RJP工法在超深基坑止水帷幕中的應(yīng)用與總結(jié)

摘 要：RJP工法作為新引入國內(nèi)的一種創(chuàng)新型施工工藝，是一種新的地下止水帷幕施工方法，需要工程實(shí)踐的檢驗(yàn)和總結(jié)。結(jié)合該工法在天津某地鐵超深基坑止水帷幕工程中的應(yīng)用實(shí)例，通過總結(jié)其設(shè)計(jì)、施工技術(shù)要點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)際效果給出了該工法的改進(jìn)建議和應(yīng)用前景分析，對RJP工法的推廣應(yīng)用具有較好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：地下工程；RJP工法；地鐵；超深基坑；承壓水；止水帷幕

隨著城市的快速發(fā)展，建筑地下室、地鐵工程基坑開挖深度均在不斷加大，地下水尤其是承壓水問題成為控制基坑施工安全的關(guān)鍵。由于深基坑多位于城市市區(qū)內(nèi)，周圍建筑物繁多、道路交錯(cuò)、地下管線密集分布，環(huán)境條件復(fù)雜，富水地層下基坑降水一般均采用坑外止水帷幕加坑內(nèi)降水方案。然而，隨著基坑深度的增大，常規(guī)的止水帷幕施工工藝如水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、壓密注漿等會(huì)出現(xiàn)成樁過程差異性大、樁身質(zhì)量難以保證等問題，從而起不到有效隔斷地下水滲流、防止基坑開挖出現(xiàn)涌水、涌砂的作用，已經(jīng)不能滿足超深基坑止水帷幕的工程需要。根據(jù)國外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，RJP工法能很好的解決大深度土層加固這一難題。文章以RJP工法在天津某地鐵車站超深基坑止水帷幕工程中的應(yīng)用為背景，通過對RJP工法的設(shè)計(jì)技術(shù)要求、施工方法及施工效果進(jìn)行總結(jié)，對工法特點(diǎn)給出客觀評價(jià)及改進(jìn)建議，為后續(xù)類似工程設(shè)計(jì)及施工提供參考。

1 RJP工法簡介

RJP工法是Radin jet pile method（超高壓旋噴樁工法）的縮寫，是從日本引進(jìn)的一種創(chuàng)新型深層大直徑旋噴施工工法[1]，RJP高壓旋噴工法已成功應(yīng)用于日本七百多個(gè)工程實(shí)例，表明了其工程應(yīng)用的可行性和可靠性[2]。該工法的工藝原理與其他高壓旋噴注漿基本一樣，均以高壓噴射流體將土層的組織結(jié)構(gòu)破環(huán)，被其破環(huán)的土粒與漿液混合攪拌，凝固后便在地層中形成固結(jié)體。當(dāng)然，RJP工法的加固機(jī)理與眾不同，主要是進(jìn)行兩次切削破壞土層，第一次是上段的超高壓水和壓縮空氣的復(fù)合噴射流體，在第一次切削土層的基礎(chǔ)上再次對土體進(jìn)行切削，這樣便增加了切削深度，加大了固結(jié)體直徑。RJP工法屬于半置換類型，加固原理如圖1所示。

2.2 止水帷幕設(shè)計(jì)參數(shù)

經(jīng)優(yōu)化比選，RJP高壓旋噴樁采用半圓形Φ2000@1500布置，保證成樁角度不小于180度，并密貼既有圍護(hù)地連墻，樁位布置詳見上圖3中“止水帷幕大樣”。旋噴成樁材料采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，要求成樁28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0Mpa，滲透系數(shù)小于1×10-7cm/s，具體工藝參數(shù)要求見表1。

