统第三组陆相冲积层（Q3cal），该层厚度16.90～24.60 m。

⑩上更新统第二组海相沉积层（Q3bm），该层最大厚度6.60 m，主要由粉质黏性土组成，可塑状，存在层理状，属中压缩性土，局部夹黏性土透镜体。

2.2 水文地质

根据地基土层的岩性分组以及室内渗透试验结果，场地埋深55.00 m 以上基本可以划分为3 个水文地质岩组。

2.2.1 潜水含水岩组

基本水位埋深2.60～4.50 m。静止水位埋深1.30～3.70 m，地下潜水位一般变幅在0.50～1.00 m。

2.2.2 第一承压含水岩组

第一承压含水层：全新统下组陆相冲积层（Q41al）砂质粉土（⑧2）透水性好，为微承压含水层。

2.2.3 第二承压含水岩组

第二承压含水层：上更新统第三组陆相冲积层（Q3cal）粉砂（1○1t、1○4）透水性好，为微承压含水层。

2.3 周边环境

基坑周边相邻的建筑物东侧是公园管理用房，为地上3 层的钢混结构，基础形式为桩基础，距二期基坑围护结构外边缘约10.59 m；西侧为35 kV 变电站，为地上3 层地下1 层的砖混结构，基础形式为浅基础，距二期基坑围护结构外边缘约7.79 m；220 kV、外径为2.8 m×3.2 m、埋深1.69 m 电缆箱涵，35 kV、外径为2.6 m×1.1 m、埋深0.935 m 电力排管，横跨车站主体基坑，与主体地墙垂直相交，施工时采取悬吊保护。

3 RJP 工作原理

RJP 主要是采用超高压喷射流体产生的有效动能破坏土体的内部结构，被切削后的泥土颗粒与水泥喷射浆液充分混合搅拌进而产生所需的大直径、低渗透性的搅拌桩体。同时RJP 工法从宏观角度看，能将搅拌好的水泥浆液通过加压输送、流体喷射、地层切削、泥土混合和废浆处置这一系列施工工序，作为控制对象，是一种能垂直或倾斜任意角度进行地基加固的施工工法，受周边环境影响小、对施工范围内地基扰动较小，能对大深度、较复杂的地基进行土体加固，并且不受排泥场所的限制。工作原理示意如图1 所示。

图1 RJP 工作原理示意图

4 RJP 在箱涵与地连墙交接位置止水施工

4.1 施工背景

由于220 kV 电力箱涵位置地连墙采用绞吸式成槽施工工艺，且该位置地连墙钢筋笼由3 幅短笼拼装而成，接缝多且薄弱、渗漏隐患较大，为保证施工质量，该接缝处采用RJP 旋喷加固、止水处理，其中地面以下20 m 成桩半径为1.8 m，360°全圆咬合加固，地面以下20~26 m 成桩半径为1.8 m，180°半圆加固，管涵底部至桩底采取∠20°复喷方式加固，加固深度20 m。

4.2 成桩直径选择

针对地质详勘报告和标准贯入值，选用不同成桩直径，具体参照表1。

表1 RJP 工法在各种地质情况下的桩径设计标准表

1）表1 的N 值（即标准贯入值）为改良土体的最大价值。

2）此表主要适用于深度小于30 m 的旋喷桩。

3）当桩身长度超过30 m 时，有效直径等同于设计直径减少0.30 m。

4）桩体成桩有效设计直径在砂、砾等地层中N≤50，当砂石含量在90%以内，且N>50 时需经过试验后，根据试验检测结果确认桩径。

5）对于粘性土N≤5，粘聚力C 在0.09×106N/m2（90 kPa）以上，应根据试验确定有效成桩直径。

4.3 配合比及压力参数选择

根据基坑范围内水文地质、地连墙施工情况、设计文件对桩径及复喷角度等综合考虑，本工程RJP 施工主要参数为：水泥掺量为40%，水灰比控制为1∶1，水泥浆液喷浆压力设置为40±2 MPa，切削土体水压力设置为20±2 MPa，空气压力设置为1.0~1.5 MPa，每方浆液水泥用量为850 kg，提升速度控制为0.037 5 m/min。本工程RJP 施工参数选择见表2。

