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高压旋喷桩施工总结样例十一篇

时间:2023-02-27 11:10:14

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高压旋喷桩施工总结

篇1

随着建筑行业和建筑施工技术的发展,基坑工程开挖的深度和面积也不断增加,这给基坑工程的施工技术带来了更高的要求,特别是在基坑防渗止水的要求更为严格,因此,越来越多的新技术得以应用。而高压旋喷桩是利用高压把浆液从喷嘴喷射出来,冲击破坏土层,浆液和土充分搅拌混合,形成一个由圆盘状混合物连续堆积的柱体,通过旋喷桩和护坡桩之间相互搭接,形成一道连续的止水帷幕,来隔断地下水进入施工区域,保证基础施工的顺利进行。为更好的应用该技术,下面,就结合工程实例,对高压旋喷桩的施工技术进行探讨。

1 工程概况

某建筑工程,主建筑基坑开挖深度12.54m。副建筑基坑开挖深度11.32m,裙楼基坑开挖深度9.45m。基坑总开挖周长约458m,开挖面积约12472.2㎡。

2 地质条件

场地自上而下依次划分为:①人工填土层(Qml)本层以素填土为主,灰色、灰褐色、灰黄色等为主,主要由组成物为人工堆填粘性土以及砂粒等,欠压实~稍压实,堆填砂结构较松散。②种植土层(Qpd)灰褐色、黄色等为主,主要组成物为粘性土、粉细砂及植物根系。③第四系冲积层(Qal)该层按土质。④第四系残积层(Qel)本层分布不广泛,为燕山三期(rs2(3))花岗岩风化残积而成,主要为砂质粘性土、砾质粘性土,浅黄间紫灰白色,黄褐色、灰褐色,湿,硬塑状为主,局部可塑状,由粘粒、粉粒组成,含5~25%的石英质砂砾,大小多为2~3mm。

3 施工方案

3.1 方案设计

设计采用1.3m/1.4m间距灌注桩结合φ600mm单管高压旋喷桩止水,理论上会在每个灌注桩之间形成渗漏通道。应采用喷射半径较大的双管或三管高压注浆方式。考虑到淤泥质粉质黏土层,双管高喷注浆方式应作为首选。

由于设计钻孔灌注桩与旋喷桩桩顶高程均在地下4.0~5.0m,旋喷桩施工时施工面仍不具备开挖条件,导致旋喷桩施工必须完全依靠坐标定位于灌注桩之间,极易出现偏差。通过开挖后的检查,灌注桩与旋喷桩桩位均有不同程度的偏差出现,增加了止水盲区的出现。旋喷桩施工应在开挖到灌注桩桩头位置后进行,既保证了钻孔位置的准确,减小了遇到地下障碍物的情况,也使钻孔垂直度更加有保障,后期增补的三管高压摆喷墙便是如此。

3.2 优化方案

虽然目前基坑防渗已达到预期目的,但由于重复施工增加了施工费用。结合原设计及后期处理方案,并考虑到工程造价等因素,总结出另一止水帷幕设计方案:高压喷射注浆方式采用双管摆喷,形成最小400mm厚的防渗墙。具体布置如图1所示。

3.3 支护方案

采用复合式支护结构,其中,在标高-6.0m以上采用土钉墙作为支护结构,在标高-6.0m以下采用钻孔灌注桩(桩间加单管高压旋喷桩)预应力锚杆(锚)作为支护结构。钻孔灌注桩间距1.3m/1.4m,高压旋喷桩设计桩径60cm。灌注桩轴心向基坑外偏移15cm,作为高压旋喷桩轴心。

4 施工难点

尽管在施工前期做了大量的准备工作,全程采用全站仪跟踪测量放样,但仍遇到以下施工难题。

1)地下障碍物较多

在施工过程中发现地下有较大的片石和早期建筑的混凝土梁,给钻孔造成很大困难。当障碍物较浅时,采用先开挖回填后再施工的办法;当障碍物较深时,采用金刚石钻头穿过障碍物,在喷浆时在障碍物附近复喷两次,尽量保证其周围土体防渗能力,如图3所示。

2)混凝土灌注桩“大肚子”现象严重

由于混凝土灌注桩施工工程中同样存在受地下障碍物影响的问题,钻孔完成后很容易在障碍物附近形成一定体积的塌孔,以致在混凝土灌注过程中造成超方而形成混凝土大肚子。由于大肚子混凝土一般都体积较大且有一定深度,当出现大肚子混凝土在旋喷桩桩位时,不可简单采用穿过的办法施工。一般采用将旋喷桩桩位向基坑外侧偏移,并增补1根旋喷桩的方法施工(见图2)。从而避开“大肚子”混凝土,可以保证旋喷桩的止水效果。

5 单管高压旋喷桩施工

5.1 施工试验

为保证施工质量,合理选定施工参数。正式开工前,根据不同的施工参数做3根试验桩,喷至地面,待终凝3d后外开观察桩体质量。具体施工参数如表1所示。

5.2 施工参数

根据桩体质量,最终选定如下施工参数:①旋喷压力27~29MPa;②浆液密度1.42kg/L(换算水灰比1.25∶1);③提升速度19cm/min。

5.3 施工工艺

旋喷桩施工采用钻喷分离施工工艺,采用地质钻机钻孔,高喷台车连续喷浆。施工流程:孔位布置钻孔制浆喷射作业空孔回灌。

6 灌后检查存在的问题及处理

6.1 检查情况

开挖前根据抽水试验,坑内井平均降深约4m,测得整个基坑(开挖周长560m)渗漏达500m3/h。

6.2 渗水原因

由于设计灌注桩间距多为40cm,旋喷桩与灌注桩理论搭接只有8~9cm,且基岩普遍深达21~22m,即使不考虑受钻孔灌注桩垂直度以及地下障碍物等多方面因素影响,高喷钻孔按照规范1%严格控制垂直度,仍在8~9m以下就会出现封堵缺口,造成每个灌注桩间均有渗漏通道。

6.3 处理方法

由于基坑开挖较深,最深处接近挖到基岩,现只是降4m左右水深,渗水达到500m3/h。且周边环境基本不允许坑外降水。如不进一步采取防渗措施,基坑无法开挖。为了使基坑顺利开挖,建议在冠梁外侧5cm、两钻孔灌注桩中间增设1个三管高压摆喷浆孔,进行三管高压摆喷灌浆并与两侧钻孔灌注桩相接,底部插入基岩50cm,上部到18.6m高程(冠梁底部),形成一道厚度不小于20cm的高喷防渗墙,如图2所示。

施工中将所有灌注桩均用反铲挖出1m左右,准确找出灌注桩实际桩间中点,放出高喷孔孔位,施工中严格按照施工参数进行三管摆喷灌浆施工。

6.4 处理效果

整个基坑大面开挖深13.2~15.5m,最深处达21m(挖到基岩),整个开挖暴露面地下水位以下无一处渗水,整个基坑开挖结束,坑内最多只起用5~6台80m3/h深井泵断续抽水,开创了南昌地区深基坑不用坑外降水的先例。

7 结语

实践证明,高压旋喷桩是一种经济有效的防渗止水技术,切实保证了基坑施工进度和质量。通过本工程的成功应用,在一定程度上拓展了高压旋喷桩的应用前景,为今后类似工程的施工有一定的借鉴作用。

篇2

一、道路软基处理

道路软基在现代道路修建中是道路修建者经常会遇到的问题,道路软基一般是指道路的地基以前曾经是池塘、沼泽地、洼地、河流等,这样的道路总体的有一个共同的特点:道路的地下淤泥层比较深厚、含水量比较高,而且淤泥的分布不均匀,道路下的淤泥层可能会发生地质沉降。如若按普通的施工过程铺设道路,道路则会在地质沉降的影响下造成路面沉陷开裂,严重缩短道路的使用寿命。因此,在此类路面的施工中,必须针对软基路面进行一些处理。

现代道路软基处理主要有以下方法:表层处理法、添加固化剂、竖向排水法、铺垫材料法、基底换土法、降低地下水法、塑料排水法、粉喷桩法、水泥搅拌桩法、振冲碎石桩法、挤实砂桩法等等。上述所提的软基处理方法并不能涵盖当今所有的道路软基方法,而且在使用这些方法的同时,应该结合工程道路的具体情况如地质实际情况、地理位置、工期造价等多方面因素考虑。除此之外,上述的方法并非单独使用,在实际施工中,往往要将其中几种方法综合使用以达到最佳施工效果。

二、高压旋喷桩

高压旋喷桩,顾名思义,是指用高压促动高速旋转的喷嘴将水泥浆或其他建筑材料替代品喷入土层中,与土层中的土体充分混合并形成了连续混搭的水泥和土体的混合加固体。这样,原来比较松软的道路软基能够提高不少强度,高压旋喷桩比较适宜使用在处理淤泥、松软型泥质土、可塑性较强的粘土、砂土等地基。因此,在一般情况下,高压旋喷桩在道路软基处理中占有比较重要的地位。

高压旋喷桩施工中应该注意的问题:首先,应根据地基的实际情况因地制宜,综合考虑地基类型和地下实际结构形式等因素,做到技术先进化、工程质量最优化,工程造价最低化;其次,高压旋喷桩注浆形式有摆喷注浆、定喷注浆和分旋喷注浆三种类别,应根据不同的工程选择相应合适的注浆方式;然后,应注意高压旋喷桩不适宜于用在卵石、块石等较多的路面状况下,除此之外,地下水流速过快的路面和地下水腐蚀性过强的路面也不适于用高压旋喷桩施工;最后,高压旋喷桩主要用来地基的加固处理,因此,比较适宜用在软基路面。

