旋噴樁和袖閥管注漿在樁基托換中的應用

劉 青 麗

(大同市永泰廣場，山西 大同 037000)

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旋噴樁和袖閥管注漿在樁基托換中的應用

劉 青 麗

(大同市永泰廣場，山西 大同 037000)

以廣州地鐵下穿煤廠宿舍樓樁基托換加固工程為例，介紹了旋噴樁和袖閥管注漿加固機理，闡述了加固施工參數(shù)、所用機械及工藝流程，并對施工過程中整個建筑物進行了沉降監(jiān)測，確保了加固工程的有效性。

樁基托換，旋噴樁，袖閥管，沉降監(jiān)測

0 引言

近年來我國許多大中型城市開始規(guī)劃建設城市地鐵，有效的緩解了城市擁堵問題，極大的提高了城市現(xiàn)代化水平。然而由于城市原有建筑物密集，早期城市規(guī)劃設計者沒有考慮到后期地鐵建設，使得地鐵建設過程中不可避免的要穿越既有建筑物。所以需要對地鐵穿越的既有建筑物及其周邊影響范圍采取有效的措施，使得地鐵隧道的建設對既有建筑物的影響降到最低。

本文以廣州地鐵下穿煤廠宿舍樓為工程背景，分析高壓旋噴樁加固和袖閥管注漿在既有建筑物樁基托換過程中的保護作用。注漿技術是改善地質(zhì)條件的常用方法之一，它具有投資少、施工機械簡單、工期短、操作人員少、效果明顯、可在狹窄的施工場地施工的特點，因此在地鐵隧道、市政工程、地下建筑、礦井工程中得到了廣泛應用。由于本工程地質(zhì)條件薄弱，且后期樁基托換施工過程中需要對原有建筑物室內(nèi)室外進行開挖，開挖深度為4 m，施工降水深度至原有建筑物地表以下4.5 m，所以托換施工前需要對施工影響范圍內(nèi)樁基進行加固。因為該工程地處廣州，地下水位較高，地下水系豐富且復雜，會給后期整個樁基托換施工帶來困難和未知的風險。所以需要采用雙排旋噴樁加固形式對整個施工范圍邊緣和后期沖擊成樁區(qū)域進行雙排旋噴加固形成止水帷幕。

1 旋噴樁加固概述

1.1 成樁原理

采用高壓旋噴注漿加固首先用鉆機鉆到設計標高并取芯，然后將噴射管插入到鉆孔底部，開始邊噴射注漿邊提升注漿管。噴嘴噴出的高壓射流對土體起破壞作用,使噴射破壞范圍內(nèi)的土體由整體狀態(tài)變?yōu)樗缮顟B(tài)。在噴射流壓力作用下，迫使被沖切下來的細小土粒向著噴嘴相反方向移動，然后隨著多余的漿液被帶回地面形成冒漿。剩余的土顆粒在離心力、重力、噴射壓力作用下按照質(zhì)量大小重新進行有規(guī)律的排列，最終與水泥漿液一同形成特殊的水泥—土骨架結(jié)構(gòu)。高壓旋噴樁的成樁機理可以通過高壓噴射流與土體的五種作用來進行描述，分別是：1)切削破壞；2)混合攪拌；3)升揚置換；4)充填壓密；5)滲透固結(jié)。

1.2 施工參數(shù)及施工機械的確定

依據(jù)施工經(jīng)驗，確定本工程采用P42.5級普通硅酸鹽水泥作為注射漿液的雙管高壓旋噴注漿，施工中可根據(jù)具體需要加入適當?shù)耐饧觿?，具體用量通過參數(shù)確定，施工前進行工藝性試樁，根數(shù)不少于2根。根據(jù)相應的施工參數(shù)結(jié)合具體的地質(zhì)條件最終確定相應的施工機械。

1.3 防滲加固范圍的確定

旋噴固結(jié)體含有一定的氣泡，會形成少部分空隙，但是這些空隙彼此分離，不會形成連通的滲透通道。同時，隨著水泥水化反應的進行和水泥與土之間的物理化學的作用，使得土顆粒表面大孔隙逐漸被填充，所以旋噴樁的抗?jié)B系數(shù)隨著齡期的增長將逐步提高，一般能達到10-5cm/s～10-8cm/s。本工程施工過程將普通硅酸鹽水泥中摻入2%～4%水玻璃，可明顯提高固結(jié)體的防滲性能。

旋噴樁應用于堵水防滲工程時，孔位一般以雙排或三排布置,且相鄰孔距應小于1.732倍直徑。實際工程中排距一般取直徑的1.3倍～1.5倍,本工程孔間距取1.5倍直徑，即450 mm。

1.4 施工監(jiān)測

本工程根據(jù)GB 50497—2009建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范和GB 5007—2011建筑地基基礎設計規(guī)范的相關規(guī)定，沉降控制指標為:建筑物沉降差不大于0.002L，累計沉降量不大于50 mm，日沉降速率不大于0.1H/1 000(H為建筑物承重結(jié)構(gòu)高度)。

