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现阶段我国将钻孔咬合桩应用在维护结构工作当中,这种方式是一种较为新型的维护结构。该方式被广泛应用的一个重要原因在于,钻孔咬合桩所应用的全套护壁,在一些不稳定的地层地区也能够很好的完成成桩工作。除此之外,钻孔成桩方式的工程造价比较低,能够适用于各种恶劣的施工环境,为此,该方式具有较大的应用前景。尽管如此,由于钻孔咬合桩技术目前为止还未发展成熟,施工到目前还停留在研究阶段。因此,在施工中应用该方式时应该重视以下问题。
一、软土地层咬合桩成桩施工工程背景
本文研究中的工程主要是某一交通区间隧道施工,在该工程中咬合桩维护区间段的长度为246米,应用明挖施工的方式进行施工,在这一过程中需要确保开发的深度在10-12米之间,基坑维护设计需要应用1米咬合桩,确保桩的长度在25米左右。另外,要确保基坑围护桩和房屋南面的墙体边缘之间的距离在9-12米之间。该工程施工的地质条件为典型的软土地层,在成桩范围基础之上,要保证淤泥质土层厚度在15米左右,确保工程施工具有一定的稳定性。
二、成桩施工对地层扰动机理的研究
针对成桩施工对地层扰动机理展开研究,那么首先就需要明确咬合桩施工工艺。钻孔咬合桩施工主要将钢套管护壁应用机械钻孔施工技术作为主要施工方式,形成桩和桩之间相互咬合排列的基坑维护结构。施工中主要应用套管钻机和超缓凝型混凝土施工方案进行施工,在钻孔咬合桩排列方式方面,需要采用一个素混凝土桩与一个钢筋混凝土桩进行间隔的方式,如果用a代表素混凝土桩,用b代表钢筋混凝土桩,那么施工顺序可以表示为:
a1-a2-b1-a3-b2-a4......
其中,对于a桩混凝土需要应用超缓凝型混凝土施工方案,这要求在a桩混凝土完成初凝前,b桩施工工作必须完成,在b桩施工的过程中,需要应用套管钻机切割能力将相邻的a桩相交部分的混凝土切割掉,确保能够达到咬合的目的。施工中应用钻孔咬合桩,主要采用液压磨桩机垂直下压,应用干法作业方式,以避免产生泥浆的现象出现。另外,咬合桩会通过钢套管回转对土体进行切削,这属于非挤土桩,但是这种形式的成桩,在成桩过程中依旧会给周围的土体带来一定的扰动。
其次,施工中自由式冲抓斗振动会给地层带来一定的扰动。咬合桩成孔取土一般需要应用冲击抓斗,为自由落体取物,抓斗在每施工一根桩的时候,会自由落体击地,次数大约在80-100次。虽然抓斗的取土方式是在钢套管内冲击进行取土,但是其周围依旧会出现明显的震感现象[1]。如果将波动理论作为依据,将自由式冲抓斗冲击土体看为相应的震源,那么会有强大的动能转变成相应的波能[2],并且波能会作用在地基当中,不断的向着深处扩散,其能量也会在一定范围内被释放,此时地基土会将其吸收。一般而言,成桩的过程中,冲抓抓斗会在套筒内竖向的方向上产生周期振动的现象,通过套管第向土层传播后,将会对土体形成反复的扰动,从而给土地带来消极的影响。
三、研究成桩施工对邻近建筑带来的沉降影响
(一)施工工况
在施工中,为了能够确保施工的安全,确保对邻近建筑的影响能够被及时的反映出来,那么需要针对基坑钻孔咬合桩施工阶段的邻近楼地表沉降展开有效的监测工作,在本文研究中,由于南侧基坑钻孔咬合桩和监测建筑的距离比较远,并且南侧也会受到北侧钻孔咬合桩会隔断作用的影响,所以在邻近建筑物沉降分析研究中我们将不对南侧咬合桩施工给建筑带来的影响展开分析,而主要对北侧施工邻近建筑带来的影响进行分析。
(二)沉降分析
施工中与2楼施工段相邻近的存在着两个施工段,一个是ab施工段,一个是cd施工段。两个施工段的开始时间不同,在施工前沿着2楼的建筑物周边布置了几个沉降监测点。在ab段施工结束一周以后展开监测,监测时间在4个月左右。同时,还需要安装第一道钢管以便支撑钻孔咬合桩施工阶段以及压顶圈梁等施工工作的实施。经一段时间监测以后,发现咬合桩施工所安装的第一道支撑建筑物出现了较大程度的沉降,并且建筑物沉降的方向都向着基坑的方向倾斜。在众多监测点中,靠近基坑一侧的沉降幅度最大[3]。实践表明,沉降发展过程与施工阶段之间有着极大的关联,很多部位出现沉降现象并不是在施工以后出现,而是在安装第一道支撑的时候已经出现沉降现象,这表明及时有效的支撑能够给邻近建筑物沉降带来相应的保障。
咬合桩施工沉降与施工场地的地质条件之间存在着极大的关联,主要将较差的力学性能作为主要的施工场地,并且确保那些极易受到扰动的淤泥质粘土厚度在15米左右,这样才能够为其灵敏度提供保障。
总结:
本文通过对某一施工工程的研究,明确了软土地层咬合桩成桩施工能够引起邻近建筑出现沉降的问题,如果不给予沉降问题高度重视,那么必将会留下极大的安全隐患[4]。目前,我国在建筑施工中,应用最为广泛的一种维护结构方式是钻孔咬合桩结构施工,这种施工方式具有一定的优点,它能够在一些不稳定的地层地区很好的完成成桩工作,并且造价也比较低,因此被广泛的应用。但是这种方式也能够导致邻近建筑物出现沉降的现象,这需要施工人员在施工中做好支撑工作,确保为建筑施工整体质量提供相应的保障。(作者单位:临沂市建设工程监理公司)
参考文献:
[1] 潘康.软土地层咬合桩成桩施工引起的邻近建筑沉降[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(5):89-132.
随着建筑业的不断进步和发展,高层、超高层建筑已经成为城市建设的主要元素,越来越深的多层地下室也成为建筑业发展的必然趋势,施工过程中对深基坑支护的要求也就越来越高。对于地处地质复杂的基坑工程,如何既保证基坑的安全和稳定,又能满足工期要求,成为基坑施工的重难点。现以泉州莱福仕广场项目为例,探讨复杂地质深基坑咬合支护体系新型施工工艺的应用,传统咬合桩支护体系均采用混凝土作为成桩材料,该工艺施工难度大,成孔时易偏孔,需连续施工。而新型咬合桩施工工艺利用钢筋混凝土桩作为基坑支护的受力桩,利用砂浆桩作为封堵钢筋混凝土桩间隙的止水桩,钢筋混凝土桩与砂浆桩相互咬合形成四周封闭的基坑支护系统,具有可靠的安全性和良好的止水效果。
1工程概况
泉州莱福仕广场工程位于泉州市丰泽区东海镇景观东路与纬五路交汇处于景观东路的东侧。总建筑面积为38480.95m2,其中包括地下室面积9073.55m2,地上面积29407.4m2,基坑面积约5154m2,地下室两层,开挖深度9.1m~12.5m,基坑总周长约420m,基坑支护安全等级一级,支护结构使用年限为一年,场地原始地貌属海湾滩涂。原地势较低洼、平坦,后因开发建设需要被人工回填改造成现状,原地面标高约-0.2m~-0.9m。
2工程地质水文概况
2.1地质概况(1)素填土①-1:灰褐,松散,稍湿。主要由细、中砂及粘性土为主,含较多碎块石、砼块等硬杂质。(2)淤泥混砂②:深灰色,流塑,饱和,主要成分为粘粒、粉粒,含腐殖物及贝壳碎片。(3)中粗砂③:灰黄色,松散-稍密,饱和。工程性能一般。(4)残积砂质粘性土④:灰白色、灰黄色,可塑~硬塑。(5)全风化花岗岩⑤:灰白色,砂土状。(6)砂土状强风化花岗岩⑥-1:灰白色,砂土状,该层风化不均,局部孔段残留有强风化花岗岩核及中风化岩孤石等。(7)碎块状强风化花岗岩⑥-2:灰白色,散体状。该层为低压缩性、高强度地层,该层风化不均,局部孔段残留有强风化花岗岩核及中风化岩孤石。(8)中风化花岗岩⑦:灰白、灰褐色,岩石坚硬程度为较硬岩,该层为低压缩性、高强度岩层,工程性能好。2.2水文概况勘察期间测得地下初见水位埋深变化为3.50~4.40m,混合地下水稳定水位埋深变化3.60~4.60m。赋存和运移于素填土和杂填土中的为上层滞水,与邻近的地表水体呈互补关系,地表水水位高时补给地下水,地表水体水位低时,地下水补给地表水。此外还接受大气降水及地下水侧向迳流补给,并通过蒸发及地下侧向迳流赋存和运移于淤泥混砂层中的为孔隙潜水,主要接受地下水的侧向迳流补给或越流补给,并通过侧向迳流等方式排泄。属弱~中等透水层,水量一般。
3支护设计要求
根据本工程水文地质特点分析,本工程场地原始标高下4m~6m的素填土层含有较多碎块石、砼块等硬杂质,且原始地貌属海湾滩涂,易受潮汐影响,因此选择采用Φ900的灌注咬合桩作为本基坑的支护桩型,桩顶设置1200×800钢筋混凝土冠梁连接,基坑内采用混凝土内支撑梁连接。支护结构的刚性支护桩采用C30钢筋混凝土,桩间距1200mm,桩长18m;素性桩采用M15砂浆,桩间距1200mm,桩长18m,混凝土桩与砂浆桩咬合量300mm。为了保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量,除对其孔口定位误差(不超过50mm)严格控制外,还应对其垂直度进行严格的控制,桩的垂直度不得超过5‰,如图1、图2所示。