因本工程中止水帷幕較深，且采用的是RJP新工藝，為確保施工質(zhì)量及帷幕的有效性，旋噴樁的強(qiáng)度、滲透性及成樁垂直度要求通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，取得試驗(yàn)結(jié)果后方可進(jìn)行下一步施工。為取得后續(xù)施工參數(shù)并驗(yàn)證工藝效果，在基坑內(nèi)施做2根試驗(yàn)樁：1根半圓形Φ2000mm+1根圓形Φ2000mm，咬合500mm，試樁長度范圍自標(biāo)高1.5m～-40m，達(dá)到強(qiáng)度后，通過取芯及滲透性試驗(yàn)優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，并在基坑開挖過程中觀察成樁及搭接效果。

2.3 施工情況及效果

RJP工法樁施工工藝流程主要為[3]：開挖溝槽→樁位放樣→引孔鉆機(jī)就位→埋設(shè)套管→噴射鉆機(jī)就位下放鉆桿→噴射注漿→旋噴提升→噴射結(jié)束逐節(jié)拆除鉆桿→清洗鉆桿、注漿泵及輸送管道→移機(jī)至下一根樁。本工程沿基坑周圈RJP樁總數(shù)為286根，用時(shí)約2個(gè)月完成。

試樁取芯檢測結(jié)果見表2，強(qiáng)度及抗?jié)B性均符合要求；成樁垂直度分別為1.339‰、1.614‰，小于1/200，滿足要求；坑內(nèi)試樁開挖效果較好，開挖至基坑底測量樁直徑結(jié)果為2300mm，大于設(shè)計(jì)直徑2000mm，取芯及試樁效果如圖4所示。RJP高壓旋噴樁施工期間，周邊地表及管線監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較小，說明RJP樁施工對周邊環(huán)境影響較小?；油练介_挖及降水施工過程中，地下水未發(fā)生異常變化，說明帷幕效果明顯。

3 RJP工法技術(shù)總結(jié)及改進(jìn)建議

凌賓路站RJP工法止水帷幕的成功應(yīng)用，說明其在大深度地層加固工程中是有效的，結(jié)合本工程的實(shí)踐及體會(huì)，對該工法的設(shè)計(jì)及施工作如下技術(shù)總結(jié)及建議。

3.1 設(shè)計(jì)技術(shù)總結(jié)及建議

（1）樁徑及樁間距的選擇：樁徑的選擇應(yīng)以滿足工程需要為前提，基于此，經(jīng)造價(jià)分析表明，樁徑越小，經(jīng)濟(jì)性越好，另據(jù)日本工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)有效直徑時(shí)，需考慮到深度方向的施工精度和損失，20m深度以上每超10m可按減少10cm考慮，國內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)還需實(shí)踐積累；樁間距的選擇應(yīng)依據(jù)成樁垂直度確定，保證按最大偏差也能實(shí)現(xiàn)樁間咬合，基于此，樁間距的確定與地層和加固深度有關(guān)。（2）取芯試驗(yàn)結(jié)果表明：粉質(zhì)粘土層與粉土層成樁強(qiáng)度有差別，粉土層的成樁強(qiáng)度一般較高，粘性土中強(qiáng)度有所降低；粉質(zhì)粘土層成樁的滲透性要比粉土層成樁的滲透性略強(qiáng)，這與粉土的孔隙率大有關(guān)，孔隙率大，漿液填充相對充分。（3）水壓力的控制：針對強(qiáng)度較高的地層，建議將水壓力提高至30MPa，增強(qiáng)高壓水的切削能力，保證樁徑。（4）噴漿流量及提升速度：針對承壓水層，考慮其含水率高且流動(dòng)性較強(qiáng)，會(huì)對漿液水灰比產(chǎn)生影響，建議承壓水層段噴漿流量適當(dāng)加大，并降低鉆桿提升速度。（5）水泥摻量的控制：應(yīng)根據(jù)漿液流量、噴管提升速度及水灰比計(jì)算確定，并需結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況作靈活調(diào)整。