2 工程實例

2.1 工程概況

本工程從11號盾構(gòu)井南端引出約25 m后，左線下穿了魚珠煤廠宿舍A7樓(939大院)。該宿舍樓為框架結(jié)構(gòu)，地面7層，地面首層為商鋪，2層～7層為居民住宅。區(qū)間下穿了15根樁，1 m影響范圍內(nèi)(含下穿)共有21根樁，9處承臺。

2.2 工程地質(zhì)情況

依據(jù)《廣州地鐵沿線巖土分層系統(tǒng)》，將沿線巖土層分為七大層，各層內(nèi)有必要的再細分亞層。各巖土分層及其特征如表1所示。

表1 各巖土分層及其特征

2.3 施工參數(shù)及施工機械的確定

1)施工技術參數(shù)。根據(jù)本工程對防滲性能的要求，對注射漿液加入2%～4%水玻璃以提高旋噴樁的抗?jié)B性能。施工前進行了2根工藝性試樁，確定了其他具體參數(shù)。詳細施工參數(shù)如表2所示。

表2 施工參數(shù)

2)施工技術參數(shù)。根據(jù)高壓旋噴施工所需要達到的技術參數(shù)，確定施工過程中使用的設備型號及數(shù)量。各設備主要性能及用途見表3。

表3 施工機械

2.4 防滲加固范圍的確定

根據(jù)后期被托換的樁基位置及主梁制作位置，確定旋噴加固的范圍，旋噴加固范圍如圖1所示。由于加固注漿過程和后期的施工過程可能導致加固區(qū)與未加固區(qū)樁基產(chǎn)生較大的沉降差，進而對建筑物上部產(chǎn)生影響。所以方案設計對處于建筑物內(nèi)部未加固的樁基一側(cè)使用袖閥管注漿進行加固，盡可能的減少由于旋噴樁加固施工給原有樁基帶來的差異沉降，進而減少對上部結(jié)構(gòu)的影響，袖閥管加固深度與旋噴樁加固深度一致，袖閥管布置間距1 m。

2.5 施工監(jiān)測

本工程旋噴樁施工工期為2015年8月1日～2015年8月23日共23 d，在整個旋噴樁加固施工過程中，使用TS02型萊卡水準儀對旋噴樁和袖閥管注漿施工全過程中的既有建筑物的樁基和地表控制點沉降進行監(jiān)測，監(jiān)測控制點如圖1所示，監(jiān)測過程中如發(fā)現(xiàn)沉降異常情況及時分析原因并采取相應措施。地表及建筑物內(nèi)外部沉降變化見圖2～圖4。

注漿加固過程中，A263在2015年8月9日出現(xiàn)突然增大的現(xiàn)象，1 d內(nèi)上漲了10 mm，遠遠超出了3 mm/d的沉降報警值，導致該點上方一磚混結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的裂縫。依據(jù)特殊情況處理措施及時調(diào)整了施工的注漿順序和施工速度后，該點的抬升值才慢慢下降回到了沉降允許范圍。其他監(jiān)測點在旋噴施工過程中出現(xiàn)了不同程度的沉降，但均在沉降監(jiān)測允許范圍，旋噴施工結(jié)束后，各點沉降區(qū)域穩(wěn)定，整個施工過程未出現(xiàn)危害整個建筑物的沉降，證明了旋噴注漿和袖閥管注漿在該工程中的有效性。

3 結(jié)論與體會

本文以地鐵下穿宿舍樓樁基托換加固工程為研究對象，分析了旋噴樁和袖閥管注漿加固機理并根據(jù)地質(zhì)條件確定施工機械和施工參數(shù)，進而確定施工流程和施工過程中可能出現(xiàn)的常見問題及特殊情況，并據(jù)此確定處理措施。施工過程中對整個建筑物進行沉降監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及時分析原因并采取相應措施。整個注漿加固過程中各個觀測點出現(xiàn)了不同程度沉降變化，當沉降值出現(xiàn)異常后及時采取了相應措施使得沉降值穩(wěn)定到沉降范圍。

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[5] 陳春生.高壓噴射注漿技術及其應用研究[D].南京:河海大學碩士論文,2007.

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Application of jet grouting pile and the sleeve valve tube grouting in the pile foundation underpinning

Liu Qingli

(YongtaiSquarefromDatong，Datong037000,China)

Taking the pile foundation underpinning reinforcement engineering of Guangzhou subway beneath coal yard dormitory building as an example, this paper introduced the jet grouting pile and sleeve valve pipe grouting reinforcement mechanism, elaborated the reinforcement construction parameters, mechanical and technological process, and made settlement monitoring to entire building in construction process, ensured the effectiveness of reinforcement engineering.

pile foundation underpinning, jet grouting pile, sleeve valve pipe, settlement monitoring

1009-6825(2017)07-0062-03

2016-12-25

劉青麗(1969- )，女，工程師

TU473.1

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