4新型咬合桩施工工艺技术要点
素性桩与刚性桩的成孔方式均采用旋挖成孔,护壁采用泥浆护壁,施工顺序为:先施工素性桩再施工刚性桩,素桩采用M15砂浆作为灌注材料,刚性桩采用C30混凝土作为灌注材料。4.1施工工艺流程4.2打桩顺序如图4.2所示,图中A1~A5为C30钢筋混凝土灌注桩Φ900,B1~B5为Φ900素桩。传统咬合桩施工工艺,刚性桩A与素性桩B均采用混凝土灌注,打桩顺序为:B1B2A1B3A2B4A3B5A4,刚性桩A应需在素性桩B的桩身强度达到5MPa前完成施工。为保证A1桩不偏位,A1桩需在B1桩与B2桩桩身强度一致时施打,所以B1桩的混凝土初凝时间需调整至40-70小时,坍落度为12~14,B2桩混凝土初凝时间需调整至20-30小时,该施工工艺对混凝土配合比要求高,刚性桩垂直度难控制,咬合量难保证。新型咬合桩施工工艺,素桩B采用M15砂浆灌注,施工顺序为:B1B2B3B4B5A1A2A3A4A5……以此类推完成基坑封闭。由于素性桩采用M15砂浆灌注,桩身无粗骨料,所以刚性桩A可在两侧砂浆桩均达到设计强度时再行施打。该工艺刚性桩施工时两侧素桩桩身强度一致,可以很好的控制刚性桩垂直度及咬合量。4.3施工控制要点(1)考虑到现场的实际情况,为了确保定位开孔的准确性,在开孔2m后埋设护筒,保证埋设好的护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm,保证旋挖灌注桩与砂浆桩咬合宽度符合设计要求;(2)旋挖钻进过程中应利用测量仪器检核孔位中心是否发生偏移,如发生偏移应及时调整;旋挖桩机操作控制室内有垂直度控制屏幕,每次旋挖钻进过程中应在X-Y归零后进行,否则将偏斜;(3)旋挖钻进过程中应注意对照地质勘察报告,在松软易塌孔土层冲进时,应根据泥浆补给情况控制旋挖钻进速度,在硬层或岩层中的旋挖钻进速度要严格控制;(4)在旋挖钻孔、排渣或因故障停钻时,应始终保持孔内泥浆面应高出地下水位1.5m以上,并采用泥浆泵不停的往孔内输送泥浆,以确保孔内泥浆相对浓度稳定;(5)刚性桩施工时必须保证砂浆桩有足够的强度,否则容易产出塌孔、穿孔等情况。
5施工效果
本工程施工前,考虑到咬合支护体系中相邻素桩强度不一致可能导致刚性桩施工时偏位较大、咬合量不足且需要连续施工等难题,通过运用砂浆桩与混凝土桩相互咬合的施工工艺,成功解决上述问题,并顺利完成了本工程的基坑支护工程。本基坑支护工程共历时45天,共完成支护桩495根,支护结构周长约420m,其中钢筋混凝土桩248根,M15砂浆桩247根,刚性桩与素桩咬合点495处。基坑开挖后,支护结构受力状态及变形处于安全状态,支护桩未发现较大偏位,桩间咬合量得到有效保证,无渗漏水现象,支护结构能够起到良好的止水、止泥效果。
关键词: 套管咬合桩;方案比选;施工技术
Key words: casing bite pile;scheme comparison;construction technology
中图分类号:U231+.3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)01-0142-02
0 引言
在城市地铁施工中,基坑围护结构有地连墙、套管咬合桩、钻孔灌注桩+止水帷幕等,徐州地铁2号线新元大道站位于易地震液化的粉、砂土,黏土层中,且周围管线分布复杂,针对具体的施工环境,选择合适的基坑围护结构在整个工程实施中尤为重要。本文通过对围护方案的比选,确定为套管咬合桩,并对具体的施工技术展开描述,最后对工程取得的成果和存在优势进行总结,是同类工程施工典范。
1 工程概况
新元大道站为徐州市地铁2号线一期工程中靠近尾端的一个车站,设计为地下两层岛式车站,共设四个出入口和两组风亭,车站采用明挖法施工,站台中心里程处开挖深度16.5m。
2 工程地质情况
2.1 地层与岩性
新元大道站地貌类型为废黄河高漫滩,浅部约18m以上为黄河冲积的粉土、粉质黏土堆积而成,其下为河流冲洪积老黏土,下伏基岩为白垩系上统王氏组粉砂岩,地层走向北东,倾向北西,倾角约10°。
2.2 不良地质作用
本工点场地主要不良地质作用为地震液化,砂土地震液化时,土体失去抗剪强度和承载能力,对天然地基、桩基础及地下结构都会造成不利影响,为潜在的不良地质作用。
3 围护结构方案比选
根据轨道交通基坑工程经验:地下车站基坑根据开挖深度不同一般采用地下连续墙、钻孔咬合桩、钻孔灌注桩+止水帷幕、桩墙+锚杆、“SMW”工法桩、土钉墙、水泥土重力式围护结构等。新元大道车站针对常用围护结构方案的比较见表1。
新元大道站基坑周边地下管线分布较为复杂,对周边地表变形较为敏感,宜选择对周边环境影响较小的围护结构;根据地质条件分析,基坑主要存在流砂管涌风险,需选择隔水性能较好的围护结构;综合周围环境要求、基坑开挖深度、地质条件、工程投资分析等,新元大道站围护结构采用Φ1000@800的套管咬合桩。
4 套管咬合桩施工技术
4.1 套管咬合桩的施工流程
如图1所示,套管咬合桩施工流程为流程:A1A2B1A3B2A4B3……,其中A为素桩,B为荤桩,混凝土终凝后,A桩和B桩相互咬合,成为无缝的连续“桩墙”。
4.2 主要施工方法
①场地平整、导墙施工。咬合桩施工前,应平整场地,清除桩位范围内的地面、地下障碍物,并封堵地下空洞,然后测放出导墙位置,导墙结构应建于较密实的地基上,并能承受施工机械设备等附加负荷;为保证咬合桩成桩垂直度误差3‰,设计桩位中心线外放10cm。
②钻机就位、对中。待导墙有足够的强度后,移动套管钻机,使套管钻机抱管器中心对应到精确测定的桩位中心位置上。
③压入第一节套管。咬合桩成孔施工前需进行试拼装,并检查垂直度。本站单根桩使用套管最长约30m,可采用3根10m长套管拼接,试拼装时需在平地上进行,测量队对场地标高进行检验。试拼装后测量班对套管整体垂直度进行检测,垂直度误差需控制在1‰以内。
④抓斗取土、校对垂直度。在钻进取土过程中,应做到随时控制垂直度。
1)地面检测:在地面选择两个互相垂直的方向采用经纬仪监测地面以上部分套管的垂直度,发现偏差随时纠正,这项检测在每根桩的成孔过程中应自始至终坚持,不能中断。
2)孔内检查:每节套管压完后安装下一节套管之前,都需停下来用“线锤”进行孔内垂直度检查,不合格时需进行纠偏,直至合格后才能进行下一节套管施工。
⑤钢筋笼制作安放。钢筋笼采用现场加工制作,加工尺寸严格按设计图纸及规范要求施作,吊装采用50t履带吊,单根钢筋笼最长26.15m,整体起吊,一次下放到底。
⑥混凝土灌注。安设导管及漏斗悬挂隔水(橡胶球胆)浇筑首批混凝土浇筑混凝土至桩顶拔出护筒,浇筑过程中应将井孔内溢出的废水、沉渣引流至适当地点处理,防止污染环境。
5 结束语
套管咬合桩与地铁车站常用的围护结构相比,在技术上存在如下优势:
①咬合桩的混凝土终凝出现在桩的咬合以后,成为无缝的连续“桩墙”。它与普通钻孔支护排桩相比,大幅度提高了支护结构的抗剪强度和安全性,具有良好的截水性能,不需普通钻孔排桩的辅助截水及桩间挡土措施。
②钻孔咬合桩与地下连续墙相比的优势在于:配筋率相对较低,咬合桩通常采用钢筋混凝土桩和素混凝土桩间隔布置的排列方式,大大降低了支护结构的配筋率;施工更加灵活,采用全套管钻机,在施工过程中,始终有超前套管护壁,所以无需泥浆护壁,从而节约了泥浆制作、使用和废浆处理的费用,在当今地铁工程强调文明施工的要求下更适合;扩孔系数较小,因为在施工过程中始终有钢套管护壁,完全避免了孔壁坍塌,从而减少了扩孔系数,控制混凝土亏方。
徐州地铁2号线新元大道站围护结构经多方案必选,最终确定为套管咬合桩后,启动施工,历时3个月,顺利完成,在施工可行性,围护隔水效果以及经济效益方面等均达到了预期的结果,可作为同类施工条件下深基坑围护结构选择时的参考借鉴。
参考文献:
中图分类号:TU71 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2012)08-0055-02
0引言
地下空间综合开发的,使深基坑工程得到空前的重视和发展。以往城市深基坑围护结构中应用的钻孔桩多以相切或相离形式布置,这种类型的围护结构虽能起到挡土作用,但对于地下水较丰富的南方沿海城市来说,其止水效果很不理想。这一方面造成了开挖困难,另一方面还影响围护结构内部的主体结构施工,直接增加了降、排、堵水费用。咬合桩虽然在国外有成功先例,但那是依靠其先进的机械设备完成的。目前国内的设备在动力及精度控制上尚存在一定差距,南京地铁通过施工前的充分调研分析论证、施工中的改进优化,在南京地铁明发广场站成功应用了钻孔咬合桩工法,以工艺上的改良弥补了机械设备的不足,具有一定的推广价值。