三、方案研究

由道路软基的特点可知在处理这类问题时使用高压旋喷桩施工可以提高工程效率,缩短工程时间,减少工程造价。总之,高压旋喷桩在软基路面施工中占有很重要的地位。因此,现在高压旋喷桩的施工方案并不是十分完备,笔者认为相关方案的研究可以加快高压旋喷桩在道路软基处理中的运用。

1.道路软基处理中实施高压旋喷桩的一般方案

高压旋喷桩施工的一般步骤是:①现场勘探。施工前要充分勘探施工现场周围环境,观察是否有不适宜用高压旋喷桩的道路状况,并依据现场情况画出施工图,为了保证高压旋喷桩施工下一步的顺利进行,必须进行充分的现场勘探;②高压旋喷桩机定位。即现场施工工人按照施工图上的标识结合现场实际情况放样,在此基础上做好旋喷桩机的定位,做好钻机成孔的明确标识,为下一步的做好准备;③钻机成孔。在高压旋喷桩喷射注浆前必须进行钻机成孔,各桩成孔的深度是由要求的,一般要比设计的深度多0.5m,成孔时应时刻注意保持钻机机体的水平机架不平时注意垫平;④高压旋喷桩设备调试。使喷管处在自由垂直状态时喷管正对之前钻机成孔的孔心,控制偏差不得大于孔径的一半,保证下面注浆的顺利进行;⑤下旋高压旋喷管。即在检查喷浆口通畅完好的基础上做喷浆实验,当测定的喷浆压力符合设计数值时下旋喷管,准备喷浆;⑥水泥浆液配送。针对路面状况搅拌相应不同浓度的水泥浆,当高压旋喷管口冒浆处于正常状态时,开始旋喷提升;⑦泥浆外排。清洗器械之前必须做的一步,与此同时,注意做好已喷桩位的补浆回灌工作和废浆处理工作;⑧清洗器械。防止水泥浆固化,影响旋喷桩机的寿命和工作效率。

2.方案细节

篇3

中图分类号:TV21 文献标识码:A

1 厂房基坑围堰的布置情况

受大江截流推迟影响,为保证梨园厂房基坑开挖顺利进行,需在厂房临河一侧设基坑挡水围堰,以确保厂房基坑开挖的顺利进行。围堰堰体为土石结构,采用高压旋喷防渗墙。围堰上部利用基坑开挖料回填形成,底部为原始河床。厂房基坑开挖水下深度为40m,高压旋喷深度均在35m以上入岩,双排布置,布孔间排距为0.8m,轴线长397m,高喷成孔36700m。由于工期紧、任务重,选择高压旋喷防渗施工速度快,施工强度高,可以保证在短期内形成防渗体,满足厂房基坑开挖的工期需要。

2 厂房基坑围堰施工环境

根据设计提供的地质资料,厂房围堰布置位置的地质情况为冲洪积层和冲积层混合体。冲积层(Qal)中含砂、卵、砾石夹漂石、孤石,在河床部位,厚度一般小于15m;冲洪积层(Qal+pl)中含碎块石、漂石、卵石夹砂土、粉土。下伏基岩为P2d4黑褐色、灰褐色杏仁状玄武岩、褐铁矿化杏仁状玄武岩、致密玄武岩、火山角砾熔岩,岩体以Ⅱ、Ⅲ类为主。

根据以上地质描述可知,高压旋喷部位富含砾石、漂石,且有大量孤石,条件较为恶劣,高压旋喷对复杂地质情况的适用性有待研究和实施。

3 高压旋喷技术特点

高压旋喷以高压射流直接冲击破坏土体,浆液与土以半置换或全置换凝固为固结体,靠旋喷桩间的套接形成连续的防渗墙。它施工简便,设备结构紧凑且机动性强,利于在狭窄的施工现场施工;可通过调整旋喷速度、提升速度和喷射压力控制旋喷桩的形状,且有较好的耐久性。

高压旋喷主要适用于软弱土层,对砂类土、粘性土、黄土、淤泥、碎石土和人工填土均有较好的效果,地下水流速较大、无填充物的岩溶地段等情况下也宜使用高压旋喷。从本工程条件看,工作面狭小、施工强度大的特点正好适用于高压旋喷使用。但地质条件不良,旋喷位置不仅有未处理的含有有机质的土层,而且含有大量的卵石、漂石和孤石,局部的地质变化也难以判断,不利因素较多。

4 施工重点及难点分析确认

从人、机、料、法、环各环节进行分析高压旋喷施工的难点和重点,确定施工控制重难点为点为施工过程未按参数施工,塌孔、卡钻严重,成孔困难 ,孔位布置及桩径不合理,钻孔参数控制不合理,高喷参数控制和工艺不合理,异常处理不到位。

5 施工工艺研究及质量控制

5.1 严格按照参数施工

现场参数控制是本工程质量控制的关键,项目部组织人员参与方案讨论,学习规范,确定过程控制的重点。要求参与围堰施工的人员必须熟练掌握施工工艺流程和各项参数,严格按照规范和设计要求控制各项参数,进行开孔、终孔、开喷、终喷工序的验收,未验收或验收不合格的禁止进入下道工序施工,浆液配比、浆液比重、高喷的提升速度、旋转速度、浆压、气压、水压等各项指标必须符合设计和试验验证的参数,否则必须进行停工整改并处理至满足要求。通过工艺和参数控制来控制工程质量,确保高喷效果。

5.2 卡钻及塌孔处理技术

在成孔过程中,由于地质条件差,孔深较深(35m以上),根管钻进,但卡钻问题较为突出,为解决这一问题,经会议讨论研究,决定在钻孔过程中加膨润土,以增加其性,经实施解决了卡钻问题的发生;塌孔现象较为普遍,仅使用PVC管护壁效果有限,安放PVC管后,再采用膨润土进行注浆护壁,每孔膨润土的平均用量为1~1.5t,效果良好。

5.3 布孔及桩径经验验算

5.4 钻孔参数设计调整

较大的孔斜使单桩之间的有效套接减少,无法形成连续体,可能产生孔洞,导致渗水甚至管涌。根据规范要求,钻孔孔斜应

为尽量减小孔斜对旋喷套接成墙的影响,实际施工中除按照设计和规范控制孔斜外,还做好导正器的加工、率定及校正工作,保证投入施工生产设备满足钻孔孔斜控制要求。施工人员还通过钻机支架校正,钻进前调整钻机垂直度和钻进时随时检测等手段,尽可能的减小孔斜。

施工过程中,质检员对钻机性能进行检查,发现异常及时停钻处理,严格按照设计要求的孔径、孔距及孔斜控制。

5.5 通过试验验证工艺和高喷控制参数

在围堰施工之前,组织专家在2009年12月15日进行方案讨论,主要考察工艺的适应性和参数选择。随后编制试验大纲进行试验。

(3)试验物探检验

(4)试验结果

工艺的适应性:围堰高喷试验段的试验基本是成功的,施工选用的各项施工参数均适用于本工程施工。

5.6 异常情况处理

异常处理主要是中断后复喷和孤石处理,中断复喷处理不当会形成断桩或渗漏通道,孤石处理不当会减小旋喷桩有效直径。针对这些情况,制定相应的处理措施。

中断处理:若高喷中途要拆卸喷射管时,搭接段应进行复喷,复喷长度不小于0.2m。因故中断后再恢复施工时,对中断段进行复喷,搭接长度不小于0.5m。

孤石处理:高喷施工前布置先导孔,选取5~10个点位试钻,了解围堰轴线处详细的地质状况。钻孔时随时监测钻进情况,发现孤石后采取孔内爆破的方法处理,确保处理后的孤石不会影响高喷防渗墙的性能。

6 效果检查

围堰高压旋喷施工在2010年4月15日全部完成,因高压旋喷深度较大且基坑尚未开挖完成,无法进行围井检查或做开挖检查。为此,梨园水电站物探中心于2010年4月26日~5月21日,采用单孔声波、全孔壁数字成像、电磁波吸收系数层析成像(简称电磁波CT)技术对梨园水电站左岸厂房围堰高压旋喷桩进行了防渗测试工作。

综合单孔声波、全孔壁数字成像、电磁波CT检测情况和施工情况分析:围堰高压旋喷整体施工效果良好;个别部位因孤石影响未形成有效套接,可能形成渗水点。

从基坑开挖的情况看,围堰高压旋喷闭气效果良好,基坑渗水量控制在了设计范围内,高压旋喷施工达到了预期目标。

结语

通过围堰高压旋喷施工,可以看出在不良地质条件下进行高压旋喷施工时,必须做到以下几点:尽可能充分的掌握第一手的地质资料,确保工艺选择和参数确定依据充分;施工人员应熟练掌握施工工艺和设计参数,严格进行过程控制,尤其是参数控制和工序验收都必须合格;高喷桩可以适当选择大桩径、小间排距以减少风险;高喷可选择较低的旋转速度、提升速度,较高的浆压、水压和气压以利于旋喷桩的形成;编制施工方案时应考虑到可能出现的异常情况并制定相应的处理措施,确保施工时能有效应对各种情况;施工材料应超前计划、提前储备、按时供应。本次梨园电站厂房高喷围堰施工工艺研究与总结,旨在为类似工程提供第一手经验资料。

篇4

1 引言

新疆克州布仑口—公格尔水电站工程工程位于新疆克尔柯孜自治州阿克陶县境内的盖孜河上,是一项具有灌溉、发电、防洪和改善生态等综合利用效益的大(2)型水电站工程,水库正常蓄水位 3290.00m,总库容 7.02 亿 m3 ,正常蓄水位下库容 5.267 亿 m 3,死水位 3280.00m,最大坝高 35m,其电站装机容量 200MW,保证出力 69.8MW,多年平均有效发电量 6.73 亿 kW·h。布仑口-公格尔水电站工程为引水式电站,其中引水隧洞平洞段长达17.4km,隧洞穿越山体地质复杂,山体顶部常年积雪,隧洞围岩出水量较大,且因自然条件约束,地质勘查资料不足,地质预报性差,较容易发生塌方。为此,经参建各方讨论、协商和进行方案比选,采用水平旋喷施工技术对部分极破碎洞段进行加固,并在施工过程中对技术方案进行改进,取得了良好的效果。