3.2 施工技術(shù)總結(jié)及建議

（1）引孔：該工藝自身引孔速度整體相對較慢，約為11～12小時(shí)/根（成樁深度42.5m），有待改進(jìn)；粉土地層較粘性土地層引孔時(shí)間長，與粉土的標(biāo)貫擊數(shù)大、強(qiáng)度高有關(guān)，施工工效需考慮該類因素的影響。（2）垂直度的保證：該工法的垂直度與機(jī)器本身的平整度關(guān)系非常大，但目前設(shè)備只是通過主機(jī)氣泡對中并結(jié)合外部設(shè)備全站儀解決，存在一定的缺陷，建議對設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，增加設(shè)備平整度控制裝置。（3）因該工藝原理的核心為超高壓，故旋噴樁施工順序應(yīng)充分考慮旋噴樁施工時(shí)的相互影響，引孔與注漿須有一定的時(shí)間間距。（4）旋噴樁施工期間嚴(yán)禁坑內(nèi)抽水作業(yè)，待旋噴樁上強(qiáng)度后方可降水，防止帷幕失效。

4 RJP工法特點(diǎn)及應(yīng)用前景

4.1 RJP工法的特點(diǎn)

（1）成樁深度大：因其成樁鉆桿分節(jié)連接，在保證垂直度符合要求的情況下，最大深度可達(dá)60m。（2）成樁直徑大，且效果較好：該工法實(shí)現(xiàn)兩次切削土體，能實(shí)現(xiàn)土粒和漿液均勻攪拌，成樁直徑可實(shí)現(xiàn)1.8m～3m，最大能達(dá)到3.5m。（3）加固范圍較靈活：因其鉆桿噴射角度可由主機(jī)在5～360度范圍設(shè)定，故加固范圍可自由選擇，這對節(jié)約造價(jià)是有利的，例如本工程中選擇180度半圓旋噴，經(jīng)濟(jì)效果明顯，同時(shí)因其角度設(shè)置由主機(jī)電腦控制，精準(zhǔn)度較高，成樁效果相對有保證。（4）工藝適應(yīng)能力較強(qiáng)：填土、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土等易于與水泥漿凝固的土體均可應(yīng)用。（5）施工機(jī)械小，可實(shí)現(xiàn)緊貼構(gòu)筑物施工：鉆孔及噴漿設(shè)備高度2.4m、長2.5m、寬1.5m，占地小。（6）鉆機(jī)兼有引孔和成樁雙重功能，如能根據(jù)前面的建議提高引孔速度，施工工效相對較高。（7）排泥量相對較小，施工對周邊環(huán)境影響較小，具有較好的綠色環(huán)保效應(yīng)。

4.2 工法應(yīng)用前景

參考RJP工法在國外的應(yīng)用案例，結(jié)合本工程的應(yīng)用實(shí)踐及RJP工法的特點(diǎn)，該工法在以下幾個(gè)方面嘗試應(yīng)用和推廣具有一定的優(yōu)勢：（1）深度大于30m的超深基坑止水帷幕、圍護(hù)結(jié)構(gòu)接縫或冷縫止水以及地基加固工程。（2）受地面障礙物如管線、建構(gòu)筑物等限制或施工場地狹窄的土體加固工程。（3）超深、大斷面防滲墻工程或隔離墻工程。（4）定向土體加固工程。

5 結(jié)束語

RJP工法及設(shè)備被引入到國內(nèi)，為相關(guān)工程在施工方法上提供了新的選擇，其在天津地鐵凌賓路站基坑承壓水止水帷幕的應(yīng)用達(dá)到了預(yù)期效果，可以認(rèn)為是成功的應(yīng)用案例。RJP工法由于其適應(yīng)性強(qiáng)、成樁直徑大、成樁深度大、止水效果好、加固范圍靈活且受場地限制小等特點(diǎn)，在截水防滲、地基加固等工程領(lǐng)域應(yīng)用前景良好。

參考文獻(xiàn)

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[3]周連朋.RJP大直徑旋噴樁在地鐵換乘節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)用[J].研究與探討，2014（8）：409-410.

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作者簡介：蔣清國（1983，4-），男，工程師，天津大學(xué)巖土工程碩士研究生，主要從事城市軌道交通設(shè)計(jì)及地下結(jié)構(gòu)研究。