高压旋喷桩在城市深基坑防渗止水中的应用

高压旋喷桩在城市深基坑防渗止水中的应用

收稿日期:2005-02-25

作者简介:高俊峰(1972-),男,1995年毕业于桂林工学院水文地质与工程地质专业,工程师,中铁三局铁科工程有限责任公司,河北霸州 065700

高俊峰

摘 要:以天津地铁一号线土城站施工为例,阐述了利用高压旋喷桩解决城市深基坑工程防渗止水的施工工艺及施工要点,并对其应用效果进行了分析。关键词:高压旋喷桩,深基坑,防渗止水中图分类号:T U 463

文献标识码:A

1 工程概况

天津地铁一号线土城站由土城车站、人防段、折返线组成,全长492.15m,位于南路和大沽南路交叉路口,地面交通繁忙,车流量大,地下管线复杂。

土城站为单层岛式站台,局部双层车站,地面有4个出入口、2个风亭,1个混合变电所。车站及折返线基底埋深约13.28m~15.4m,车站双层部分顶板覆土厚1.2m~2m,单层及折返线覆土厚6m~6.9m 。

所在地区为冲积平原,地势平坦,由上至下依次为第四系人工堆积层,第四系新近沉积层和第四系河床~河漫滩相沉积层。地层分杂填土、粉土、粉质粘土、粉土层,局部有淤泥及细砂夹层。地下水埋深为1.0m~1.9m,埋藏浅且较丰富。

2 高压旋喷桩施工2.1 工艺原理

利用钻机开引孔,把带有特殊喷嘴的注浆管下至预定土层后,用高压脉冲泵将水泥浆液通过注浆管下端的喷射装置,向四周以高速水平喷入土体切削土层,使喷流射程内土体遭受破坏,与此同时注浆管一面以20r/min 速度旋转,一面以15cm/min~30cm/min 低速徐徐提升,使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化后在地基中形成具有一定强度(0.5M Pa~8.0M Pa)的水泥土桩体[1]。

2.2 高压旋喷桩适用范围

[2]

3)消除固结体顶部凹穴:采用水泥浆进行喷射时,在浆液与土搅拌混合后的凝固过程中,由于浆液的折水作用导致不同程度的收缩,造成固结体顶部出现一个凹穴。深度一般在0.3m~1m 之间,为消除这种现象,钻孔前不能挖至设计的仰拱底板标高,而是在铺底顶面开始钻孔旋喷。施工完毕后,开挖正好消除凹穴。边墙部位则采用对凹穴灌混凝土填满。

4)冒浆处理:冒浆量小于注浆量20%为正常,超过20%或完全不冒浆都应查明原因进行处理,冒浆过大的主要原因为注浆量大大超过喷浆固结所需的浆量所致,减少冒浆量的主要措施有:a.提高喷射压力;b.适当缩小喷嘴直径;c.加快提升和旋转速度。不冒浆的主要原因为地层中有较大空隙,可采用在浆液中掺入适量CaCl 2,或增大注浆量填满空隙后再继续正常喷浆。

4 质量控制与检验4.1 质量控制

1)施工前先进行场地平整,挖好疏通排浆(水)沟,复核定位孔位是否符合设计。2)水泥和水使用前应做实验,符合混凝土拌和标准方可使用。3)做好钻机定位,钻机安放要保持水平,钻杆保持垂直,倾斜度不得大于1.5%。孔位偏差不得大于50mm 。4)注浆管贯入土中,喷嘴达到设计标高,即可喷射注浆。在注浆参数达到规定值后,提升注浆管,注浆管分段提升的搭接长度不

得小于1m 。5)发生异常情况应停止提升和喷射注浆,以防桩体中断,同时查明原因及时排除故障,如果浆液喷射不足应进行复核。

4.2 质量检验

采用钻孔取芯法从已好的固结体中钻取岩芯,并将其做成标准试件进行室内物理性能试验,检查内部桩体的均匀程度及强度是否符合设计要求。

5 适用范围

适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粘土、黄土、砂土、人工填土及碎石基底,但对含有较多大粒块石、坚硬粘性土,大量植物根基或含过多有机质的土,以及地下水流速过大和已漏水的工程则不宜使用。