2 水工隧洞破碎洞段概况及特点

布仑口-公格尔水电站工程发电引水洞为开挖直径4.6m圆形隧洞,采用水平旋喷施工技术进行塌方处理和开挖的洞段位于发电引水洞发9+412.5m~发9+464m洞段,属6#支洞施工区上游,Ⅳ号冲沟边缘(Ⅳ号冲沟图示桩号范围为发9+343m~发9+215m,根据前期钻孔资料,沟底距隧洞约26m)。隧洞开挖施工至发9+460.1m时,围岩由Ⅲ类突变为Ⅴ类,引发大规模塌方,塌方呈现以下特点:

(1)塌方处出水量大,围岩泥化严重,塌方后掌子面拱顶流出大量泥石流状塌方体,并迅速填充洞身达10m长;

(2)根据地质资料判断,隧洞塌方掌子面前方洞段围岩可能与冲沟底部物质一致,冲沟水量丰富,冲沟渗水会从塌方处流出,开挖中极易引起涌水、流泥流沙等现象,对洞室稳定和开挖工作极为不利;

(3)洞径小(D=4.6m),隧洞深(塌方面距支洞口达800m),难以投入大量设备快速进行塌方处理。

3 前期塌方处理情况和原因分析

塌方初期,采取了多种方案进行处理,但效果均不理想:

(1)塌方刚发生时(发9+460.1m),施工单位立即进行了清渣处理,针对出水量大的特别,采用掺10%水玻璃超前灌浆、6m长φ42小导管超前支护、I18钢拱架C25混凝土喷护的处理方案,初期取得一定的效果,但支护完成11榀拱架后(塌方掌子面过5m),塌方再次发生,前方8榀拱架尽毁,初步分析塌方原因为拱顶松散体逐步加大拱架负荷所致。

(2)二次进行塌方处理时,首先对拱顶及围岩两侧进行固结灌浆处理,稳固已支护完成的拱架,之后进行超前灌浆处理,并加大超前小导管的数量,但因出水量大,掌子面流泥流沙严重,超前灌浆和支护效果不明显,期间仍发生3次大规模塌方,进度十分缓慢,两个月进完成26m,工期远达不到发电工期目标要求。

根据塌方体及掌子面围岩情况分析,发电引水洞 6#支洞施工区上游正处于Ⅳ号冲沟下游边缘,该冲沟长约128m,垂直埋深约153m,其中砂砾层厚约128m,砂砾层下部岩性为云母石英片岩夹绿泥石片岩,拱顶呈线~股状渗水,以被挤压破碎,围岩泥化严重,岩体在地下水浸泡下呈散体结构,具流动性,再加上受发9+434.096处大规模塌方影响,围岩无自承能力,拱架荷载逐日增加,故导致塌方频繁。因此,必须考虑采取其它更为有效的施工方案,保证开挖洞室的质量,加快开挖进度。

4 水平旋喷施工技术的应用

隧洞需穿越流泥流沙地质段,必须尽量保证围岩的整体性,故应先解决好地下水问题,不能在开挖过程中出现严重涌水、流泥流沙现象,根据掌子面出水及实际地质情况,在隧洞拱部180°范围内施作水平高压旋喷桩进行拱顶围岩加固,形成止水壳体,起到阻水、阻沙作用。水平高压旋喷桩采用水平定向钻机打设水平孔,钻进至设计深度后,拨出钻杆,且同时通过水平钻机钻杆、喷嘴以大于35MPa的压力把配制好的浆液喷射到土体内, 借助流体的冲击力切削土层,使喷流射程内土体遭受破坏,与此同时钻杆一面以一定的速度(20r/min)旋转,一面低速(15~30cm/min)徐徐外拔,使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化后形成直径比较均匀,具有一定强度(0.5~8.0Mpa)的桩体,从而使地层得到加固,当旋喷桩相互咬接后,便以同心圆形式在隧洞拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体, 水平旋喷桩具有梁效应和土体改良加强效应,能够起到防流沙、抗滑移、防渗透的作用,保证隧洞掘进安全。

4.1 水平高压旋喷桩设计参数

根据施工段实际地质情况,水平高压旋喷桩加固施工采用多循环完成。

(1)第一循环

水平高压旋喷桩施工需有足够宽度和高度的工作室,故第一环是为下一环开挖工作室做准备,参数为:① 水平旋喷桩桩径为 500mm,桩长16m,桩数23根;② 水平旋喷桩桩中心间距为350mm,相邻两根桩相互咬合80mm;③ 水平旋喷桩入孔在初期支护下方100mm处;④ 水平旋喷桩外插角为12~15%。

布桩断面图如图4-1,钻孔及灌浆顺序按图中数字顺序进行。

(2)第二循环

第一循环旋喷桩完成后,待开挖6m后,外扩50cm,便于第二循施工。第二循环施工参数为:① 水平旋喷桩桩径为 500mm,桩长30m,桩数29;②水平旋喷桩桩中心间距为350mm,相邻两根桩相互咬合150mm;③ 水平旋喷桩中心距离开挖线向上30cm;④ 水平旋喷外插角在1~3%。

布孔图如图4-2,钻孔及灌浆顺序按图中数字顺序进行。

图4-1 第一循环水平高压旋喷桩布置图 图4-2 第二循环水平高压旋喷桩布置图

(3)后续循环

第三循环旋喷桩与第二循环搭接3m,参数为:① 水平旋喷桩桩径为 500mm,桩长15m,桩数23根;② 水平旋喷桩桩中心间距为350mm,相邻两根桩末端相互咬合80mm;③水平旋喷桩入孔在初支下方100mm处;④ 水平旋喷桩外插角为13~15%。

布孔如下图4-3,钻孔及灌浆顺序按图中数字顺序进行。

图4-3 第三循环水平高压旋喷桩布置图

第四循环旋喷桩和第三循环搭接3m,布孔及参数和第三循环一样。最后一循环旋喷桩长24m。

循环间搭接如下图4-4,钻孔及灌浆顺序按图中数字顺序进行。

图4-4 水平高压旋喷桩循环搭接图

4.2 主要技术要求

(1)施工误差其精度控制在±3‰范围内。

(2)为确保相邻旋喷桩的相互咬合,应控制各桩的方位角,方位角误差控制在±2‰范围内,曲线及咬合曲线段由技术部门现场确定。

(3)成桩后桩体必须满足强度要求,桩体应确保连续,均匀达到阻水效果。

(4)水平旋喷桩应严格按照设计桩位、桩径、桩长和桩数施工;

(5)对每根桩从钻孔至成桩做以下记录:施工日期、开钻时间、结束时间、旋喷压力、旋喷提升速度、桩长、注浆量。

(6)施工前,现场应先进行两根成桩试验,通过试验桩掌握钻进速度、拔钻速度、旋喷速度、喷浆压力、单位时间喷浆量等技术参数,确定旋喷的均匀性,确定最佳施工参数和最佳施工工艺。

(7)桩体施工过程要连续,不能间断,防止出现断桩,短桩现象的发生。如因机械故障或其它原因停机在30~120分钟的,应重复旋喷1m,超过2小时的,按断桩处理,应重新钻桩。

(8)在隧洞开挖前,于掌子面前方构筑拱形刚性体,减轻传到掌子面和支护上的荷载,控制开挖引起的变形。

(9)采用了专门的机械设备和高压喷射装置,能有效控制喷射压力,使桩体强度能够满足设计要求。

4.3 实施效果及改进方案

水平高压旋喷桩施工严格按照设计参数、技术要求和施工工艺流程进行施工。设备进场、测量放样、钻机安装、对孔位、制定浆液、安装钻头等准备工作完成后,开展钻进工作,按工艺流程要求进行高压喷浆,喷浆至孔口掌子面1.0m时,停止喷浆、封孔,及时清洗管道及设备、钻机移位进行下一孔桩钻进。钻机移到下一孔位开钻前,核查相邻桩的成桩时间,后施工的桩必须在相邻桩成桩时间超过初凝时间后,前一根桩浆液达到一定强度时才能开钻,确保相邻桩相互咬合。

第一循环孔桩为第二循环开挖工作室的支护,实施完成后阻水效果明显,且上部围岩有一定的自稳性,按“短进尺、强支护”方式掘进,过程中无断桩、塌方情况,开挖成洞成功,进尺8m,耗时20天。

第二循环所处洞段围岩被挤压破碎,泥化严重,孔桩实施完成后,按“短进尺、强支护”方式掘进,掘进过程中,虽阻水效果较好,但仍监测到拱架变形严重,现场根据监测情况立即调整方案,增加Ф133大管棚注浆超前预加固,隔桩孔布置,之后再掘进时,拱架变形得到了控制,第二循环得以顺利完成,进尺25m,耗时60天。

篇5

Abstract: Based on the research of supporting technology of excavating the embankment and foundation pit built on existion railway soft subgrade of electrification reconstruction in Beijing-Kowloon railway, this paper puts forward the technical measures when conducting foundation pit supporting by high pressure jet grouting pile of mutual occlus-arrangement, summarizes the corresponding construction methods.