本文着重介绍利用套管钻机在成桩过程中地质条件工程成本的影响,成桩质量的影响,以及未来开挖后主体结构实施过程中基坑的稳定性,这三点原因综合判断钻孔咬合桩工程实施成败的重要依据。
1工程概况以及工艺介绍
1.1 工程背景南京地铁三号线明发广场站围护结构咬合桩,第一次被我公司运用于工程实践,并取得了良好的效果和开端。车站主体围护结构采用Φ1000@750钻孔咬合桩,咬合桩的桩底插入K1g-3中风化泥质粉砂岩2.5m,标准段桩长24.3m,端头段桩长26.4m。
1.2 咬合桩工艺背景及原理概况钻孔咬合桩是一种新型深基坑支护结构,于1999年首次应用在深圳地铁支护工程。采用钻孔咬合桩作地下工程深基坑的围护结构在国外有成功的工程实例、成熟的施工经验与工法。钻孔咬合桩是由磨桩机成桩,桩与桩之间相互咬合,应用混凝土超缓(超过60h)技术使先后成桩的混凝土凝结成一整体,形成能够共同受力的、致密的止水帷幕。其采用B桩(素混凝土)与A桩(钢筋混凝土)交错布置,相互咬合的形式构成排桩墙体结构。它是在地面上采用一种全套管钻孔机械,沿着深开挖工程的周边轴线,依靠外套管为护壁;先施作B桩单桩成孔;采用水下灌注法,浇注超缓混凝土成桩,利用B桩缓凝时间,在相邻两B桩之间下压外套管,对其桩身混凝土进行切割成孔,并施作圆形钢筋混凝土桩,完成咬合工作。如此逐桩咬合进行,以筑成一道连续的钢筋混凝土排桩墙体,作为截水、防渗、承重、挡土结构。
钻孔咬合桩适用于含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构,由于钻孔咬合桩的钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩围护,对基坑开挖的防水效果很好。由于采用的是素混凝土桩与钢筋混凝土桩相间布置,其工程造价在同等地质条件下比连续墙降低40%左右,比人工挖孔桩降低20%左右。钻孔咬合桩能否保证基坑开挖的安全与防水,关键在于钢筋混凝土桩与素混凝土桩的咬合质量,具体体现在单根桩的成桩应达到3‰的垂直精度。钻孔咬合桩是一种新型的基坑围护形式,它具有占地面积小,操作灵活的优点。由于旌工采用液压磨桩机垂直下压钢套管,可随时监测调整垂直度,所以能很好地控制桩的垂直度。桩间搭接可靠,易于形成封闭,止水效果好,可省去止水帷幕,降低围护结构成本,加快工期,缩短时间。在本工程中磨桩机器无噪声,在成孔过程中磨桩机下压钢套管超前开挖面2~4m,配合旋挖钻挖取钢套管中的土体,形成孔位,无泥浆施工。在平衡开挖过程时采用灌水施工,因为有钢套管的超前支护不会出现缩径和孔径的坍塌。在灌注过程中,钢套管随着混凝土面的上升逐段拔出,不影响混凝土的浇注质量。由于没有泥浆不仅减少施工成本,而且对周围环境无污染。
2工程地质
明发广场站拟建场地地貌单元属于岗地-岗间坳谷区,坳谷地段分布有新近沉积的软-流塑状粘性土,基坑开挖深度范围内以②-1c3粉土、②-2b4淤泥质粉质粘土、②-3b3-4粉质粘土为主,具有扰动后易变形、涌土的特点;基坑紧贴农花河。
3地质条件对咬合桩成桩质量的影响
3.1 淤泥粉质粘土层对咬合桩的影响很多专家学者的文章都在提到咬合桩适合于软土层,甚至是首选。地质条件在实际的施工生产中非常重要,由上文描述可以看出,主要穿越的地层为淤泥粉质粘土,以及粉质粘土,由于咬合桩实施的主要工具之一就是从地面至孔底的钢套管,由于粘土层太厚,约占据孔深的三分之二深度,导致扩孔系数的增大,扩孔系数从两方面增大[1],第一,在向上拔取套管的时候,套管外避均附有厚5cm―8cm厚度不等的淤泥,无形中将孔径扩大5cm―8cm;第二,在向上提取外套管的一瞬间,由于混凝土容重远远大于土体容重,并在第一条原因的基础上,混凝土瞬间向孔壁四周挤压,形成了软土地质有的“桩身将军肚”。在基坑开挖后,大面积侵限桩的凿除验证了当时混凝土严重超方的设想,使原材料和人员投入的成本大幅度提高。
淤泥质粉质粘土另外一个较坏的影响,就是容易产生活塞效应[2],在淤泥层抓土时,冲击抓斗从较高的地方落下,嵌入淤泥层较深,用力向上提取的过程,及其容易对周边孔位的土体产生影响,尤其是a-2b4淤泥粉质粘土层,该土层具有一定的流动性,极易让已经灌注成桩的桩体混凝土发生窜管现象,所谓窜管现象就是已经灌注好的素混凝土隔着一根或者几根桩的孔位,混凝土面下沉,并流入到其他地方的现象。例如B1是刚刚关注完成的素混凝土桩,B2是正在实施取土的素混凝土桩,B1的混凝土面在B2取土a-2b4层时,下降了50cm或者一米,在实施A2的时候,套管底部的刀齿已经超越了B1的桩底,仍然能抓出为初凝的混凝土,就说明B1的混凝土不足,并窜到别的桩位,这样一来,超灌量就无法保证桩顶的混凝土质量,或者会给后续施工造成接桩等不必要的工序。
3.2 咬合桩设备的勘岩能力从明发广场的设计要求和咬合桩施工情况综合来看,全套管液压钻机的入岩能力较差,进入k1g-3中风化岩层2m就很难继续堪岩,由于冲击抓斗冲出的孔底为尖锥形,制作好的钢筋笼也无法下到标高位置,只有素混凝土,没有实际的意义,达不到设计的桩体强度,在入岩较深的桩位上施工,最后的50cm至1m是之前所有土层所用的取土时间的总和还要多,有时不得不考虑下一根钢筋桩时间和素桩的缓凝时间,必须停止冲击,强行灌注,所以,入岩能力差,成为了咬合桩施工的一个致命弱点。如果有大面积的未到标高,在基坑开挖以后,对于整个基坑的稳定性会有较大影响。
由于进入中风化约1.5m以后,套管底的刀齿已经无法继续切割中风化岩石,套管无法进尺,冲击抓斗需要从更高的高度做自由落体运动,冲击岩石,这样一来,冲击抓斗的抓片很容易卡在刀齿与岩石的接缝处,使冲击抓斗无法上提,在现场施工过程中,履带吊会由于用力过大,钢丝绳突然崩断;还有可能导致履带吊的大臂直接弹出,大臂垂直地面,使后部的弹力伸缩拉杆直接作废。
4总结
4.1 在咬合桩的充盈系数过小(≤15%),本种施工工艺不易选择在软土层中适用,及易增加成本,影响桩长质量,后序施工带来的不便等问题;
4.2 由于全套管钻机的勘岩能力较差,对于深基坑,岩面较高,对嵌岩深度有严格要求的(入岩k1g-3≥2.5m)围护结构,不宜采用咬合桩施工工艺,将对基坑稳定性可能有较大的影响。
4.3 咬合桩导墙若采用带有预留筋的预制结构而代替现浇结构,不仅可以更加方便施工,而且经济性更好等等。
参考文献:
关键词:浅水位地基;围护结构;桩;连续墙
Key words: foundation of low water level;envelope;pile;continued wall
中图分类号:TU47 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0106-02
1浅水位软土地基常用的挡土围护结构类型
浅水位软土地区,常用挡土结构的类型:①水泥土重力式挡土墙;②以SMW工法劲性水泥土搅拌桩;③间隔设置的单排灌注桩和预制桩加止水措施(水泥搅拌桩、高压喷射注浆桩、MIP工法桩及桩间注浆等)的组合桩排挡土墙;④全套管钻孔咬合桩;⑤地下连续墙。
2软土地基常用的挡土围护结构优缺点及使用范围
2.1 水泥土搅拌桩
水泥土搅拌桩用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量
水泥土搅拌桩优点:施工时无震动、无泥浆废水污染;水泥土实体相互咬合较好,比较均匀,桩体连续性好,强度较高;即可挡土又可形成隔水帷幕;适用与任何平面形状;施工简便;同一墙体可设计成变截面、变深度、变强度。
缺点:坑顶水平位移较大;坑顶宽度较大。
适用范围:《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99[2]中规定:①基坑侧壁安全等级宜为二、三级;②水泥土桩施工范围内地基土承载力?芨150kPa;③基坑深度?芨6m。
2.2 SMW工法桩
SMW劲性水泥土搅拌桩以水泥土搅拌桩为基础,凡适用水泥土搅拌桩的工况都可使用劲性桩法,特别适合于粘土和粉细砂为主的松软地层。
劲性桩适宜的基坑深度与施工机械有关,国内一般基坑开挖深度6~10m,国外尤其是日本由于施工钻孔机械先进,基坑开挖深度达到20m以上时也采用SMW工法,劲性桩法可取得较好的环境和经济效果。目前在国内此法已用于开挖深度14m的基坑,深度受H型钢长度约束[3]。
试验表明,水泥对型钢的包裹作用提高了型钢的刚度,可起到减少位移的作用。此外,水泥土起到套箍作用,可以防止型钢失稳,对H型钢还可以防止翼缘失稳,这样可以使翼缘厚度减小到很薄(可
