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    城際鐵路深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)動(dòng)水砂層止水旋噴樁施工技術(shù)

    2017-11-21 02:58:15
    綠色環(huán)保建材 2017年4期
    關(guān)鍵詞:試樁成樁砂層

    劉 寶

    中鐵十六局集團(tuán)有限公司

    城際鐵路深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)動(dòng)水砂層止水旋噴樁施工技術(shù)

    劉 寶

    中鐵十六局集團(tuán)有限公司

    城際鐵路在地區(qū)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用,近年來(lái)城際鐵路建設(shè)也取得了相當(dāng)巨大的成績(jī)。在城際鐵路建設(shè)的過(guò)程中,深基坑施工是相當(dāng)重要的。在文中就深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)動(dòng)水砂層止水旋噴樁施工技術(shù)進(jìn)行介紹,以期可以改善城際鐵路施工質(zhì)量。

    城際鐵路,深基坑,旋噴注漿法

    1 引言

    本文針對(duì)城際鐵路明挖區(qū)間圍護(hù)結(jié)構(gòu)旋噴樁止水帷幕施工在地層處于富水砂層且地下水為流動(dòng)水的情況下,通過(guò)分析地層及了解當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)變遷情況,在原有試樁失敗后,調(diào)整施工工藝,充分考慮水泥漿凝固時(shí)間來(lái)確保成樁質(zhì)量及成樁率,并在后續(xù)基坑開(kāi)挖中充分發(fā)揮止水帷幕的作用,使基坑安全開(kāi)挖到底。

    旋噴注漿法興起于二十世紀(jì)七十年代的高壓噴射注漿法,八、九十年代在全國(guó)取得全面發(fā)展和應(yīng)用。實(shí)踐證明此法對(duì)處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉性土、沙土等有良好的效果。高壓旋噴樁止水帷幕,就是深基坑鉆孔灌注樁外側(cè)利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定的深度后,以20~40Mpa的壓力把將夜或水從噴嘴中噴射出來(lái),形成噴射流沖擊破壞土層。當(dāng)能量大、速度和脈動(dòng)狀的射流,其動(dòng)壓大于土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí),土顆粒便從土層中剝落下來(lái),一部分細(xì)顆粒隨漿液或水冒出地面,其余土粒在射流的沖擊力、離心力和重力作用下,與漿液混合,漿液凝固后,便在土層中形成一個(gè)固結(jié)體,多個(gè)固結(jié)體與鉆孔灌注樁形成一個(gè)帷幕,用來(lái)作為將地下水體隔離在基坑外側(cè)的一種止水施工方法,從而保證基坑外側(cè)建構(gòu)筑物基礎(chǔ)下土體的穩(wěn)定性,進(jìn)而確?;A(chǔ)的穩(wěn)定。

    2 工程概況

    莞惠城際鐵路云山西路至客運(yùn)北站區(qū)間采用明挖法施工,區(qū)間沿惠州大道由南向北布置,區(qū)間圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用直徑1.2m@1.35m鉆孔灌注樁+直徑600mm旋噴樁止水帷幕的形式,工程所處地層主要為:素填土、粉質(zhì)粘土、砂層、含礫砂巖,其中砂層分為中砂、粗砂。

    中砂:淺黃、灰白色,級(jí)配差,稍密,飽和。厚1.70~10.30m,層頂高程3.00~13.45m,層底高程-2.46~11.45m。沖積中砂層,含水量大,具強(qiáng)透水性,建議取滲透系數(shù)k=40.0m/d。

    粗砂:淺黃、褐黃色,級(jí)配一般,稍密,飽和。厚2.90~8.50m,層頂高程0.64~8.93m,層底高程-4.72~4.43m。沖積粗砂層,含水量很大,具強(qiáng)透水性,建議取滲透系數(shù)k=50.0m/d。