Keywords: embankment on soft subgrade; foundation pit supporting; high pressure jet grouting pile

中图分类号:U213.1 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)

1工程概况

京九铁路电气化改造工程新张湾中桥为2-10m框架桥,位于武穴至蔡山区间,因曲线小半径改造而新建,与既有铁路桥最小间距3.41m。既有框架结构为2-10m框架,设耳墙式桥台,台后填砂,浆砌片石锥体护坡,框架桥北京侧半幅为交通,九江侧半幅为排洪。新建桥梁基坑开挖时需要挖除既有桥台锥体,同时影响既有桥台后路堤土体稳定,桥位布置如图-01所示。

图-01新建框架桥平面布置示意图 单位cm

根据现场调查情况及前期在该地段路基软基处理施工情况,地表1.0m左右为粉砂土,硬塑,其下15m左右为粉质黏土,软塑,σ0=50Kpa,地下水丰富,埋深在地面以下1~1.5m。

2 基坑支护方案确定

2.1 桥梁基坑开挖存在的难题

(1)紧邻既有铁路为繁忙干线,需确保绝对安全,安全压力极大;

(2)新建框架桥与既有铁路桥最小间距3.41m,对既有桥台锥体的开挖量大,且台后锥体填料为中粗砂,稳定性差。基坑开挖面与既有路堤顶面高差达9m,无法放坡开挖。

(3)既有路堤以及新建桥位处地质条件为粉质黏土,地下水丰富且埋深很浅,扰动即为流砂;

(4)框架桥主体工期需要约30日历天,基坑壁暴露时间较长,且正值雨季施工。

2.2方案比选

目前常用的临既有铁路基坑开挖支护措施有人工挖孔桩、钢板桩、高压旋喷桩等。

(1)人工挖孔桩:我们首先考虑采用人工挖孔桩防护,但在开挖到富水的粉质黏土层后,土层被扰动成流塑状态,上涌、缩颈很快,无法继续成孔;

(2)钢板桩方案:由于基底为地下水丰富的粉质黏土,若采用钢板桩,需要设置对撑结构确保钢板桩稳定性,而基坑作业面相对狭小不便于设置对撑结构,同时在既有铁路路堤上打、拔钢板桩都将严重影响行车安全,该方案不可取;

(3)高压旋喷桩方案:采取该方案,通过高压旋喷射水泥浆液,冲击破坏土体,使土和浆液混合固结,形成支护结构,兼具止水功能。且高压旋喷桩施工机械较小,相对适合于在既有铁路路堤上施工,可确保既有铁路行车安全。

所以最终选用高压旋喷桩对既有路堤进行支护。

2.3 支护方案设计

通过现场详细调查,确定按图-02方式布置高压旋喷桩,桩径60cm,垂直铁路方向间距40cm,平行铁路方向间距45cm,桩间咬合20cm,桩长依据路堤边坡递减,保证上端与路堤边坡面齐平,下端在桥梁基坑底面以下5.0m。

图-02 高压旋喷桩布置示意图

3高压旋喷桩施工方法

3.1 高压旋喷桩施工工序

高压喷射注浆的施工工序为原地面处理测量放样钻机就位钻进至设计深度高压喷射注浆喷射结束拔管钻机移位。

结合现场条件,高压旋喷桩的施工顺序为:从坡脚往坡顶依次施工,按照跳孔施工的原则确定成桩顺序,垂直铁路方向施工顺序如图-03所示。

图-03 高压旋喷桩施工顺序示意图 单位:cm

3.2 施工参数的确定

高压旋喷桩浆液采用P.O42.5水泥,水灰比1.0。单重管喷射压力20Mpa,提升速度20cm/min,喷嘴旋转速度20rpm。

3.3 施工方法

(1)原地面处理

将既有路堤坡面植被进行清理,对浆砌片石护坡骨架进行拆除,严格控制清理范围,尽量避免对既有路堤边坡的扰动,对进场道路进行修整。

对施工范围内既有铁路预埋管线进行探测,提前配合设备单位进行防护或迁改。

(2)测量放样

施工前必须根据新建桥梁基坑边线、既有桥台锥体护坡情况,定出高压旋喷桩设置范围边线,再根据方案设计的桩位布置图,定测出桩位。

(3)钻机就位

因作业面位于路堤边坡上,采用25吨汽车吊将钻机吊放置设计桩位处,再人工进行调整,使钻杆对准孔位中心,对钻机垂直度进行校正,垂直度控制在1.5%以内,桩间距偏差控制在50mm以内。

(4)钻进至设计深度

将带喷浆嘴的钻杆钻进至设计深度,插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,采取边射承边插管的方法。射水压力控制在0.5~1.0MPa。钻机过程需认真做好钻孔记录。

(5)高压喷射注浆

喷射注浆前对设备进行认真检查,确保喷浆设备性能良好。当喷射注浆管插入设计深度后,由下而上进行喷射注浆。浆液必须搅拌均匀。

(6)钻机移位

喷浆完毕,将注浆管全部拔出至地面,将桩机移至下一桩位,重复上述施工过程。

4施工安全注意事项

(1)对既有铁路进行限速,按照铁路部门营业线安全施工相关要求加强防护,禁止施工设备侵入铁路行车限界;

(2)在既有铁路路堤路肩、高压旋喷桩顶设置高程及水平位移观测桩,对观测桩变形情况进行认真记录,发现问题及时停止施工并采取抢险加固措施;

(3)因施工期间正值雨季,施工前需认真做好施工范围内及附近的临时排水设施,防止雨水及地下水影响既有铁路路基稳定;

(4)新建框架桥施工期间科学组织,增加投入,尽量缩短施工工期,从而缩短既有路堤及既有桥台锥坡开挖暴露时间,确保安全。

6结论

京九铁路电气化改造工程中,在流砂地质条件下临既有路堤开挖基坑施工,通过采用互相咬合布置的高压旋喷桩作为边坡支护结构,确保了既有路堤的稳定,保证了施工安全和铁路行车安全。在我国铁路提速改造工程和单线铁路增建二线工程中,在软基地质条件下临既有路堤进行基坑开挖是很常见的,高压旋喷桩作为边坡支护结构具有广泛的应用前景。

篇6

中图分类号:TU592文献标识码: A

Abstract:This paper discusses the application of small diameter pile and high pressure jet grouting impervious wall construction technology combined stirring in Baoying overhaul revamping project, not only realizes the cement soil cutoff wall seamless connection, played a good effect of segregation, and obvious economic benefit.

Keywords:Combination of seepage control;High jet grouting;economy

一、引言

宝应船闸工程位于城区内,需进行大基坑开挖,采用防渗墙技术施工,在经济合理的原则下,应用了小直径搅拌桩+高压旋喷组合防渗墙施工技术工艺,减少了对城区的影响,起到了防水隔离的作用,效果显著。

组合防渗施工特点

1、成桩深度大,土体加固均匀,对水量补给丰富的地层防渗效果好。

2、地层适应性好,尤其适合地质条件复杂的地层及地层含有大块孤石与地下障碍的地层。

3、适应地基变形效果好。

适应范围

小直径搅拌桩+高压旋喷组合防渗施工工法适用于砂质土、粉质粘土、粉砂及其互层中,加固深度可达50m;用于形成防水帷幕,割断地下水的渗流,防止基坑底部粘性土涌土或砂性土管涌;保护相邻构筑物或地下埋设物;补强旧有构筑物地基;对桩基础进行加固保护。

工艺原理

该工法形成的防渗墙上部承载力较小段采用小直径搅拌桩机进行施工,下部地质承载力较大段采用高压旋喷进行补桩。上部采用小直径搅拌桩机,四搅三喷,成墙有效厚度不小于20 cm,连续成墙,充分搅拌形成的防渗体质量均匀;高压旋喷采用高压射流(浆、气)按照设定形式从喷嘴中射出,切割破坏周边土体,土颗粒在浆气共同作用下进行搅拌混合,同时由于浆液的补充把部分土颗粒排出孔外,形成置换作用,随着固化剂的固结和析水形成防渗帷幕。高压旋喷桩与小直径搅拌桩搭接1m,使防渗帷幕成为一个整体。

施工工艺流程

采用单头小直径搅拌桩+高压旋喷组合防渗,即上部11m由单头小直径搅喷式水泥土防渗墙,施工至11m,下部通过采用高压旋喷防渗至设计深度,相互搭接1m。孔距0.35m,施工轴线位于单头小直径外侧。见图:

1、小直径搅拌桩施工流程

测量放样机械就位对位调平浆液制备搅拌喷浆四搅三喷提至地面结束、移位

2、小直径搅拌桩施工参数

①选用符合设计要求的小直径搅拌桩防渗墙机械。搅拌头直径Ø600,搅拌头轴距350mm,墙体的有效厚度不得小于200mm,墙体的垂直度误差不大于1%。

②单头小直径搅喷式水泥土防渗墙90天无侧限抗压强度大于1.8MPa。

③固化剂采用P.C.32.5级复合硅酸盐水泥,水泥掺入量根据试验确定。在试验中水泥按15%掺入比进行,并测定各级掺入比的渗透系数、抗压,试验取90d龄期的试块并应按照有关规范进行;通过试验合理确定选用水泥掺入比。

④对于深层搅拌工法,合理的确定水灰比对成桩质量尤为关键,通过试验和施工中的不断总结,根据机型和地层土体的不同可在0.5~1.0之间调整水灰比。

3、高压旋喷施工流程

高压旋喷施工的基本步骤如下:

测量放样钻孔浆液制备喷浆结束、移位

喷浆过程如下:

①配置合格浆液过筛后,存放于储浆桶内。

②将喷射台车移至成孔处,先在地面进行浆、气试喷,检查各项工艺参数符合设计要求后将喷射管下至设计深度,经现场质检人员检查认可后方可进行高喷灌浆施工,喷射过程中如遇特殊情况,如浆压过高或喷嘴堵塞等,应将喷射管提出地面进行处理,处理好后再进行施工。