SMW工法优点:对周围地层影响小;施工噪声小、无振动、工期短;废土产生量小,无泥浆污染;适用土质范围广;抗渗性好。
缺点:我国SMW工法桩设计的规范规程尚未成熟和完善;水泥土与型钢组合构件受力机理尚不十分明确;刚度提高系数,水泥土抗压、抗剪强度设计值及H型钢与水泥土之间的单位面积摩擦力μf等只能依据工程经验采用;由于减摩剂性能或施工质量等原因,H型钢的拔出困难或拔出后较难重复使用,给该工法的经济性提出疑问;H型钢的拔出会对水泥土搅拌桩止水帷幕造成一定破坏,在周边环境要求较高的地段,H型钢可按不拔出设计。
2.3 钻孔灌注桩加止水措施形成的组合桩
钻孔灌注桩与水泥土搅拌桩组合的柱列式挡墙,其钻孔灌注桩为受力结构,水泥土搅拌桩为止水结构。水泥土搅拌桩和钻孔灌注桩结合可形成连拱结构,水泥土搅拌桩作受力拱,钻孔灌注桩作支撑拱角,沿钻孔灌注桩竖向设置适当的支撑。
此类组合桩的优点是能充分发挥所选挡土结构单元特长;桩体刚度较大;施工工艺较简单;有一定的止水性;可作为永久结构的一部分。缺点是泥浆对环保影响大;需要有较大的坑顶宽度。
2.4 地下连续墙
地下连续墙无严格的定义,因为:①由于目前挖槽机械发展很快,与之相适应的挖槽工法层出不穷;②有不少新工法已经不再使用泥浆;③墙体材料已经有过去以混凝土为主向多样化发展;④不在单纯的用于防渗或挡土支护,越来越多地作为建筑物的基础。
地下连续墙优点:低震动,低噪音,刚度大、整体性好,变形小,周围地层不致沉陷,地下埋设物不致受损;较高设计强度、较大厚度或深度均能施工;止水效果好,施工范围可达基坑用地红线,可提高基坑使用面积;可作为永久结构的一部分。
缺点:工期长;造价高、采用稳定液挖掘沟槽,废液及弃土处理困难,需有大型机械设备,移动困难;在很软的淤泥质土、含漂石的冲积层和超硬岩石等特殊的地质条件下,施工难度大,如果施工方法不当或地质条件特殊,可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。
2.5 全套管钻孔咬合桩
全套管钻孔咬合桩按第二序列桩切割第一序列桩时,第一序列桩混凝土凝固情况可分为硬切割全套管咬合桩和软切割全套管咬合桩。硬切割全套管咬合桩指在第一序列桩混凝土硬化后,实施第二序列桩对第一序列桩进行切割;软切割全套咬合桩指在第一序列桩混凝土凝固前,实施第二序列桩对第一序列桩的切割。
2.5.1 硬切割钻孔咬合桩
①基本特点:a.采用双螺旋动力头钻机,在全套管护臂情况下进行长螺旋钻成孔成桩,上动力头驱动长螺旋钻杆,下动力头驱动套管;b.邻桩相互咬合一定宽度,形成桩排式地下连续墙。②施工设备:双旋转动力头钻机,上动力头驱动长螺旋钻杆,下动力头驱动套管。③施工程序:a.提起长螺旋钻杆和套管,对准桩孔位置;b.同时驱动套管和长螺旋钻杆,在土中切割钻进;c.当套管完全进入预定土层中后,单独驱动长螺旋钻杆达到设计深度;d.通过长螺旋钻杆内腔向孔低压灌混凝土,边提升钻杆边灌注混凝土;e.混凝土灌满桩孔并且钻杆完全拔出后,拔出套管;f.混凝土初凝前将钢筋笼放入。④特点:a.即使在有地下水时,套管切割无需泥浆;b.桩孔垂直度偏差220mm。⑦施工顺序:先设置第一序列桩,其后设置与其咬合的第二序列桩。
2.5.2 软切割钻孔咬合桩
软切割方式全套管咬合桩是利用超缓凝混凝土的特殊性能,采用高精度系列全套管钻机按专门工艺成孔、成桩的一种特殊桩型,通过桩与桩之间的咬合连接,可形成挡土截水的连续排桩围护结构或地下防渗墙。
全套管钻孔咬合桩施工工艺的关键技术在与先施工桩身混凝土凝结时间要长,3d强度要低,以保证能被后施工桩的钻机套管下沉时切割,同时混凝土的28d强度能达到设计强度等级,因此混凝土能否满足设计与施工要求是该工艺成功的关键之一。这种切割法属于软切割,不会产生施工缝,能起到完全的止水作用。
软切割方式的全套管钻孔咬合桩特点如下:
①采用全套管钻机,在成孔成桩过程中始终有超前钢套管护壁,所以无需泥浆护壁,无须排放泥浆,近于干法成孔;机械设备噪音低,大大减小工程施工时对环境的污染。②对沉降及变位容易控制,能紧邻相近的建筑物和地下管线施工。③能有效的防止孔内流砂、涌泥、并可嵌岩,成桩品质高。④能起到完全的止水作用。⑤混凝土强度可按设计要求提高,可靠性高。⑥全套管的护孔方式使第二序列施工的桩在已有的第一序列的两桩间实施切割咬合,能保证桩间紧密咬合,混凝土终凝出现咬合之后,成为无缝的连续“桩墙”,形成良好的整体连续结构。
软切割钻孔咬合桩与常规的深基坑围护结构形式相比,造价较地下连续墙或加止水措施的钻孔桩低,与加止水措施的挖孔桩造价相当;但钻孔咬合桩垂直精度高,各桩间咬合防水效果好,并且可保证无塌孔、振动小,易于控制桩身质量,保证安全,减小对周边环境的影响。
软切割钻孔咬合桩与地下连续墙功能基本相同,且优于地下连续墙:①采用钢筋混凝土桩和素混凝土桩间隔布置的排列方式可降低配筋率;②钻孔咬合桩是连续施工的,桩间不存在施工缝,抗渗能力更强,而地下连续墙分幅接头处的施工缝往往是防渗的薄弱环节;③施工灵活,钻孔咬合桩施工时可根据需要转折变线,更适合于施工平面多变的几何图形或呈各种弧形的基坑。
3软土地基五种常见挡土围护结构技术特性比较
五种挡土围护结构技术特性比较如表所示。
对比表明在软土地区五种常见的挡土围护结构,全套钻孔咬合桩的综合技术特性显优。
参考文献:
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A 文章编号:
引言
近年来,由于我国城市化进程发展迅速,城市人口急剧增加,所以,城市的建筑空间则显得越来越狭小。为了有效利用有限的土地资源,我国高层建筑物的数量也在逐年增加,而地下空间的利用也在逐年发挥着重要的作用。特别是近几年我国城市建设进入了高速发展时期,各种地下工程的建设更是对基坑工程的设计和施工要求越来越高。基坑工程是基础工程施工中的重要组成之一,而填海地质上的深基坑施工技术更是涉及地质学、土力学等多个学科的综合技术。因为填海地质条件复杂,深基坑开挖的环境效应会出现许多问题,这就给深基坑的支护方式提出了更高的要求。本文以深圳某围护工程为例,深入分析了填海地质上深基坑的施工方法,为经济合理、安全环保地开展深基坑施工技术奠定了基础。
1.深基坑施工
1.1深基坑的特点
深基坑工程是土力学基础工程中的传统课题,涉及技术多、综合性强。在设计和施工中,要深入了解深基坑的特点,不仅要注意基坑本身的安全与稳定,还要保证基坑开挖过程中周边建筑物、道路、地下管网等设施不受影响。而深基坑的主要特点体现在以下几个方面:首先,基坑开挖的深度较大,周边环境复杂敏感;其次,填海地质条件十分复杂,地面以下普遍分布深厚的海积淤泥和填砂层;最后,深基坑工期较长,在施工过程中,可能要多次经历降雨、振动、杂物堆载等不利条件的影响,这就导致其施工突发事件增多,安全性降低。
1.2工程概况
拟建场地原始地貌为海域和滨海鱼塘,地面以下普遍分布深厚的海积淤泥,根据建设的要求,场地正在进行填海和软基处理工程施工。基坑平均宽度60m,最宽处125m,基坑面积为约5.7万m2,开挖深度为12.8m~16.9m。工程场地范围内地质比较复杂,分布的主要地层有人工填土、第四系全新统海相沉积层、含有机质中粗砂、第四系晚更新统冲洪积粘土、第四系残积粉质粘土。水文地质条件有海堤和周边围堰、软土及粘性土隔水层、下部残积土隔水层和砂层透水层。
1.3深基坑支护方式简述
由于深基坑周围环境和不同工程地质、水文条件各异,深基坑常见的支护方式主要有以下几个方面:第一是排桩支护,是指由呈队列式间隔布置的钢筋混凝土人工挖孔桩、钻孔灌桩、沉管灌注桩、打入预应力管桩等组成的挡土结构。第二是地下连续墙支护,是指在地下挖一道狭长的深坑,在坑内吊放入钢筋笼,然后灌注混凝土,筑成一道钢筋混凝土墙形成的挡土结构。第三是土钉墙及复合土钉墙支护,是指将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固,边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。最后是钻孔咬合桩支护,是指利用超缓凝混凝土的性能和高精度全套管钻机,通过特殊的工艺成孔、成桩的一种桩型。该工程中采用咬合桩+锚索或支撑的支护方案,从而达到挡土和截水的作用。
2.填海地质上深基坑施工方法
2.1咬合桩施工