6 结语

旋喷桩施工作为充填性大型溶洞的处理方法,可以有效降低换填的巨大工程量,也可以利用旋喷群桩的摩擦性能及桩体的高强度,加大地基承载力,为隧道内软弱地基处理提供了一个新思路,尤其是高深基底无法换填时不失为一种好的施工方法。参考文献:

[1]吴庆成,孔祥平.高压旋喷桩加固湿陷性黄土地基施工技术

[J].山西建筑,2003(5):23-24.

Construction technology of rotary jet grouting pile in foundation stabilization

MA Feng -ya QIN Me-i qian

Abstract:Combined w ith practice the construction technolog y of ro tar y jet grouting pile in foundatio n stabilization is mainly introduced as w ell

as corr esponding quality control measures and inspection method.T he application sco pe of this kind of pile is also mentio ned in order to prov ide r eferences for similar works.

Key words:ro tar y jet grouting pile,grout ing ,foundation

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第31卷第11期2005年6月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTURE

Vol.31No.11Jun. 2005

1)适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土等地基。但对有机质含量高的土质及含砂量高的土处理效果不太理想。

2)可用于建筑物深基坑侧壁挡土、挡水、基坑底部加固、防止管涌、防水帷幕等工程以及对基坑的渗漏点、薄弱点及时封堵、加固。对地下水流速过大和已涌水的工程要慎重使用。

3)高压旋喷桩选择原则

a.当设计直径为0.3m~0.8m 时,采用单管法;

b.当设计直径为0.6m~1.2m 时,采用二重管法;

c.当设计直径大于1.0m 时,采用三重管法。

3 高压旋喷桩施工要点

[3]

1)提前选择与施工处地质条件相似的地带进行试桩,通过试桩确定旋喷管旋转速度、提升速度以及喷浆泵压等施工技术参数。2)选用细度好的普硅水泥,水泥浆液要严格过滤,经常测试水泥浆液比重,一般选用水灰比1.0浆液比重1.5的浆液。当浆液比重与规定值的误差超过0.1时,要停止旋喷作业,重新调整浆液水灰比。3)水泥浆液随配随用,在旋喷作业过程中连续不停地搅拌,拆卸注浆管节后重新进行旋喷作业的搭接长度不小于0.5m 。4)钻机按设计桩位准确定位,做水平校正,成孔施工的偏斜率不大于1%。5)旋喷注浆过程中,冒浆量超过注浆量的20%,或完全不冒浆,应及时查明原因,采取合理措施。6)高压泵距喷浆口距离不能过远,以20m 以内为宜,保证浆液压力不致损失太大。泵压要保持在20M Pa 以上,旋喷管旋转和提升速度不得超过规定值的10%。7)供浆、供气、供水必须连续,一旦中断,将旋喷管下沉至停供点以下0.5m,待恢复供应时再旋喷提升,当因故停机超过2h 时,应对泵体和输浆管路妥善清洗。8)地质条件不好的地段,要加强复喷,特别是淤泥、含有机质层和冒浆量大的地段。

4 质量措施

1)采用普硅水泥,每批进场要及时抽验、试验。2)定时记录搅拌水泥浆液所用的时间、水灰比,保证水泥浆液供应量不少于1200L/min 。

3)保证钻孔垂直,偏差不大于1%,桩位偏差不大于20mm 。4)喷射管从下而上喷射注浆,保证喷浆深度。注浆管分段提升的搭接长度不小于500mm 。

5)喷射压力、提升速度严格按设计及规范要求实施。6)不使用搅拌时间超过4h 的水泥浆液。

5 安全措施

1)对有关人员进行安全教育培训考核。2)施工设备定期保

养,使其保持良好的工作状态。所有机具设备的操作人员必须经过严格培训,持证上岗。严格遵守操作规程。严禁违章作业。3)施工现场临时用电按5施工现场临时用电安全技术规范6执行,设