③包好气嘴和浆嘴,将喷射管下到设计深度。

喷射时,先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒,水泥浆与桩端土充分搅拌后,再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管,提升速度为200mm/min,直至设计加固标高顶时停止喷浆,在桩顶原位转动2min,保证桩顶密实均匀。中间发生故障时,应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即检查排除故障,重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m,防止固结体脱节。

4、高压旋喷桩施工参数

高压旋射防渗墙浆液压力约20MPa,喷浆量100L/min,气压0.7Mpa,风量10m3/min提升速度约200mm/min,水灰比1.0左右;防渗墙的墙体90天成墙凝结体抗压强度不小于 1.8MPa。

六、.质量控制

成墙质量控制:为保证成墙厚度,应根据挖掘头齿片磨损情况定期测量齿片外径,当磨损达到2cm时必须进行修复;为确保墙体均匀度,应严格控制掘进过程中的注浆均匀性;墙体的连接是水泥土防渗墙施工最关键的一道工序,在施工时严格控制桩位和垂直度,保证套接质量和墙体的整体连续性。按试验确定的水泥掺入比,提升、下降搅拌速度,水泥浆液比重等参数施工,确保施工质量。

旋喷过程质量控制

①喷管提升至设计墙顶高程后,停止高压喷射作业,并对孔内及时回灌。

②中间发生故障时,应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即检查排除故障,重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m,防止固结体脱节。

③施工中经常检查泥浆泵的压力、浆液流量、提升速度和耗浆量,作好现场施工记录。当冒浆量超过注浆量20%或完全不冒浆时,应按规定及时处理。

④停机超过3h时,应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。每喷完一孔应将水泥浆管路冲洗干净,防止浆液凝结,堵塞喷嘴。

七、效益分析

宝应船闸大修扩容改造工程原设计可采用高压旋喷注浆法或地连墙施工法,经过分析,以上两种方法成本较高,通过研究,决定采用小直径搅拌桩+高压旋喷注浆法,不但满足施工要求,且其经济效益显著,如下表:

结束语

宝应船闸工程中采用水泥搅拌桩+高压旋喷桩法组合防渗,解决了工程中的实际问题,对在城区中基坑大开挖,起到了隔离止水作用,防止地下管涌的发生,降低了造价,为以后的工程实施提供了良好的经验。

参考文献

篇7

高压旋喷桩是指用钻机等施工设备将注浆管底部侧面的喷嘴送入预定深度后,用高压泥浆泵将高压浆液自喷嘴射出以破坏土体,同时借助浆管的旋转和提升力将浆液与下落土体拌合,经过一定时间后拌合物凝固而形成圆柱状的固结体与周围土体共同承受后期荷载。

一、旋喷桩作用机理

高压旋喷桩是利用钻机将携带喷嘴的注浆管钻至土层内预定深度,后通过高压设备将预先配置好的浆液射入土体内,呈脉动状的具有高能量、高速度的喷射流导致土体颗粒从土体内剥落,剥落后的土体内粒径较小的土粒将随浆液浮至水面,而大部分土粒则在浆液的冲击力和离心力作用下充分与浆液混合及重新排列,最终在钻杆周围形成圆孔型柱体,同时随时间延长其强度逐步升高,其加固机理为喷射流所产生的切割力将周围土体破坏,且以脉冲形式存在的喷射流对土体形成冲击并破坏原结构而形成空洞,在钻杆旋转和提升过程中在喷射流后方将形成空隙,土体颗粒在喷射力的作用下沿喷嘴反向与混合液形成凝结体。

二、高压旋喷桩工艺流程

正式施工前应先用水准仪测量施工现场标高,并应根据设计桩顶和桩底标高来计算桩体的入土深度,该深度值应精确至100mm范围内;桩机进场后应进行对中,应先结合施工现场场地标高进行深度调整,钻头的调整应控制其精度在±10mm范围内,之后应根据试桩过程中所确定的成桩水泥用量和清水用量进行拌合,在后期正式施工中应充分结合给定的参数进行,刚开始时应采用空挡施工且该部分低压注水,当钻机钻进深度至桩底标高以上80~100cm范围内则应启动高压注浆泵在高压状态下向钻孔内注水,在注水过程中应继续旋转下沉;钻机钻至桩底设计标高以上0.5m则应停止注水而改换注入高压浆体,当钻至设计深度则应停止钻进并提升钻机,提升过程中钻杆应连续旋转并喷浆,当钻机提升至桩顶设计标高以下80cm部位则应反复旋转下沉,其下沉深度一般控制在6~8m范围内,待重复下沉后则应实施旋转提升,下沉施工中送浆压力控制在4~6MPa,提升过程中送浆压力则应控制在22~24MPa范围内,待重复旋喷搅拌完成后则应用施工中返回的纯水泥浆对上一根桩进行回灌。

三、桩体质量检测

(1)钻孔取芯。成桩后桩体龄期达到28d则可采取钻孔取芯以鉴别、判断桩体桩长、桩体完整性及水泥掺加量,并可同时检测桩体是否存在夹泥现象,并将钻探取芯试块制作为标准试块并通过室内无侧限抗压强度试验来判断桩体强度等参数,在钻孔取芯时应在距离桩中心10~15cm部位进行。(2)开挖检查。在成桩龄期不低于7d或更长时间桩体强度达到一定值后方可进行开挖检查,在开挖过程中应将桩体全部暴露以便于对桩体的垂直度、桩径及桩体强度进行直接检查。(3)承载力试验。成桩龄期满足28d后方可对其进行承载力试验以保证桩体强度能满足要求,该试验一般通过符合地基荷载试验和单桩荷载试验共同进行的竖向承载力试验来检测,试验时应控制试验桩的总根数不少于成桩总根数的0.5~1%,同时应不少于3颗。

四、质量控制要点

在钻头下沉前应进行试喷检查以防喷嘴堵塞,开钻前应先将钻机调平,调平过程中应保证机架两侧悬挂的垂线平行于机架为准,并在施工过程中应对刚刚施工成的桩体回浆以免因浆液析水而导致桩头部位产生不同程度的收缩,并且在回浆过程中应采用水泥浆或水泥含量较高的冒浆给予回灌,回灌前应避免杂物等进入桩体;在成桩过程中每次开机前应将深度指针归零以控制钻进深度的准确性,施工后应控制桩端进入持力层深度不小于2m,在成桩钻进过程中接近持力层时应随时观察钻孔的出渣状况来验证是否进入持力层,具体可通过观察电流值来控制,钻机过程中一旦出现电流值猛增且稳定在某个数值范围则说明其已经进入持力层。

高压旋喷桩施工工艺可在较为狭小的施工场地内完成施工,并可任意调整成桩方向、长度及大小等施工参数,并且其成桩形状及强度可人为控制,因而其在现代地基处理中应用越来越广泛,但在施工中应严格控制施工工艺方可保证成桩质量,达到其预期效果。

参 考 文 献

篇8

中图分类号:TU471 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)09-0059-04

高压旋喷桩是地基处理的方法之一,它利用钻机把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴,置入土层预定深度后,用高压泥浆泵等装置,以20MPa左右的压力,把浆液从喷嘴中旋转喷射出去冲击破坏土体,使浆液与土搅拌混合,经过一定时间凝固,便在土中形成固结体,这种方法日本称为CCP工法。

1 工程概况

1.1 工程简介

寿平铁路东起寿光境内的青大铁路田柳站、西至邹平县孙镇,全长约120公里,途经四市五县。由新建寿光至广饶铁路、既有兴广(广饶至博兴)铁路、博兴至邹平铁路三部分组成,东与青大铁路相接,并通过大莱龙铁路直达龙口港,是山东北部沿海港口重要的疏港通道。

山东省路桥集团有限公司承建的SDK25+929.40跨卧甲路框架中桥采用高压旋喷桩。SDK25+929.40采用4.0+12.0+4.0m钢筋混凝土框架结构,与道路法向夹角为35°,框架基地及出入口翼墙基地采用旋喷桩进行加固处理,桩顶设碎石加筋褥垫层。

1.2 工程地质资料

1.3 主要工程数量

SDK25+929.40跨卧甲路框架中桥高压旋喷桩工程数量如表2所示。

2 高压旋喷桩施工

2.1 施工准备

本工程施工前预先进行了现场试桩典型施工,然后通过现场开挖、抽芯及静力载荷试验进行检测,总结施工参数并做相应修正后指导大面积施工。进行施工前主要进行以下准备工作:

2.1.1 人员配置及队伍安排。施工前,进场人员应满足施工需要,并经监理审批主要进场人员申报表。拟投入每班组高压旋喷桩施工的人员配置如表3所示:

每班组高压旋喷桩施工计划配置各类管理人员9人、施工生产人员21人轮流施工。

2.1.2 施工机具准备。施工前,进场设备数量和性能应满足施工需要,并经监理检查验收,进场施工机械、设备报验表。投入高压旋喷桩施工的机械设备如表4所示。

2.1.3 施工临时设施的建设和规划。施工前,做到场地“三通一平”,施工所用水泥经检验合格后,由拌和站运输至施工现场,施工场地平整,满足施工需要。旋喷桩平面布置图选好挖水泥浆池地点及水泥堆放地点。施工便道利用路基贯通便道和既有乡村道路就近引入,施工标准按项目部编写的便道施工方案实施,宽度和路面结构应满足工程车辆运输通行需要。施工用水可与村民协商就近取用村民灌溉用水,根据前期水源考察能满足施工用水需求。设立临时生活设施。施工用电就近使用项目安装调试好的变压器。