咬合桩是指采用机械磨孔、套管下压、套管内抓斗取土,在桩与桩之间相互咬合排列的基坑围护结构形式。其排列方式一般为一个素混凝土桩和一个钢筋混凝土桩间隔布置。如图1所示。咬合桩采用套管钻机施工,桩施工分成两序,一序桩采用缓凝混凝土灌注,缓凝时间控制在初凝60小时,终凝时间70小时,混凝土等级为C25。二序桩在相邻的一序桩施工之后初凝之前进行,混凝土等级为C30。其主要施工步骤为:首先,平整场地,放坡开挖基槽至设计施工面标高,测量放线,确定咬合桩施工坐标。其次,施工导槽,为咬合桩施工作准备,咬合桩成孔至设计标高,质量检查与验收后,吊放钢筋笼,灌筑混凝土。最后,按“先素后荤”的顺序施工咬合桩,素桩采用缓凝砼,不配筋,荤桩在素桩初凝前用套管成孔。
图1.咬合桩平面示意图
2.2 锚碇、锚索施工
锚碇施工时,首先要开挖预压砂、锚碇板预制和吊装。施工时,开挖的宽度和坡度均须符合设计要求,并保持边坡稳定;锚碇板采用二十五吨汽车起重机进行吊装,吊装时人工配合起重机对锚碇板进行对中、定位。其次,制作和安装锚索,共分为下料、除锈防腐、安装三个步骤。最后,回填预压砂和张拉锁定。在锚索上方和锚碇后侧位置,按设计要求进行回填砂,在回填预压砂密实度达到设计要求、锚垫板和锚具已安装、相应张拉设备配套标定后,即可进行锚碇的张拉,锚碇抗拔力设计值为360KN,锁定荷载为250 KN,采取分两次张拉后锁定。锚索施工时,分为测量放线、造孔、制作和安装锚索、灌浆、张拉和锁定几个步骤;锚索钻孔机械的选用、钻孔速度的控制、锚索防腐处理、灌浆和张拉控制是锚索施工关键。
2.3降水施工
降水施工时,首先要钻孔成孔并安装钢筋笼,把长螺旋钻孔机在测量定位好的点位上放平稳,使钻杆垂直,对准桩位钻进至设计深度后空钻清底。钻孔成孔以后,把制作好经验收合格的钢筋笼进行吊装。接着要填滤料,滤料沿井孔四周均匀地填入,并要保持连续,将泥浆挤出井孔。填滤料过程中,要随时测定滤料填入高度,当填入量与理论计算量不符时,要立即查找原因并及时解决。最后要洗井,在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机,先进行空压机抽水,待井能出水后提出钻杆再利用活塞洗井。
2.4土方开挖
土方开挖是土和岩石进行松动、破碎、挖掘并运出的工程。其开挖方式有全面开挖、分部位开挖、分层开挖和分段开挖等。该工程采用分层分段开挖的形式。分层的厚度按锚索的位置确定,每层土方开挖至锚索标贯以下0.5m;采用分段跳槽开挖,分段顺序根据锚索施工情况而定,每段距离一般为50m左右。土方开挖必须在钢腰梁安装完成、锚索锁后才能进行;挖土采用履带式单斗反铲挖掘机,运土采用自卸汽车,场内土方转运用装载机。
2.5施工监测
为了避免周围已有建筑物、市政设施、地下管线等受到损坏和干扰,需要进深基坑施工进行监测,以保证基坑工程的安全[3]。监测主要内容为桩顶位移、桩身应力、测斜、支撑、锚碇及地面沉降等。该工程通过信息化施工,监测小组与驻地监理、设计等各方建立良性的互动关系,积极进行资料的交流和信息的反馈,进而优化设计,调整方案,最终保证工程的顺利进行。
3.填海地质上深基坑工程变形的影响因素
影响基坑变形的因素众多,目前总结出来的因素大致可以分为三类,分别是:自然水文地质因素、设计因素和施工因素[4]。自然水文地质因素中,土体物理性质如压缩模量、泊松比、重度和粘聚力都会影响基坑变形,而水文环境如地下水的水位、降水等容易造成流砂和边坡失稳;设计因素包括围护结构刚度、入土深度、支撑刚度和位置、支撑预应力等;施工因素包括时空效应、开挖方式等。掌握了基坑变形的影响因素,制定相应的解决措施,可以有效防止基坑施工的变形移位。
4.结语
为了更好地适应工程建设的快速发展,深基坑施工技术需要不断地改良、优化,而填海地质上的深基坑施工技术更是基坑施工技术良好应用的体现。本文总结已有成功经验,以具体案例分别从基坑支护方案优化选择、施工工艺的改进、现代化信息技术的综合应用等方面对深基坑的施工技术进行了优化。以达到深基坑施工中环保高效、经济安全的工程建设要求,为我国现代化工程建设提供指导。
参考文献
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[2]杨志银,张俊.深圳地区深基坑支护技术的发展和应用[J].岩石力学与工程学报.2006(10):3378-3380
[3]孙军利,马茂军.临海复杂地质条件下超大深基坑的支护设计与施工[J].建筑施工.2012(3):174-175
[4]高文华,杨林德,沈蒲生.软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析.土木工程学报,2001(5):95-99
Abstract: the metro project is the largest city in the history of the investment in infrastructure projects, hangzhou has been listed as one of the "ten key projects" and cities point engineering projects. Testing for the opening of the subway engineering marks from "work" planning demonstratable stages to formal "implementing construction" stage, and it was a 20 years of big cross and realize "subway dream" turning point.
Key words: the subway engineering; Structure leakage; Construction technology
中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:
引言:
杭州地铁试验段工程为弄清软土和粉土条件下进行大规模施工积累施工和管理经验。一般试验段选择在具有地质代表性、拆迁少,易实施的地段,或影响工期的关键节点。而杭州市地铁试验段某站地质条件复杂、交通繁忙、动迁量大,具有市区施工的代表性。同时,围护结构采用新型的钻孔咬合桩工艺,值得很好总结。
该车站横跨城市主干道,交通繁忙,只能倒边施工;穿越新开河,不能断流。车站范围还涉及桥梁的撤除和复建;用地性质复杂,集体土地和国有土地混杂其间,企业包括国有、集体和合资等,有住宅、商铺,须拆迁18000平方米,动迁难度大;建设单位涉及钱江新城指挥部、市河道指挥部、上城区农居中心等4家单位,协调难度大;管线种类多,数量达25条,有的埋深达6米,管径1200mm,管线保护和迁改难度大。
1 地铁工程施工技术难点
1.1 基坑深
由于要穿越新开河,车站又要贯通,车站的底板埋深-18米,桩长达33~35米。
1.2 施工工序多
车站工程涉及钻孔咬合桩、SMW工法桩、旋喷搅拌桩加固、截流围堰、基坑开挖与结构施工等多道工序,工序间相互穿插和制约,项目管理难度高。
1.3 钻孔咬合灌注桩施工
钻孔咬合灌注桩在国内属于新工艺,施工设备少,可施工25米以上桩长的更少。灌注桩缓凝和垂直度的监测与控制以确保止水是难点之一。
1.4 周边建筑物保护
基坑附近3.5米处有一幢9层简易框架楼房,有50多户居民,夯扩短桩长仅6-7米。椐测量,现已发生位移。按常规采用旋喷桩加固保护。
1.5 交通组织
采用倒边施工的方案,必须确保军便梁或排桩能够承受重载车辆不间断的通行,而不影响基坑开挖安全及保证道路不沉陷。
1.6 基坑施工降水
根据水文资料,有潜水层和承压水。基坑井点降水方法是保证基坑开挖安全的关键。
1.7 河流围堰
新开河具有城市排洪和景观功能,不能断流。施工时围堰加Φ1000泄洪管,以保证泄洪要求。但是在围堰上实施钻孔咬合桩存在一定的技术问题。
2.钻孔咬合灌注桩施工
钻孔咬合桩是一种新型的围护结构,由于其桩心相互咬合,解决了传统排桩相切时防水效果差的问题。该工艺最近已经在深圳地铁和南京地铁等工程中得到应用,也用于杭州市新城暗挖隧道的围护结构中。该工艺具有以下优点:防水效果好;成孔垂直精度高;套管护壁,干孔作业,无泥浆、无冲击、无振动、无噪声,能安全文明施工;投资相对节省。
2.1 车站设计方案切实可行,但实施难度大
车站(中间站)设计方案横跨城市主干道,下穿新开河, 地下双层贯通,有6个出入口。虽然工程难度和投资增加许多,但是从城市发展和吸引客流的长远来看是值得的。
2.2 车站设计的平面布置及出入口的位置还有优化和改进的余地
设计人员一定要多次深入现场踏勘,比如9层楼房的保护问题(无论是拆除还是旋喷桩保护)涉及资金上千万元。