专人管理供电线路,随时检查维修,严禁乱接电力线及违章作业。

4)做好施工现场管理,以及环保、消防、材料、卫生设备等文明施

工管理工作。夜晚施工所用照明设备必须齐备。

6 工程实例及效果

1)天津地铁土城站一期施工时,在盾构井南侧风机房拐角深度为7m ~8m 处出现渗漏点,通过用高压旋喷桩在渗漏点及附近区域注浆及桩间补喷的方法,及时完成对漏点的封堵,保障了盾构井按时交付。

2)折返线因管线原因造成搅拌桩止水帷幕不能闭合,施工形成了20多个接头缝。搅拌桩施工完成后,在接缝位置(事先已记录接缝位置坐标)补做高压旋喷桩。从折返线开挖看,止水效果很好,达到了预期目的。

3)在一期基坑开挖施工中,发现地面下6m ~8m 及11m~13m 段分别有淤泥层、砂层及含贝壳粘土层等,搅拌桩在此处不易固结,而渗漏点基本都集中在此处,因此在后期补做高压旋喷桩时,特意在上述两段加强复喷、降低提速。开挖后总体效果有很大改观,虽有个别点仍然渗漏,但已危及不到基坑安全。只需人工用普通水泥就可封堵。

4)折返线有两处横跨基坑的高压电缆,分别为220kV 及10kV 过路电缆,该处钻孔桩及搅拌桩无法施工。220kV 电缆横宽达4.0m,10kV 电缆横宽达2.5m 。通过对该处的土压力及管线现状的分析,决定在220kV 电缆两侧各3.0m 范围内采用双重管高压旋喷桩进行施工,桩距50cm;在靠近电缆的桩以1/20的倾斜角度进行施工,保证其在电缆下2m ~3m 处能够咬合。10kV 电缆处用单管法高压旋喷桩加固成4排,按30cm @30cm 布桩。开挖后止水效果良好,未发生大的渗漏现象,距基坑10m 的5层老居民楼及附近地面沉降稳定,未超过警戒值。

5)在3号出入口处,有<600mm 上水管、通讯管线及既有人防工事,影响范围达8m,钻孔桩及搅拌桩不能施工。考虑到此处基坑浅而且原人防工事没凿除部分可作为部分挡土墙,通过设计院计算,此处布置2排高压旋喷桩,间距30cm,开挖效果良好。

6)后期施工时在钻孔桩与搅拌桩间增设高压旋喷桩,通过开挖,止水效果良好。

7 结语

城市深基坑工程施工能否成功,首要任务是保证围护结构安全稳定,不渗不漏。利用高压旋喷桩可对基坑的渗漏点、薄弱点及时封堵、加固,对止水帷幕存在的缺口进行严密封堵;同时高压旋喷桩在特殊地段通过对一定范围内土体的加固,可以代替钻孔桩及水泥搅拌桩,解决因场地条件等因素造成钻孔桩及水泥搅拌桩无法进行施工的问题。在城市深基坑工程施工中,利用高压旋喷桩解决防渗止水难题是一种简单、有效的方法。参考文献:

[1]于志成,施文华.深基坑支护设计与施工[M ].北京:中国建筑工业出版社,1982.32-43.

[2]高大钊.深基坑工程[M ].北京:机械工业出版社,2000.46-53.

[3]夏明耀,曾进伦.地下工程设计施工手册[M ].北京:中国建筑工业出版社,1998.85-94.

Application of high pressure rotational jetting pile in water seepage prevention of deep basic pit project in city

GAO Jun -feng

Abstract:T aking construction of T ucheng Station in T ianjin No.1subw ay for ex ample,it illustr ates constructive technology &main pints of

w ater seepag e prevention of deep basic pit project by high pr essure rotational jetting pile in city and analyzes its applicative effects.Key words:hig h pressure rotational jetting pile,deep basic pit,w ater seepage pr ev ention

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58#第31卷第11期

2005年6月

山西建筑