2.1.4 施工测量与现场核对。框架涵施工前,测量班应根据项目部测量组复核加密的导线和水准控制点,加密旋喷桩面位置和高程控制点。测量精度应满足相关技术要求。测量班在放出旋喷桩“十字桩”后,应在现场用灰线画出桩的位置,根据灰线位置进行现场调查地形地貌、地下管线和三电迁改情况,并与设计文件对比,平面位置、高程、地质水文等情况是否与设计一致,如有较大出入,应及时与相关单位联系,以便及时处理。

2.1.5 内业准备。施工前应对施工设计图纸进行认真审核,并到现场核对,及时发现设计图纸中的差、错、漏等问题,并与相关单位及时联系,及时处理。设计图纸审核完成后,及时进行技术交底,让各层管理和作业人员熟悉图纸,掌握技术要求和标准,确保工程质量满足设计与验标要求。

2.1.6 技术准备:应用我项目的定位复测成果进行施工定位放线;根据设计文件,进行主要材料及其他材料进场前的取样检验,确保工程材料质量;根据施工合同、施工调查、设计文件、施工规范、验标和项目编制的实施性施工组织设计、项目质量计划,作为组织和指导施工、提供技术标准和工作程序的依据;对施工工序进行详细的技术交底,对施工的人员进行岗前培训。

2.1.7 施工顺序如下:征地拆迁场地清理测量放线现场核对编制施工方案开工报告工程实施施工自检报检签证试验检测质量评定工程验收土地复耕工程保修。旋喷桩施工场地在征地范围内,所以对于土地复耕无需施工。

2.2 施工工艺和方法

2.2.1 施工工艺流程。按照施工图纸设计要求,框架涵箱体旋喷桩直径60cm,长4.0m,翼墙处旋喷桩直径60cm,长8.0m。采用单管旋喷的方法,施工工艺流程为:施工场地平整测量定位机具就位钻孔至设计标高水泥浆配制喷射注浆同时提升旋喷结束成桩。

施工工艺流程如图1所示:

2.2.2 施工方法。

(1)平整场地:先平整场地,清除地面和地下可移动障碍,应采取防止施工机械失稳的措施。

(2)测量定位:首先采用全站仪放出高压旋喷桩施工的控制桩,然后用钢尺放出旋喷桩的桩位,钉好小木桩,撒白灰标识。然后,现场技术人员用水准仪测量要就位点的标高,并根据施工图纸设计桩顶标高及桩长计算出桩底标高,并交底于现场钻机操作人员,以控制旋喷桩施工长度满足设计要求。

(3)机具就位:用吊机移至桩位附近,然后人力慢慢移动至施工部位,由技术员负责指挥校准桩机,使桩机水平,导向架和钻杆应与地面垂直,倾斜率小于1.5%。

(4)钻进:钻进采用单管法施工。该施工方法优点为钻孔完成时插管作业也同时完成。在钻进过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,喷嘴可以边喷水、边插管,钻孔深度达到设计要求后停止钻进。钻进过程中宜采用低水压,高转速快速钻至设计标高。

(5)浆液配制:配制水泥浆液采用袋装P.O32.5普通硅酸盐水泥,水泥浆液配制比例按照图纸要求通过室内配比试验或现场实验确定,根据《铁路工程地基处理技术规程》(TB10106-2010)13.2.6规定,水灰比可取0.8~1.5。本方案首先施工的3颗试桩拟分别采用水灰比为1.0、1.2、1.3。旋喷桩每延米水泥用量可参考表5。

为消除离析可以选择加入水泥用量2%的早强剂,拌制水泥灰浆时,先注入水,再加水泥,每盘搅拌时间不得少于120min,水泥浆液应在使用前30min制备,并在拌和机中不断搅拌,直至喷浆前。水泥浆液从拌和机倒入集料斗时要过滤筛,把水泥浆液中的硬块滤出。

(6)喷射注浆:在插入高压旋喷管前应先检查高压设备和管路系统,设备的性能必须满足设计要求。设计无要求时采取下列以往经验数据作为试桩用的工艺参数。

注浆管:提升速度12~18cm;旋转速度10~20r/min。

水:压力20~25MPa;流量85L/min。

浆液压力:≥20MPa;流量>60L/min。

空气:压力0.5~0.9MPa;流量0.7m3/min。

做高压水射水试验,检查密封圈是否密封良好,通道是否畅通,合格后方可喷射浆液。

按照上述各项工艺参数进行施工,并随时做好各项

记录。

喷射时,先将压力提升至规定的喷射压力,喷浆旋转30s,待水泥浆液与桩底土搅拌均匀后,再边提升、边喷浆,提升应反向匀速,提升速度为250mm/min,距桩顶1m时,逐渐放慢提升速度和搅拌速度,保证桩头均匀密实。

3 旋喷质量检测

3.1 单桩复合地基静载荷试验

在施工完成后40d,对高压旋喷桩进行了单桩复合地基静载荷试验,经综合评定,承载力满足设计要求。

3.2 钻芯检测

成桩28d后进行了钻芯取样,芯样外观均匀,整体性较好,桩长满足设计要求,钻蕊取样结果见表7。

3.3 桩身水泥土强度试验

芯样抗压强度试验结果见表7,可以看出,进行芯样的抗压强度满足设计要求。

4 结语

高压旋喷桩法施工及养护周期长,与换填法相比不足之处显而易见,但其成本低、经济性好,而且后期效果稳定,是一种值得推广的地基处理方法。

参考文献

[1]李相然.高压喷射注浆技术与应用[M].北京:中国建

材工业出版社,2007.

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筑工业出版社,2008.

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建筑,2007,(27).

[4]曾克强.旋喷桩复合地基设计几个计算参数的探讨[J].

矿产与地质,2006,(3).

篇9

中图分类号:U227文献标识码:A文章编号:

1.高压旋喷注浆法及其特点

1.1高压旋喷桩简述

高压旋喷桩是利用高压喷射注浆法对地基进行处理的方法之一,使用钻孔设备,将注浆管侧面底部安装的特殊喷嘴,放入预定涂层深度之后,利用高压泥浆泵等设备,按照20Mpa的压力将已经配置好的水玻璃等一系列材料作为浆液从自喷嘴中喷射出去之后对破坏土体形成一个冲击。

1.2施工原理

高压旋喷法为一种可对土体形态进行改造的方法。其操作方式为:首先将注浆管钻入土层,而后利用喷嘴将25兆帕斯卡以上的高压喷射流喷出,造成地基土体毁坏,并形成预定空间,然后浆液会把从土体上被冲下的土进行置换或是混合凝结成固结体。

2.高压旋喷桩技术的施工工艺

2.1钻机定位。严格按照设计放样定孔位,桩位中心打入小木桩,并撒白灰标记。移动旋喷桩机到指定桩位,将钻头对准孔位中心,同时整平钻机,放置平稳、水平,钻杆的垂直度偏差不大于1.5%。就位后,首先进行低压(0.5MPa)射水试验,用以检查喷嘴是否畅通,压力是否正常。

2.2制浆。桩机移位时,即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。采用32.3普通硅酸盐水泥拌制,水灰比1:1。通过筛网过滤后流入浆液桶中,待压浆时备用。

2.3钻孔。启动钻机,同时开启高压泥浆泵低压输送清水,使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉;直到桩底设计标高。

2.4提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后,停止钻进,旋转不停,高压泥浆泵压力增到施工设计值(20~30MPa),在桩底喷浆30s后,开始自下而上旋喷作业,边喷浆,边旋转,严格控制旋转和提升速度。拆卸旋喷管时动作要快,并保持不小于0.12m的搭接长度。直至达到预期的加固高度后停止。

2.5桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时,应从桩顶以下1.0m开始,慢速提升旋喷,旋喷数秒,再向上慢速提升0.5m,直至桩顶停浆面。

2.6若遇砾石地层,为保证桩径,可重复喷浆、搅拌,直至喷浆管提升至停浆面,关闭高压泥浆泵,停止水泥浆的输送,将旋喷浆管旋转提升出地面,关闭钻机。

2.7清洗。用清水清洗旋喷管及机具,机内管内不得残存水泥浆。

2.8移位。移动桩机进行下一根桩的施工。

3.高压旋喷桩技术在铁路施工中的流程

3.1施工之前的准备工作

钻机进行施工之前要对其进行必要的布置,将施工现场的杂物进行清除,对于施工场地路段要进行密实和平整,做好排水处理工作,保证在较为干净的施工环境中进行工作。

3.2试桩、确定参数

在每一个施工的地点要打下超过3个试验工艺桩,对设备性能以及施工过程中的各项技术参数进行检验,其中也包含了灰浆的粘度、钻进与提升的速度等,还应当按照被加固土具备的特点以及单桩所承载的要求,决定掺入的水泥量。

3.3放样测量与放置钻机

测量工作人员按照施工图纸提供的坐标和布置的平面图,在施工段落实施布桩,标注桩位选择红色小木桩头,桩间产生的误差不能超过50毫米,自检布桩合格之后通知工程监理师进行验收,合格之后实施工程下一步。搅拌设备运送至现场之后实施安装调试,直到计量设备、压力和转速一切正常之后可以就位。安置好钻机之后将钻头与标志桩位中心对准,之后对钻杆实施双向的调平,之后,进行再次对中调整,最后进行精准后调平。

3.4钻机使用

每台钻机在开始之前,技术人员都要尺量钻杆的总体长度,按照桩长、桩顶设计的标高以及原地面的标高对下钻节数进行计算,同时在钻杆的最后一节上标出结束下钻的位置。设置钻孔的目标就是在预定深入设置注浆管,钻孔方法使用的是旋转单管法钻机。