钻孔咬合灌注桩有其许多优点,但是桩长超过25米由于可选液压钻机稀少,严重影响工期。应该与地下连续墙方案进行综合技术经济比选。但是在桩长在18米左右的围护结构具有一定的优势。现在据报道,SMW桩工法已用于地铁工程而且达到-16米的记录。因此,同样值得方案比选。
2.4 实施性施工组织设计非常重要
建议对工程重点和难点要进行专题研究论证,确保工程质量和安全。同时要考虑许多不确定因素对工期的影响,优化工序组合,进行动态管理。
3、地铁车站结构防渗漏监控
针对地铁车站结构防渗漏问题,我们认为需从以下几方面进行控制
3.1设计
3.1.1在设计阶段应检查强制性规范的执行情况。建筑设计方面应检查车站防水等级、防水措施、诱导缝留设距离是否符合防水规范要求;建筑材料的选用是否充分考虑了防水抗渗要求。
3.1.2结构设计方面要注意结构中的突变部位,应验算其刚度是否满足防开裂要求。设计时尽量避免出现结构突变。
3.2防水结构
3.2.1主体围护结构防水主体围护结构(地下连续墙)的质量直接影响内衬结构的自防水效果。而每幅地下连续墙的接缝是其薄弱环节,为保证接缝质量,必须检查邻幅槽壁的清刷工作,经反复清刷后的刷壁器上无结块泥团;混凝土浇筑时槽内泥浆比重应控制在设计和规范允许范围,同时必须保证混凝土具有较好的和易性;混凝土浇筑时要求连续紧凑,以避免由于浇注间隔时间过长而产生夹泥现象。
3.2.2主体结构自防水
(1)模板安装直接影响混凝土的质量。如横向诱导缝的模板,在中埋式止水带和预留钢筋安装后,模板被分成数块,上面还有大量的孔眼,地下连续墙面凹凸不平等情况,若处理不好就会产生渗漏。施工缝端头模板安装是防水的重点部位,施工前必须采取有针对性的防范措施,施工中检查侧模固定时是否损坏了止水带。
(2)内衬墙施工前,应要求施工方对围护墙的渗漏点进行全面处理:凿除墙体带泥表面,特别应清除嵌入地下连续墙钢筋笼上的泥土。
(3)防水混凝土除采用适量的磨细粉煤灰外,尚需加入具有补偿收缩功能的特密斯(TMS)复合防水剂。施工中应通过限制用水量,控制坍落度,混凝土凝结后使用塑料薄膜覆盖,结构顶板采取浸水养护等方法来保证结构自防水的效果。
(4)对一些特殊部位,如施工期间顶板和中板留有的大开孔,为了防止大开孔处顶板混凝土的开裂,使用了钢纤维混凝土。
3.2.4施工缝的防水
(1)水平纵向施工缝使用镀锌止水钢板,若处理不当将是防渗水的薄弱环节。因此要求在焊接止水钢板时要保证严密;浇筑混凝土面应控制在止水带高度的一半;绑扎竖向钢筋前必须凿毛表面,封侧模前应将墙体下部的杂物清理干净,浇筑混凝土前先浇水湿润,并在其交接表面铺设一层水泥砂浆。
(2)横向施工缝的防水使用中埋式止水带和遇水膨胀橡胶腻子止水条两道防线。3.2.5沉降缝的防水
该缝设置在与主体结构相连的出入口处,工程中使用外贴式止水带、可注浆型中埋式止水带和内装可卸式止水装置。外贴式止水带的要求与诱导缝处理相同,可注浆型中埋式止水带应注意必须在结构沉降达到稳定后,再进行注浆处理。对内装可卸式止水装置的预埋件安装,应检查螺母与预埋件铁板焊接的严密性,以及防锈处理是否到位,内装可卸式止水槽内的排水管是否预留好。
3.2.6出入口围护结构与主体围护结构的防水
主体围护结构(地下连续墙)与出入口围护结构(SMW工法)交接部位是防水最薄弱的环节,一般可通过注浆处理和采用高压旋喷桩处理两种形式。当基坑深度较浅,若为砂性土时,可采取注浆处理;较深时应采用高压旋喷桩的方式处理,其止水效果较好。
3.3结构顶板附加防水
顶板结构表面在混凝土达到强度后,需做低膜量聚氨酯防水涂料,因此要对基层的低凹部位,使用聚合物防水水泥砂浆修补平整,转角部位做到圆顺,阳角应打磨其尖角,并采取必要的加强措施。保持基面干燥清洁,均匀交错涂刷防水涂料。重点控制诱导缝、施工缝、平面与垂直面交接部位、顶板上有突出构筑物及预留孔洞部位等。
结语:地铁车站工程防渗抗漏是一项系统工程,涉及建设、施工、设计、监理、材料供应等单位。而监理作为其中重要的一个环节,除首先自身需全面了解渗漏原因,掌握抗渗堵漏的方法外,还应严格把好各道工序的质量关,落实到施工过程监督管理中,并积极参与协调,使各方配合密切,共同创造出优质的地下车站工程来。
参考文献:
[1] 刘建国.套管钻机钻孔咬合桩设计与施工.地铁与轻轨.2001(3), 2-4
[2] 中华人民共和国国家标准,GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范【S】-1999
[3] 莫庭斌,邱小佩;广州地铁1~#线混凝土渗漏原因及治理[J];中国建筑防水;1999年02期
1 工程概述
明挖地铁车站的基坑工程主要由基坑围护结构、基坑内支撑系统、基坑降水等组成。围护结构和内支撑施工控制的好坏直接影响基坑的安全稳定,常见的基坑失稳、管涌等安全事故的发生多数都与围护结构和内支撑有关。某地铁车站设计采用明挖顺作法施工,全长259.6m,宽18.9m,顶板覆土埋深约5.0m,明挖基坑开挖深度达18m,围护结构采用φ1000@750钻孔咬合灌注桩,插入比约为1∶0.8。该车站由于受房屋拆迁和交通疏解的影响不能全面开工,为确保工期不受影响,设临时封堵墙(咬合桩墙)将车站分为东、西两区,先进行东区基坑开挖和主体结构施工。在东区基坑开挖过程中先后两次发生基坑内涌水涌砂现象,不同程度地对周边环境和车站基坑安全造成了一定的影响,经过及时采取措施没有造成较大损失和影响,通过对这个实例的分析总结,提出一些预防措施和技术对策。
0 引言
旋喷桩内插型钢作为基坑围护结构不仅止水性好而且构造简单,型钢的插入深度一般小于旋喷桩深度,施工速度快,型钢可拔出进行回收重复使用,最重要的是施工机具可适应狭小空间作业,可避免管线等构筑物切改引起的费用,成本较低。
1.旋喷水泥土配合比的确定
用水泥作固化剂时,水泥与水反应生成水化生成物,再与粘土矿物反应,从而胶结了粘土颗粒形成强度较高的水泥土。需要对拟加固原状软土的含水量、渗透性、土质成分、粒径、级配、有机质含量等进行调查分析和相应的室内试验,再针对作相应的加固配比参数、施工工艺方式设计,从而使水泥土加固能发挥最大效用。结合拟加固土体的含水量进行具体分析,确定合理的浆液含水量。
2.入土深度的确定
旋喷桩内插型钢工法由型钢和旋喷水泥桩共同组成,需要确实两部分入土深度:一是型钢的入土深度,另一是旋喷桩的入土深度。型钢的入土深度应根据墙体的内力、变形控制条件以及基坑抗隆起等的稳定性综合分析确定;水泥土旋喷桩的入土深度主要依据水力条件确定。为了基坑施工结束后型钢能顺利回收,一般型钢的入土深度比旋喷桩的入土深度小一些,经验是500mm~1000mm。
1)型钢入土深度的确定
型钢的入土深度主要由基坑整体稳定性、抗隆起稳定性和抗倾覆稳定性综合确定,H型钢尚应满足围护墙内力、变形的计算要求及考虑地下结构施工完成后型钢能顺利拔出。根据工程经验,基坑整体稳定性、抗隆起稳定性和抗滑移稳定性验算中,往往基坑抗隆起稳定性常成为控制条件。因此,型钢的入土深度 应重点考虑抗隆起稳定性验算。
2)旋喷桩入土深度的确定
沿海软土地区或者地下水位较高的地区,在基坑开挖过程中极易在渗流力的作用下产生土体的渗透破坏,即当地下水的向上渗流力大于上覆土的有效重度时,土粒会处于浮动状态,产生渗流失稳现象。所以旋喷水泥土桩的入土深度 主要通过水力条件确定,包括防止管涌、防止底鼓和考虑降水对周围环境的影响等三方面的内容一般可依据 条件初步确定旋喷水泥土桩入土深度,再综合上述三个方面的水力条件加以校验和调整。
3截面形式及组合刚度
1)截面形式的确定
旋喷桩内插型钢挡墙截面形式基本上是单排型钢布置方式,有时根据实际情况需要旋喷桩会做成双排以进行防水,仅在其中一排内插型钢起主要受力作用。工程上按型钢在旋喷桩截面中的位置分为两类形式:全位和半位,如图1所示。
图1 旋喷桩内插型钢截面布置形式示意图
“全位”截面形式即型钢在旋喷桩中全截面布置,全面承担荷载,具有结构对称、整体刚度大、抗弯能力强等特点,但钢材耗费量较大。按受力单元承担荷载的大小,全位形式主要用于侧压较大且水泥土抗剪强度较低的情形,半位形式能较大限度的发挥水泥土的刚度贡献,减少用钢量。
“半位”截面形式将型钢布置在旋喷桩受拉区,充分利用两种材料的特性,即型钢的抗拉性和水泥土的抗压性,以提高桩墙的弯曲抗拉性能,同时水泥土部分参与抵抗变形的贡献较大,受力较为合理。但这种组合形式缺乏实验数据及理论分析,目前应用的较少。
旋喷桩内插型钢挡墙截面的尺寸主要取决于其承载力和刚度。这种组合刚度的大小由两种材料的截面布置决定。旋喷桩内插型钢水泥土墙截面设计主要是确定墙体厚度、型钢截面和型钢间距。
值得说明的是,廖少明等曾对荤素咬合桩的抗弯性能进行了研究,认为在咬合桩设计的时候需要考虑素桩对咬合桩挡墙抗弯性能的贡献。在旋喷桩内插型钢围护墙工作阶段,素桩在未现裂缝的情况下,素桩承担了相当比率的弯矩,其分担作用明显,设计时有必要考虑其作用。素桩的开裂情况是影响咬合桩截面抗弯刚度变化的主要原因。在荤素桩二者协调变形阶段,素桩的存在加大了受压区的面积,随素桩开裂情况变化而不同的咬合桩临界弯矩承载力也不同,素桩对整个围护结构的提高有很大的作用。
旋喷桩内插型钢工法所筑成的挡墙结构是由型钢和水泥同组成,挡墙中的水泥土除了需满足水力条件外,尚必须保证它有足够的强度,特别是型钢之间非加筋区部位的那部分水泥土。因为水泥土的抗拉强度很小,所以应避免水泥土处于弯曲应力状态,这就要求型钢间距不能过大,保证水泥土的强度由受剪,受压控制。
2)组合刚度的计算
在挡墙正常工作状态下,水泥土的刚度贡献不能忽视,尤其显著的是水泥土的附加刚度效果。因此,只考虑内插H型钢的单独承载,水泥土作为强度储备的挡墙设计思想是保守的,不能达到优化设计的目的。
旋喷桩内插型钢墙从受力特征角度可以分为三个工作阶段:1)弹性共同作用阶段。其特征主要表现为:水泥土开裂前,型钢水泥土组合结构基本处于弹性工作状态,组合刚度即为型钢材和水泥土刚度之和;2)非线性共同作用阶段。水泥土开裂初期,两材料之间发生微量黏结滑移,组合结构的挠度增大,但组合结构的刚度下降速率较慢;3)型钢单独工作阶段。随着荷载的增加,水泥土开裂深度越来越大,新的裂缝不断产生,组合结构挠度增长较快,水泥土的作用已不明显,可以认为只有型钢单独起作用。
旋喷桩内插型钢挡墙通过H型钢和水泥土两种材料的粘结作用工作,其受力变形机理相当复杂,尤其是型钢需拔出时减摩剂的介入使二者的共同作用更为复杂。不同插入方式的组合梁所表现的水泥土刚度贡献程度也有所差异,其中二插一形式最大,三插二次之,满插最小,这与单根H型钢周围的水泥土体积多少有关,从而影响其对型钢的约束作用。
4.型钢抗拔验算
旋喷桩内插型钢中型钢、水泥土、减摩剂三者之间的粘结、滑移关系非常复杂。一般认为:若不考虑减摩剂的影响,型钢―水泥土间的粘结作用由三部分组成:水泥土中水泥胶体与型钢表面的化学胶结力;若考虑型钢回收,则可达到节约钢材和有效降低工程成本的目的,而为确保型钢的回收,旋喷桩内插型钢工法设计时,需进行型钢抗拔验算。即从较完好地回收型钢出发,求型钢埋入旋喷水泥桩中的深度。
关键词: 水平旋喷桩技术;优化施工;地铁
Key words: construction technology of Horizontal Rotary Jet;optimizing construction;subway
中图分类号:[U25] 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)04-0081-02
0 引言
水平旋喷桩施工技术在近年来的国内施工中得到了大量的应用,如在深圳地铁大~科区间的运用,在北京地下热力管线施工中的应用,都取得良好的效果。这是由于柱体的相互咬合,隧道将处于形成的旋喷拱棚的保护之下,这样隧道内的土方开挖就能安全地通过含水砂层和软弱松散土质,能较有效地控制地面沉降,确保管线、构筑物及道路交通安全。
但是水平旋喷桩也有其缺陷,如抗剪切能力弱等。本文通过实际施工过程中的经验总结,提出优化的水平旋喷桩施工技术,并将其实际应用到青岛地铁某段中,取得了不错的效果。
1 工程概况
保儿站~河西站区间隧道富水VI级围岩起始里程为K15+838.35(河西站南端起点里程),左线终点里程K15+655,全长183.35米,右线终点里程K15+672.07,全长165.19米。左右线单洞单线平行布设,中心线间距13m,开挖高度6.64m、宽度6.34m,埋深8.15~13.1m,进洞后呈27‰下坡。隧道场内地质主要以人工填土层、粘土层、中~粗砂层、碎石土层、粗粒花岗岩、细粒花岗岩、构造岩组成。本段区间隧道主要穿越第四系砂层、粘土层及强~中风化岩层,其中第四系松散土层自稳能力差,尤其是饱和砂土、砾砂及碎石土地层易坍塌,发生突水。场区松散岩土类孔隙水,主要分布于剥蚀堆积斜坡及侵蚀堆积一级阶地地貌单元。主要含水层砂土层、砾砂层及碎石土层,为第四系潜水~微承压水。
在区间隧道的大跨线位置为隔水层,厚度约1.5米左右,隔水层以上为透水性非常好的中到粗砂层,也是地下水的主要赋存水层,有明水成股流出;隔水层以下为含泥较重的粗砂~砾砂~碎石土地层,水的渗透系数较小,但是存在明水渗流。由于旋喷桩的支护和阻挡作用,水基本为清水,未出现流沙。
2 水平旋喷桩原理及技术特点
2.1 原理 在施工时,采用钻喷一体水平钻机打设水平孔,钻进至设计深度后,在缓慢旋转拨出钻杆的同时,通过高压泵以25~35MPa的压力,把配制好的浆液(一般为水泥浆)通过高压管道和钻杆,输送至喷嘴,借助浆液冲出喷嘴时强大的冲击力压力和速度切削土层,使浆液与遭受切割和破坏的土体形成混合体;当钻杆以恒定的自转和外拔速度向外拔出时,使钻成的水平孔周围一定范围内的土体与浆液充分搅拌、混合,形成直径均匀的桩体。因为浆液已经与切割的地层形成较为均匀的混合桩体,浆液凝固后便形成具有一定强度的桩体(与被切割的地层有关,砂层强度可达到10Mpa)。
图1为水平旋喷桩施工工艺流程图。
2.2 技术特点
①强度高:浆液在超高压和高速的情况冲出喷嘴,且钻杆不停的在旋转和外拔,使浆液与土体充分混合形成桩体,从而形成一种类似混凝土的固结体,沿隧道纵向很好的起到混凝土梁的作用。
②均匀性:浆液的喷出压力是基本不变的,且钻杆的自转和外拔速度也是恒定的,因此可以确保成桩直径的均匀性。
3 第一环旋喷桩施工方案
为确保隧道开挖安全,并控制地表沉降,采用止水帷幕水平旋喷桩作为施工方案,为了达到止水帷幕的作用,我们沿隧道开挖轮廓线形成一圈旋喷桩套拱。具体做法为:旋喷桩径700mm,沿隧道环向布置间距为400mm,环向搭接300mm;在开挖掌子面布设断面旋喷桩时,按照间距1×1m梅花型,根据沿纵向的深度不同,其桩径采取差别桩径:端头桩径达到1200mm,长度为3m,其他部位桩径控制在400mm左右。这样可以阻挡掌子面正前方来水,保证端头能够封闭;其他位置旋喷桩,仅起改良掌子面地层的作用。
考虑到每环旋喷桩的打设精度,每次施做长度控制在15m以内,施工完成后,开挖预留3m不施工,作为下一个注浆加固段的注浆岩盘。为了保证环向旋喷桩打设的精度,方便旋喷钻机摆设,隧道开挖时,设置加大段,即每个旋喷加固段开始的前5m范围内,隧道开挖时径向扩挖30cm。
4 隧道水平旋喷桩施工方案优化
鉴于水平旋喷桩桩间咬合的效果不理想,但能够很好的确保隧道开挖安全,控制地表及建筑物的沉降。考虑到本段隧道的地面环境复杂的事实,水平旋喷桩有非常明显的控制沉降和防止隧道坍塌的优势,为此制定了以“环向水平旋喷桩+砂层断面注浆加固”为核心思想的施工方案,配合使用超前小导管注浆弥补旋喷桩不能咬合的缺陷,开挖后背后回填注浆及时跟进,增加洞外井点降水以改善洞内开挖人员的作业环境。
施工方案:
①水平旋喷桩沿隧道周边的打设范围为拱部+边墙;根据第一环水平旋喷桩施工经验,水平旋喷桩环向间距仍为400mm,旋喷桩径为700mm,理论上环向搭接300mm;
②根据开挖情况,上台阶拱脚处为含水砂层和透水性差的含泥碎石层的结合,两侧拱脚每小时有接近20m3的渗水流出,水量较大,在开挖时容易形成空洞,存在施工风险,因此在拱脚地下水赋存区域,在外侧增设五根桩,局部形成双排咬合;
③为更好的控制沉降,在两侧拱脚处,沿隧道轴线方向各打设一根桩Φ700桩,作为拱架安装基座,起到防沉降作用。
根据第一环经验,再加上右线第二环超前支护水平旋喷桩是由我单位自己组织设备和人员施工,仍先打设15m,摸索经验总结后,逐渐将打设长度加长至20m或25m。
为了使旋喷桩在隧道四周形成有效支护,沿径向向隧道外侧按照一定的角度打设旋喷桩,所以每段旋喷桩的前面3~5米大部分在开挖的过程中被破除,而后面3~5米则远离了开挖轮廓线,除不能很好的控制超挖外,还可能存在桩间间距分离过大、不能形成支护套拱的现象,特采取水平旋喷桩循环搭接3m方式解决。
由于旋喷桩由隧道内向隧道外打设,为沿隧道径向外插,角度不宜控制,目前采取水平和竖直两个方向的角度进行控制,如图2所示,根据设备实际情况,为减少旋喷桩的破除量,尽可能的靠近初支轮面;根据不同的桩长确定旋喷桩终钻轮廓线,选择合适的角度,保证被破除的部分旋喷桩能与上一循环相互搭接,使旋喷桩末端离开开挖轮廓线的距离尽可能小。利用桩的环向间距在起钻点轮廓线上定出桩位,然后径向在终钻轮廓线上定出终钻桩位,这样可以分界出水平和竖直两个方向的偏移尺寸x,y值,则水平角度α=x/L;竖直角度β=y/L,再减掉或者加上隧道本身纵坡或者平面角度。
施工时,由于角度难以控制,一般以钻机长度为基准,根据水平及竖直的外插角度,计算出钻机头较钻机尾的水平及竖直方向的偏移量来控制钻机角度。钻进过程中角度的控制目前仅靠钻机固定牢固和钻杆的刚度来保证。
剩余区间隧道由全断面VI级围岩逐渐过渡至中风化围岩地层,部分区段为上软下硬地层。而地下水主要赋存在VI级围岩的中粗砂层、砾砂层及碎石土层中,为了保证止水效果,随着开挖的不断前进,要求旋喷桩纵向打入中风化层的深度不小于1.0m,区间隧道进入中风化地层断面部分,水平旋喷桩可停止打设,即由隧道仰拱至拱顶,逐渐减少,直到全断面进入岩层。
5 小结
止水帷幕水平旋喷桩作为新工艺、新技术,利用已自行开发成功“钻喷一体机”及其全套配套设备,能够确保成桩效果,但是不能形成止水帷幕,但在软弱地层中的综合效果优越于超前管棚和超前注浆,适用于下穿围岩差等要求严格的暗挖工程。
作为新兴的工艺和技术,水平旋喷桩有非常明显的优势和发展前景,但仍然有很多需要改进和提高的地方,归纳如下几个方面:①目前水平旋喷桩钻机设备仍处于开发阶段,仍需要在使用过程中,总结经验教训,对设备进行不断改进和优化,降低设备的故障率。②鉴于目前水平旋喷桩不能很好达到止水帷幕的效果,有必要根据不同的地层和条件,采取一些辅助措施弥补旋喷桩的不足,如桩间小导管或者超前注浆等措施。
参考文献:
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基坑渗漏是基坑止水帷幕施工中常见的一种施工缺陷,基坑止水帷幕无论采用深层搅拌桩,还是采用高压旋喷桩,均存在此类问题,故有“十坑九漏”之说。天津市地处沿海地下水极为丰富,基坑开挖越深,止水帷幕承受的水压越大,对基坑围护止水方案设计、施工质量要求都很高。基坑围护一旦出现渗漏,不仅影响地下室土建施工,而且还会给周边环境造成破坏,引发管线变形破坏,道路、建(构)筑物坍塌等灾难,危害性很大。根据止水帷幕渗漏情况,分析产生渗漏的原因,提出正确的治理措施,才能保证正常施工的进行。
天津市河西区某大型商业体,基坑开挖深度12.6米,基坑面积6.4万平方米,围护主体使用ф800灌注桩挡土,ф850双排深层搅拌桩、SMW工法(搅拌桩ф850、H型钢700×3000×130×24)止水,六道水平混凝土内支撑,由于一步土方开挖和帽梁施工对搅拌桩有轻微扰动,及排水沟处置不当。基坑开挖时发生渗漏,泥沙与水俱下。根据地质报告及周边情况对渗漏进行了分析。
1 深基坑止水帷幕渗漏的原因
基坑围护止水帷幕渗漏情况较复杂,必须对渗漏类型进行划分,分别治理。通过多个基坑施工实践,笔者认为根据渗漏深度位置的不同,可分为基坑开挖面以上渗漏(俗称:明漏),和基坑开挖面以下渗漏(俗称:暗漏)两种情况;根据所用的材料不同,又可分为钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种。本工程基坑渗漏两种情况都存在。
一般基坑渗漏有三种情况:
1.1 基坑底部有较大水压力的滞水层
止水帷幕深度位于滞水层但又没有完全将此层封闭,基坑开挖后等于地基卸载,土体中的压力减少,坑底的大口井、工具柱桩、支护钢筋混凝土灌注桩等薄弱部位均有可能产生管涌和流砂,处理不当还会造成坑底隆起,甚至危及周围地下管线和建筑物的安全。
1.2 非地下潜水水源对止水帷幕的破坏
地下管道渗漏、距离河道较近、降雨过多造成土体含水量过大,土体颗粒悬浮流动,使围护结构受主动土压力增大,由此引发因围护结构变形量过大造成止水帷幕断裂,从而产生渗漏,如果水量过大,还有可能引发基坑工程事故。
1.3 其它破坏原因
随着基坑开挖深度的不同,围护结构所受的土水压力也发生了一定的变化,一些未被发现的深层搅拌水泥加固土成墙质量问题逐渐的体现出来,如成墙时相邻组之间相互没咬合上或咬合量较小、断浆后接缝不严或衔接量不够、搅拌不均匀带有杂物造成夹层或夹块、水泥加固土受地质中土的活性以及特殊地质的影响固结不好或没有固结等因素,均可造成止水帷幕渗漏。一般此种渗漏流量较小但夹带泥沙较多,由于时空效应,基坑局部土体形成流沙,处理不及时基坑外土体会形成较大的空洞,危及基坑及周围地下管线和建筑物的安全。
根基地勘报告本工程地下不存在有较大水压力的滞水层,但随着基坑的开挖地下管道的渗漏及周边土体含水量大且地下水位较高,造成从基坑顶部向基坑内渗水的情况,形成明漏,同时由于水泥搅拌桩成桩质量的不理想,从基坑中间部位发生渗漏,且局部渗漏的情况比较严重,已经形成暗漏;但通过观察,初期渗漏夹带泥沙较多,后期渗漏为清水,没有在地下形成较大空洞,没有对造成较大影响。
2 渗漏的治理
基坑开挖面以上围护结构堵漏时,由于采用的基坑围护结构形式不一样,所用的材料不同分为钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种,在堵漏施工时进行了分别治理。
2.1 钢筋混凝土缝隙渗漏
基坑开挖面以上,以钢筋混凝土材料为主体的围护结构,充分利用钢筋混凝土强度高、胶结性能良好的特性,进行堵漏。针对这类渗漏,我们采用的堵漏方案是:先疏后堵。即在渗漏处预埋导流水管,将渗漏出来的水疏导出去;然后在缝隙间使用瞬凝混凝土封堵,待混凝土达到一定强度后,最后封堵导流管。
2.1.1 堵漏材料
包括导流水管,瞬凝水泥,填充物。
2.1.2 堵漏施工工艺
堵漏工艺流程:
清除混凝土表面充填空洞安装钢筋网片固定导流管立模板拌制瞬凝混凝土封堵缝隙混凝土养护封堵导流管
(1)凿除渗漏部位钢筋混凝土缝隙表面的泥土和杂质,露出新鲜混凝土面。
(2)有时由于渗漏时间过长,缝隙中的泥沙已经流失,出现较大的空洞,可以使用旧棉絮或废旧布料塞填空洞。旧棉絮及废旧布料既可以阻止泥沙流失,又可以透水,也不像泥土那样容易被水分散流失。
(3)如果缝隙空间较大,可将混凝土中的钢筋凿出,焊上钢筋网片,或绑扎铁丝网片,以固定混凝土。
(4)在缝隙中合适的位置安放固定导流水管,导流水管要深入缝隙一定长度,也要露出封堵混凝土一定长度。
(5)如果缝隙较大,应在缝隙外立模板,以防止混凝土流失。
(6)使用瞬凝水泥拌制混凝土,封堵缝隙。封堵时要保持导流水管畅通,并将导流水管固定在封堵混凝土的中间。
(7)混凝土养护数小时,达到一定强度后,即可封堵导流管。
2.1.3 可能存在的缺陷及其解决方案
当渗漏水压力较大时,虽然渗漏点被堵住了,压力水又可能从其他薄弱部位突破出来。出现这种情况,应对其他被压力水突破的部位继续堵漏,为了避免这种情况没完没了地重复发生,再次堵漏时可以不封堵导流管,这时应当在导流管入口处增加过滤材料,如安装过滤网,过滤布等,以阻止地基土中流失过多的泥沙,形成新的空洞。
2.2 水泥土缝隙渗漏
基坑开挖面以上,以水泥土材料为主体的围护结构(SMW工法),基坑开挖后,出现局部渗漏。由于水泥土的强度低、胶结性能差,使用上述瞬凝混凝土加导流管堵漏法,堵漏难度较大。为此,我们在实践中探索出另一种疏堵结合的物理“膨胀材料堵漏法”,方法简单易行,效果较好。
2.2.1 堵漏材料
包括吸水膨胀材料,材料袋等。
2.2.2 堵漏施工工艺
堵漏工艺流程:
修挖渗漏缝隙材料准备充填缝隙空洞顶撑膨胀材料膨胀材料吸水膨胀
(1)修挖渗漏缝隙,修挖时有意识地把渗漏点挖成“里大外小”的洞隙,便于安装膨胀材料。
(2)根据经修挖的渗漏缝隙空间情况,把膨胀材料装入材料袋,在材料袋定向膨胀方向用美工刀划出几道口子,以便膨胀材料吸水膨胀。
(3)安装膨胀材料,膨胀材料要塞紧渗漏缝隙,不留空隙。
(4)膨胀材料需要数十分钟,甚至数小时吸水后物理膨胀,充盈缝隙,达到堵塞缝隙,阻止流沙流泥。
2.2.3 可能存在的缺陷及其解决方案
使用膨胀材料对缝隙进行堵塞,堵住缝隙后还会有少量的清水渗漏。堵住这类渗漏缝隙后,虽然可以防止流沙、流泥,以及管涌的发生,缓解渗漏,减轻基坑围护渗漏对周边环境的影响,但这一措施的缺陷是不能完全止水。使用这种堵漏措施之后,如果水压力明显降低,可以使用上述先疏后堵的堵漏方案,彻底封闭渗漏点,达到彻底止水的目的。
3 结论
深基坑止水帷幕出现渗漏的原因较多,搅拌桩成桩质量是否良好是止水帷幕是否成功的关键之一,成墙时相邻组之间相互没咬合上或咬合量较小、断浆后接缝不严或衔接量不够、搅拌不均匀带有杂物造成夹层或夹块造成渗漏比较普遍,在施工过程中应采取多搅、加大浆量等措施保证工程质量。
在本工程两种止水帷幕施工形式中,SMW工法成桩质量更好、渗漏较少、造价更低,并同样易施工、进度快、施工无噪声的特点,适用于同类深度的是基坑施工。