表2 RJP 施工技术参数

4.4 施工工艺流程

RJP 施工工艺流程如图2 所示，具体内容如下。

图2 RJP 施工工艺流程图

4.4.1 测量放线

根据设计图纸给定桩位进行精准放样，桩位偏差控制为不大于50 mm。尤其在220 kV 电力箱涵位置，必须严格控制测放误差，防止破坏电力管线。

4.4.2 主机就位

利用25 t 汽车吊将桩机吊放到位，下放第一节钢套管，钻头要对准桩中位置，然后校正钻机，钻杆调整垂直度，施工过程中要确保桩机平稳、平正。

4.4.3 引孔

为确保成桩垂直度满足设计文件要求、防止RJP旋喷桩在复杂地质环境成桩施工过程中发生卡钻进而发生埋钻事故，在进行正式RJP 施工之前进行引孔作业，当引孔达到设计要求预定深度后，开始吊放RJP旋喷钻杆。同时注意成孔前要敷设排浆管路，排尽废浆，保护周边环境。施工过程中引孔垂直度误差严格控制在5‰以内，现场工程部技术员要做好引孔施工旁站施工记录，尤其在记录中要注明钻渣是否与地勘报告一致以及突遇地下障碍物情况。

4.4.4 下放套管

成孔垂直度经过测量达到设计要求后，采用汽车吊辅助下放剩余钢套管至预定成桩深度。

4.4.5 下放钻杆

在已安装完成的钢质套管内吊放RJP 旋喷钻杆，钻头放至设计要求深度。

4.4.6 喷射试验

RJP 旋喷钻头到达既定成桩深度后，立即打开高压水泵，切削破坏土体开始进行喷射试验，进入调试阶段。

4.4.7 喷射注浆

喷射试验结束，确认工况符合施工要求后，开始进行钻杆提升、喷浆作业。首先要开启高压水泵、注浆泵及空气压缩机，检查施工技术控制参数是否满足方案要求。开启钻杆提升装置，待地面以上冒浆正常后开始进行钻杆提升工作。随着RJP 成桩施工的逐步进行，利用汽车吊逐步拆除相应提出孔外的钻杆。拆除管路后应及时对拆除部位进行复喷作业，复喷长度为100~200 mm，以保证搭接部位成桩密实。

4.4.8 喷射结束

喷射注浆至设计桩顶标高后，喷浆结束，拔出钻杆和钢套管，及时对钻杆、喷头进行清洗，移动桩机，准备下一根桩的施工。桩机移位后，需对桩顶孔位进行回填土找平处理，消除安全隐患。

4.5 RJP 施工效果检测

RJP 施工完成且达到28 d 龄期后进行钻孔取芯试验检测，按照JGJ/T 233—2011《水泥土配合比设计规程》要求钻孔取芯数量不少于2%且不少于3 根，每根桩的取芯数量不少于5 组，每组不少于3 件试块，并在全桩范围内连续钻取芯样。本工程经过检测，桩体28 d钻孔取芯无侧限抗压强度最小值1.33 MPa（设计值：qu28≥1.0 MPa），水泥土渗透系数最大值为0.63×10-7cm/s（设计值：k≤10-7cm/s），符合设计图纸对渗透性的要求。

5 结束语

随着城市建设中超高层建筑物和地下轨道交通工程的迅速发展，深基坑工程面对复杂的周边环境对安全性及稳定性有了更高的要求，这就需要围护结构止截水措施能够起到良好的效果。对施工场地受限的工程，尤其是针对水文地质条件复杂、地下障碍物多的地区，随着围护结构的施工难度增加，依靠自身结构进行止水堵漏效果不明显的情况下，本文所介绍的RJP 旋喷桩施工工法在施工隔水、止水方面，有着作业工期短、对复杂环境适应性高、直径可灵活调整的优点，同时也具有良好的经济性以及技术上的先进性，在基坑工程上具有广阔的应用前景。