3.5复搅与旋喷

把注浆管放入至规定的深度之后,适度调整回流的阀门,造成旋喷罐中的压强能够符合预定值,水泥浆达到喷嘴之后,对喷射的具体方向进行检验,摆动角度,确定合格之后,对工作台和阀门油泵实施调节,控制好旋转的速度,在规定的范围内进行旋喷和提杆,从下至上进行成桩,在1米以下范围内的桩头实行提钻复喷时要使用1档最慢的速度进行提升,井复喷一次,加强桩体具备的密实程度,因为1米以下的范围之内将会承受较大荷载,对此处桩体质量加强对于桩体发挥承载力发挥了关键作用。当结束喷浆时,要二次回灌注浆孔,避免旋喷桩体因为固结的水泥浆而产生顶部凹面出现的桩顶标高不符合要求现象。在施工过程中,旋转时的速度、旋喷的压力、使用水泥的参数对桩的均匀程度与桩径都会造成影响,水灰比发生的变化将会影响桩身的强度,因此需要对一一系列参数进行检查是否达到了设计标准,并且做好记录,遭遇故障应计量的排除。

3.6冲洗提管和设备移动

完成喷射作业之后,应将吸浆管移送至水箱中,在地面上进行喷射,以便能够全部排除泥浆泵和注浆管中的浆液,避免水泥残存物堵塞管路。将钻机移动至下一孔位,为保证桩与桩之间能够较好的咬合,可以使用打一跳一的方法,并且需要保证间隔36小时。

4.施工方式与注意事项

4.1应用二重管法施工,应注意将二重管法的提升速度限制在20cm/min,旋喷速度则应限制在15r/min。注浆管在分段提升的搭接长度上不可短于10厘米。施工时,首先送高压水,约半分钟后再送水泥浆,对桩底部以边旋转边喷射的方式进行工作,待1分钟后,再以旋转、提升、喷射的方式继续进行工作。

4.2在进行喷射时,若达到喷浆量与喷射压力的预定标准后,应将渐渐将注浆管提升,若途中出现故障问题,应立即停止旋喷与提升并对故障进行排除。在旋喷过程中,应限制冒浆量在10%至20%范围内。

4.3当喷至软土层顶之后,应马上降低注浆压力,将其限制为3兆帕斯卡左右并引孔内灌泥浆至地表。施工结束后应马上将注浆管拔出,并利用清水对管路进行清洗,避免因凝固而造成管路堵塞问题。

4.4水泥浆配方必须根据室内试验所得结果进行配制,保证水灰比为1比1,不可任意更改,同时应用三层滤网进行严格的过滤工作,避免管路堵塞;水泥浆可随搅随用,注意在使用时,为防止浆液沉积,应对其进行持续性的轻微搅拌,每罐搅拌时间不可低于3分钟。按照搅拌机容量确定水泥浆搅拌量,进行施工时,每次搅拌需用速凝剂8千克、水泥400千克。在高压喷射中,会产生出一些废浆,处理废浆的方式是将其抽至储浆池内,而后通过泥浆车将其送到特定地点。

5.质量控制要点

5.1正式开工前应认真作好试桩工作,确定合理的施工技术参数和浆液配比。水泥采用32.5普通硅酸盐水泥,用水要干净无污染,使用前取水样化验合格后才能使用。

5.2旋喷过程中,冒浆量小于注浆量的20%为正常现象,若超过20%或完全不冒浆时,应查明原因,调整旋喷参数或改变喷嘴直径。

5.3钻杆旋转和提升必须连续不中断,拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10~20cm的搭接长度,避免出现断桩。

5.4在旋喷过程中,如因机械出现故障应停止提升和旋喷,以防止断桩。恢复喷射时,要多下0.5m,以保证桩体的连续性。若遇特殊情况停机时间超过12小时,应采取补桩或其他补强措施。

5.5制作浆液时,水灰比要按设计严格控制,不得随意改变。在制浆过程中要随时测量浆液比重。在旋喷过程中,浆液要不停搅拌,防止水泥浆沉淀,浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时,应有筛网进行过滤,过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。

5.6旋喷桩施工过程中,应按要求作好施工记录。

6.旋喷桩施工中的检验

6.1检查单根桩长度,可通过测量钻杆长度刻线或钻芯来进行确定,保证桩长达到标准要求;

6.2利用尺量与放样等方式对桩位的布置进行检查,确保其符合设计标准;

6.3保证施喷桩机的配备达到计量要求的计量装置,且在检定有效期内;

6.4利用计数法对桩的布置数量是否达到标准进行检查及确定。

7.总结

综合上述,高压喷射注浆法利用高压喷射流冲击土体,造成土体毁坏,并使浆液与剥落土凝结成固结体的施工方式、应用范围、加固质量等都与其它注浆法不尽相同,显示相较于其它地基处理手段所存在的与众不同之处。

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干燥粉细砂层 隧道施工水平旋喷桩

隧道工程与其它工程相比,其隐蔽性强,地质条件和周围环境的不确定性更加突出,随着我国交通事业发展,隧道特殊地质情况出现更加多元化,近年来干燥粉细砂层地层(相似于风积沙地质)在隧道施工中出现,其结构松散,强度低,颗粒细,给隧道施工带来很大困难。目前,我国干燥粉细砂层地质隧道工程实例少,施工技术与方法还不完善。水平旋喷预支护施工技术是在常规旋喷注浆技术基础上发展起来的一种新的施工技术。水平旋喷在国外已成功地应用于各种软弱不良地层的预支护中,但在我国尚属罕见。采用TGD―50型水平钻孔旋喷机及与其配套的YZB―32型液压注浆泵,进水平旋喷桩超前预支护的施工。

根据水平旋喷机的使用机理,针对干燥粉细砂层地质的特点,进行了多次工艺试验,掌握了水平旋喷在干燥粉细砂层地层中的操作要领、注浆压力、固结体直径、浆液自止浆及旋喷桩施工精度等一系列技术参数,取得了水平旋喷固结体周围砂体物理力学性质的变化数据。取得了良好的支护效果。

1. 工程概况

上白隧道设计为单洞双线隧道,线间距5米,全长1717m。隧道位于直线上,隧道内设单面坡,自进口至出口为14.5‰的上坡,隧道最大埋深126m。隧道穿越地层为第三系坡、洪积新黄土、细砂、中砂层,冲洪积新黄土,第四洪积老黄土层、粉细砂。根据最新设计地质资料揭示,全隧约1400余米穿越干燥粉细砂层,安全风险高,施工难度极大。

2. 施工中出现的问题及方案论证

2.1 施工中出现的问题

自2010年10月底拱顶开始出现砂层,随着掌子面的开挖掘进,砂层厚度不断扩大。目前已经覆盖断面上台阶及拱顶以上不少于6m范围。期间按照密排小导管注改性水玻璃的施工措施掘进了近100m后,随着砂层范围的扩大,流砂现象越来越严重,造成初期支护背后存在较大体积的空腔。施工中采取每开挖2~3拱架既注浆回填一次的处理措施,仍然无法对空腔完全回填灌满。最终导致1月27日发生初期支护沉降大变形(平均拱顶下沉47cm,最大下沉68cm),16m范围需做换拱处理。另外该段落地表发生开裂塌陷现象,埋深67m。初期制定的换拱方案为对变形地段先采用钢架临时加固后,对初期支护背后扰动后砂层进行注浆胶结加固。注水泥水玻璃双液浆200m3。但在开挖过程中发现仍然存在漏砂现象(浆液对砂层固结效果不明显)。

2.2 方案论证

由于粉细砂地层可注性较差,针对干性粉细砂层必须做好防漏、防涌、防沉降等工作,防止施工过程中出现漏砂、涌砂、大量沉降现象。通过专家论证、比选及现场试验决定;一是在粉沙地层采用高压水平旋喷桩超前支护为主,超前小导管注浆配合施工,保证支护效果;二是减小上台阶高度,并采取CRD工法或设置临时仰拱台阶法施工,防止结构过量沉降;三是为减少前方土体滑移引起工作面滑塌,加剧结构变形失稳及沉降,掌子面亦设置水平旋喷桩三根。

3. 高压水平旋喷桩施工工艺

3.1 水平旋喷桩加固机理

水平旋喷桩是以高压泵为动力源,通过水平钻机钻杆,喷嘴把配置好的喷浆液射到土体内,喷射流以巨大的能量将一定范围内的土体射穿,并在喷嘴作缓慢旋转和进退的同时切割土体,强制土颗粒与浆液搅拌混和,待浆液凝固后,便形成水平圆拄状水泥土固结体,即水平旋喷桩。当旋喷桩相互咬接后,便以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体,起到了防漏沙等作用,保证了隧道施工安全。

3.2 高压水平旋喷桩施工工艺

3.2.1施工准备

3.2.1.1设备进场(1)检查钻机运行是否正常。(2)高压注浆泵运行是否正常,高压注浆管路是否畅通,压力表是否正常。

3.2.1.2 测量放线定桩位,在隧道两侧测量放线定出两个同一里程点,隧道轴线,并在掌子面测量标出隧道开挖轮廓线,测量定出桩位,并编好每个桩号,用钢筋作好桩位标志。

3.2.1.3钻机安装。(1)平整工作平台,铺设轨道,安装立柱。场地要求平整,并挖设排水沟。(2)油泵、高压泵安装。要求场地平整,场地硬化,高压泵安装平稳,管路安装摆放整齐。

3.2.1.4 对孔位。设备安装好后,按技术交底调整钻机角度、方位,对准孔位,孔位误差控制在±50mm以内。

3.2.1.5 制定浆液。根据施工方案和技术交底要求的配比配制水泥浆,浆液搅拌必须均匀。在制浆过程中应随时测量浆液比重,每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制,拌制浆液必须连续均匀,搅拌时间不小于3分钟,一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。