    2.1 地層范圍內(nèi)砂層基本覆蓋了旋噴樁施工范圍,且具有強(qiáng)透水性

    此范圍砂層形成原因:施工場(chǎng)地臨近東江,東江為珠江水系干流之一。向西南流經(jīng)廣東省龍川縣、東源縣、紫金縣、惠城區(qū)、博羅縣至東莞市石龍鎮(zhèn)進(jìn)入珠江三角洲,于增城市禺東聯(lián)圍東南匯入獅子洋。集水面積35340平方公里,河長(zhǎng)562公里,平均年徑流量257億立方米。施工場(chǎng)地原為東江一支流回填后形成,地下水較豐富且處于流動(dòng)狀態(tài),流向與明挖基坑走向垂直,造成此范圍內(nèi)地下水為動(dòng)態(tài)水。

    3 施工中存在問(wèn)題

    3.1 旋噴樁無(wú)法成樁

    旋噴樁施工前,進(jìn)行了多地層段的試樁施工,設(shè)計(jì)要求旋噴樁采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,水泥漿液的水灰比1.0~1.5,高壓水泥漿射流的壓力宜大于20Mpa,氣流壓力宜取0.7Mpa,提升速度可取0.1~0.25m/min,要求加固后土體28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于等于1.0Mpa,滲透系數(shù)k≤10-6cm/s。試樁時(shí)采用海螺42.5普通硅酸鹽水泥,水灰比不低于1.2,注漿壓力分別采用20Mpa,25Mpa,30Mpa,空氣壓力不小于0.9Mpa,共試樁6根,完成后等待28天強(qiáng)度后,進(jìn)行抽芯,在砂層段的旋噴樁試樁抽芯無(wú)法取出,無(wú)砂層段取芯正常且強(qiáng)度符合要求。后續(xù)通過(guò)加大注漿壓力,同樣未取芯成功。由此判斷砂層段地層無(wú)法成樁。

    3.2 噴射水泥漿液被流水帶走

    根據(jù)此處地層資料及惠州此處水文變遷情況分析,由于此處區(qū)域?yàn)闁|江支流回填形成,連接?xùn)|江上下游,因此懷疑此處地下水為流動(dòng)狀態(tài),砂層孔隙率大,滲透能力強(qiáng)將水泥漿液帶走無(wú)法形成有效加固體。

    4 地層分析

    4.1 地層取樣

    由以上情況分析后,采用地質(zhì)鉆進(jìn)行土體取樣,砂層分布與設(shè)計(jì)所給數(shù)據(jù)相差不大,砂層為粗砂居多,得出結(jié)論與設(shè)計(jì)相符。

    4.2 砂層分析

    所取土樣經(jīng)試驗(yàn)及觀察的,砂層粒徑≥0.5mm質(zhì)量的占總重量的51%,其余巖土物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)為:

    巖土名稱(chēng) ③ 5中砂③ 6粗砂巖土狀態(tài) 中密 中 密快剪內(nèi)摩擦角(度)25 30凝聚力(kPa)0 0壓縮系數(shù)(MPa-1)壓縮模量(MPa)質(zhì)量密度ρ(g/cm3)1.95 1.98基本承載力σ0(kPa)200 250側(cè)壓力系數(shù)0.40 0.37 0.27泊松比0.29基床系數(shù)K(MPa/m)10 10

    目前市面上水泥粒徑多數(shù)為3~65μm,施工中所采用的水泥漿經(jīng)噴射至土層中如處于靜態(tài)環(huán)境中可與順利與土層攪拌均與形成固結(jié)體,如處于動(dòng)態(tài)水中,則很容易隨水的流動(dòng)在漿液凝固前將水泥漿帶走,造成水泥漿流失無(wú)法形成固結(jié)體。

    4.3 施工工藝調(diào)整

    在充分考慮以上情況后,施工時(shí)采取在拌制水泥漿時(shí)添加速凝劑,添加膨潤(rùn)土及添加水玻璃等三種形式進(jìn)行重新試樁,試樁中經(jīng)多次試樁,添加速凝劑及膨潤(rùn)土無(wú)法達(dá)到成樁效果,添加水玻璃考慮到要確保水泥漿順利噴出及旋噴過(guò)程中不凝結(jié)的因素,只能添加少許水玻璃,試樁完成后,取芯僅發(fā)現(xiàn)有少許固結(jié)體遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到止水帷幕的效果。

    以上顯示只能采取加大水玻璃的參量,加大噴射水泥漿壓力,加快提升速度的方式,但加大水玻璃摻量后,水泥漿從拌制到噴出總發(fā)生堵管現(xiàn)象,造成漿液大量浪費(fèi),加快提升速度易造成成樁不連續(xù)。后續(xù)經(jīng)反復(fù)討論后決定采用鉆進(jìn)兩次、旋噴兩次的施工方式即噴射一遍水泥漿,第二次采用純水玻璃加水復(fù)噴一次,考慮到成樁質(zhì)量,噴射水泥漿時(shí)正常速度進(jìn)行噴射,完成后水玻璃代替水泥漿進(jìn)行第二次噴射,考慮到凝結(jié)速度,噴射水玻璃需快速完成噴射及提升,使得水泥漿快速形成凝結(jié)體確保不被水流帶走,后續(xù)水泥強(qiáng)度在慢慢增長(zhǎng)。采取此種方法試樁后取芯,大部分可成樁。

    5 施工中的控制

    5.1 水泥用量控制

    水泥漿拌制時(shí)候,需嚴(yán)格測(cè)試水泥漿比重控制水泥用量,采取措施為:對(duì)水泥漿拌制人員進(jìn)行技術(shù)交底,施工過(guò)程中技術(shù)人員嚴(yán)格控制,采用水泥漿比重測(cè)定儀測(cè)試。

    5.2 水玻璃控制

    嚴(yán)格按照所給定的配比進(jìn)行配制,采用帶刻度的儀器裝取水玻璃與水,事先做好材料供應(yīng)及配制,在時(shí)間上做好施工組織。

    5.3 施工中控制

    鉆進(jìn)中第一次鉆進(jìn)與第二次鉆進(jìn)要控制在同一位置,噴射過(guò)程中要嚴(yán)格控制注漿壓力,噴射水玻璃時(shí)控制提鉆速度確保在噴射過(guò)程中不凝結(jié)。

    6 結(jié)束語(yǔ)

    此次施工主要是由于當(dāng)?shù)厮馁|(zhì)地的特殊情況,未考慮到此處水文變遷的因素,在施工中按以往經(jīng)驗(yàn)施工,造成試樁失敗。雖經(jīng)過(guò)一定技術(shù)修正后試樁成功,但仍有部分樁位未成樁,導(dǎo)致后續(xù)基坑內(nèi)降水緩慢,基坑開(kāi)挖后樁間有部分涌水涌沙現(xiàn)象且特別嚴(yán)重,此種現(xiàn)象僅發(fā)生在右線(xiàn),左線(xiàn)則未出現(xiàn),也充分說(shuō)明了此段地層內(nèi)地下水為流動(dòng)狀態(tài),從基坑右線(xiàn)向左線(xiàn)流動(dòng),右線(xiàn)靠近上游,左線(xiàn)靠近下游。

    相應(yīng)的施工技術(shù)修正主要目的就是確保旋噴樁成樁,起到止水帷幕作用,確保后續(xù)基坑開(kāi)挖,由于上述施工方法不是100%成樁,開(kāi)挖時(shí)仍需注意:樁間及時(shí)處理,此處采用了網(wǎng)噴混凝土的方式,掛網(wǎng)時(shí)必須與圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔樁做好緊固連接;開(kāi)挖時(shí)支撐施工必須及時(shí)跟上防止因涌水涌沙現(xiàn)象造成基坑失穩(wěn);基坑開(kāi)挖時(shí)存在漏水現(xiàn)象的一側(cè)土方要準(zhǔn)備好堵漏設(shè)備及人員;堵漏完畢后必須在此位置地表處進(jìn)行鉆孔跟蹤注漿;此處堵漏采用水泥漿加水玻璃形式,后續(xù)施工時(shí)發(fā)現(xiàn)采用此種方式具有一定的時(shí)效性,因此后續(xù)結(jié)構(gòu)施工必須緊跟。

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