3.2.2钻进

高压水平旋喷桩施工工艺流程图

3.2.2.1 钻孔打设

为确保钻孔质量,首应先打设2―3个探孔,查明地层变化情况及地层对钻孔角度的影响,然后根据探孔情况确定旋喷桩钻孔的打设角度。1)检查确定孔口管安装牢固后,调整钻机,对好孔位;2)将旋喷钻头及第一根钻杆送入孔口管内;3)安装密封装置;4)打开循环液排出口(循环液采用膨润土、聚丙乙烯及火碱制作的泥浆);5)开始钻进,进孔角度按探孔确定的角度开始钻进,直到钻至设计深度;6)通过观察循环液压力变化,检查喷嘴是否堵住。7)钻进过程中要保持循环液压力1.0―2.0MPa,防止在钻进过程中,砂石堵住喷嘴。

3.2.2.2 高压旋喷。1)进行高压喷浆前应检查高压注浆泵,查看泵压读数是否达到设计要求(35―40MPa),泵压达到设计要求时才能开始喷浆;2)喷浆前应检查;3)在孔底高压喷浆时应停留一定时间,然后再缓慢外拔钻杆,钻杆每外拔出0.6m,应回拖0.30m钻杆,同时高压喷浆;4)在高压喷浆时,应安排专人观察泵压变化,一旦发现泵压过低时应及时通知机台停止喷浆,查明原因后再恢复高压喷浆;5)当钻杆拔至孔口0.50m时停止注浆,关闭浆液通道,再缓慢拔出钻杆,进行封孔作业;6)每根高压旋喷钻杆拔出后应立即用清水高压冲洗干净,避免残留浆液凝固,避免下次旋喷时残留颗粒物堵喷嘴。7)喷浆参数:浆液要求水:水泥为1:1;注浆压力为35―40Mpa;8)旋喷注浆时应注意事项:(1)接、卸钻杆要快,并且要清洗接头位置,不得残留杂物,防止喷嘴堵住;(2)旋喷过程中循环液排出口要保持畅通,如因故堵死,应松开密封装置疏通返浆通道,保持正常返浆,返浆量应控制在规范规定的20%左右。

3.2.3 封孔。1)喷浆至孔口掌子面0.50m时,应停止喷浆;2)下孔口管最外端的密封装置,关闭循环液排出口;3)快速拔出钻杆和钻头,关闭大球阀;4)高压旋喷注浆完成后应在循环液排出口处安装压力表,然后用250泵补注浆,注浆压力控制在0.8-1.0MPa;5)补注浆完成48小时后方能下大球阀。

3.3 高压水平旋喷桩施工参数

第一环同上白隧道进口旋喷桩施工参数。水平旋喷桩布置在隧道拱部断面140度范围内(覆盖整个砂层),桩径600mm。桩间距为350mm,相邻桩相互咬合250mm,由于要外扩工作室,按大角度打设,设计角度为15%,长度为18m,核心土范围施工3根旋喷桩,用于顶住前方的涌砂,水平方向打设,长度为18m。

4. 总结

过施做水平旋喷桩超前支护,形成了较好的拱壳支护,在开挖过程中能过承受开挖线外沙土压力,保证了掘进安全。拱顶下沉及水平收敛急剧减少,满足了施工要求,水平旋喷桩预加固不仅能安全、顺利通过不良地质,而且进度亦能保证,TGD-50型水平旋喷机设计新颖,实现了液压升降,水平、倾斜和竖直旋喷作业;液压系统简单,操作维修方便,造价合理。针对此种地质,此方法安全、效率高、造价低等特点,尽管此工法还有待进一步完善,但无疑它是很有前途的。

参考文献

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关键词:盾构法;高压摆喷法;高压旋喷桩;深层搅拌桩;止水帷幕;土体加固

Key words: shield method; high pressure swing; high pressure spin spray pile; deep mixing piles pile waterproof curtain; soil reinforcement

中图分类号:U23文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)12-0142-02

0 引言

盾构法建造隧道,因其机械化程度高、对地层的适应性较好、对施工人员起到安全保护、其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制,因而广泛用于水下公路、城市地铁、电力通讯、市政公用设施等各种隧道。

任何方法施工工程都有风险,盾构法施工隧道也不例外。盾构法施工,最容易发生事故的是盾构机进站和出站。因为进站和出站都必须破坏车站(或工作井)围护结构,盾构工作面将处于开放状态,这种开放状态将持续较长时间,水土压力一旦不能及时挡住,地下水、流砂、涌泥等会进入工作井,就会如同推倒的多米诺骨牌,严重的整个车站或隧道都会毁于一旦。以南京地铁为例,盾构机进、出站都或多或少出现了涌水涌砂现象,都进行过抢险;台北地铁新店线221标盾构竖井发生涌水涌砂事故,造成周围六栋房屋受损,临近管线破坏,路面产生裂缝。因此,笔者在天津地铁和北京地铁用盾构法施工隧道时,特别重视盾构机进、出站的风险控制,本文对这一问题的处理经验做一总结。

预防盾构机进、出站时发生涌水涌砂事故的措施主要是土体加固和止水。当前常用的土体加固技术有SMW工法、高压旋喷桩、深层搅拌桩、降水法、分层注浆法、冻结法等;常用的止水措施有高压摆喷法止水帷幕、降低地下水位。从施工便利和经济角度考虑,常采用高压摆喷法止水帷幕+高压旋喷桩土体加固、深层搅拌桩+降水井方法。

1 高压摆喷桩止水帷幕+高压旋喷桩土体加固

天津地层以粉质粘土、粉土层为主,地下水位高(距地面0.5m),水的压力大,盾构机进站出站风险很大。根据天津工程地质和水文地质条件,天津地铁车站(或盾构工作井)围护结构绝大多数采用地下连续墙型式,基坑降水采用坑内降水措施,盾构机进站、出站洞口外常采用高压摆喷法止水帷幕+高压旋喷桩土体加固措施。

工程实例:天津地铁2号线沙柳路站。本工程车站主体围护结构标准段采用厚600mm地下连续墙,深度26.5m,端头井(盾构工作井)采用厚800mm地下连续墙,深度29.5m。高压摆喷法止水帷幕+高压旋喷桩土。体加固位置:端头井围护结构外纵向8m,采用高压旋喷桩土体加固,之后3m采用高压摆喷法止水帷幕(共11m),宽度、厚度均为盾构机外径+各3m。如图1:

土体加固、止水施工前,原设计的洞口外端头加固只有6m长,专家认为不够,增加3条措施:加固体增加到11m,可将8m长的盾构机完全包住;抢险队伍准备1t聚氨酯放在盾构机进站位置,一旦出漏,立刻注聚氨酯堵漏;增加3口降水井,一旦出漏,立即抽水,降低水压力。

1.1 高压摆喷施工采用参数:设计高压摆喷桩8排,桩径Φ800mm,排与排菱形布置,咬合200mm,单排桩中心距0.6m,摆喷角度90°,双扇摆喷。

1.2 高压旋喷桩施工采用参数(二重管):设计高压旋喷桩12排,桩径Φ800mm,桩中心距为693mm,咬合107mm,梅花形布置。

高压摆喷止水帷幕和高压旋喷桩土体加固实施后,在盾构机四次出站、四次进站过程中,发现洞门漏水点非常少,只在局部发现过渗水点,无须处理,亦未启动应急预案,土体加固和止水效果非常好,达到了预期目标。

2 深层搅拌桩+降水井

北京地层以粉质粘土、粉细沙层为主,地下水位较天津低(距地面8~10m),但隧道仍处于潜水~承压水地层中,盾构机进、出站的风险仍不可忽视。根据工程地质和水文地质条件,北京地铁车站(或盾构工作井)围护结构绝大多数采用钻孔灌注桩型式,基坑降水采用坑外降水措施,盾构机进站、出站洞口外常采用深层搅拌桩+降水井方法。

工程实例:北京地铁8号线永泰站。本车站围护结构采用钻孔灌注桩,桩径Φ800mm,标准段桩中心距1400mm,两端盾构井段桩中心距1200mm,桩间采用挂网喷射混凝土封闭找平,桩顶设冠梁。深层搅拌桩+降水井位置:端头井围护结构外纵向11m采用深层搅拌桩土体加固,宽度、厚度均为盾构机外径+各3m;降水井设置3口。如图2:

2.1 本工程深层搅拌桩施工参数有:①搅拌钻杆的钻进、提升速度:0.5~1.0m/min;②搅拌钻杆(轴)的转速:60r/min;③钻进、提升次数:往复2次;④施工桩径:Φ600mm,咬合200mm,梅花形布置;⑤施工桩长:止水帷幕桩长12.7m;⑥水灰比0.55,水泥浆液比重1.75g/cm3;⑦28天无侧限抗压强度为1MPa;⑧每根桩每延米水泥用量(50kg);⑨灰浆泵功率:75kW;⑩垂直度偏差限值不超过1.0%、桩位偏差限值偏差不应超过50mm。

2.2 降水井施工参数有:①井类型:管井;②管径/壁厚(mm): Φ400/50;③井管类型:无砂水泥管;④滤网(目):80;⑤滤料(mm):2~4;⑥井深(m):22。在盾构机进、出站前,降水井水位应降至隧道结构底部以下0.5m,以防凿除洞门后涌水涌沙。在本标段盾构机四次出站、四次进站过程中,只在局部发现过渗水点,对工程施工没有影响,无须处理,本方案效果非常好,达到了预期目标。

3 结语

在盾构法施工地铁隧道工程中,针对盾构工作井的围护结构和工程地质、水文地质条件,从施工便利和经济角度出发,合理地采用土体加固和止水措施,对有效地预防、控制凿除盾构工作井洞门后发生涌水涌砂事故是非常重要的。

参考文献: