搅拌桩止水帷幕

2024-09-29

搅拌桩止水帷幕（精选8篇）

搅拌桩止水帷幕篇1

1. 概述

随着城市建设的日益发展, 地下空间的开发规模也不断扩大, 深基坑工程也越来越多。基坑施工引起周边地下水位下降, 危及基坑周边环境安全, 宜在基坑周边设止水帷幕, 对基坑外的水进行截止。深层水泥搅拌桩止水帷幕就是用深层搅拌机在地基深部, 将软土和水泥强制拌合, 利用水泥和软土发生的物理化学反应, 使之凝结成水泥柱状加固土体墙, 既不让水流进坑内, 也不叫水流进坑外。实践证明, 该工法不仅节约成本, 而且可以较好地解决深基坑施工时所面临的承压水危害及周边环境保护等难题。

2. 基坑概况

哈励逊医院旧居住区改造项目, 位于衡水市中心地带。项目总规划面积8.6万平方米, 先期建设回迁住宅楼一栋, 地上24层, 地下2层, 建筑面积2.8万平方米, 剪力墙结构, 抗震设防烈度为7度。基坑平面尺寸为25m×63m, 基坑开挖深度为10.3m, 基坑保护等级为一级。

3. 基坑环境条件

基坑北侧距离哈院内科病房楼10m。相邻路面有给水、雨水、污水、煤气共4根管线需保护。基坑西侧距离哈院锅炉房5m。南侧距离医院1#旧住宅楼 (五层) 21米, 东侧距离医院3#旧住宅楼 (四层) 12.5米, 相邻路面有给水、雨水及煤气共3根管线需保护。工程施工环境复杂, 施工过程中需采取相应的监护措施, 确保周边环境的安全。

4. 地基土层特征

5. 水文地质条件

本工程地下水主要补给来源为大气降水和工业、民用弃水入渗回归, 汛期河流及坑塘蓄水对周围地下水也有一定的补给。由于地势平坦, 坡度较小, 侧向径流微弱。地下水位埋深2.60～2.90米, 年水位变幅约1.5米。水位在基坑底标高以上, 对土方开挖、基础施工影响较大。

6. 施工方案比选

由于基坑所处场地水文地质、环境条件复杂, 开挖深度大, 为防止微承压水产生突涌现象, 需按要求降低微承压水头, 确保基坑底部水头降至地面以下约11m。此方案将给周边环境带来很大风险。采用适当的技术方案来垂直隔断微承压水的水平补给, 以不降或少降坑外微承压水来达到保护周边环境的目的。因此, 对以下方案进行比选:

方案一:选用1000mm厚地下连续墙, 墙体有效深度18m, 该方案可有效保证基坑的稳定性及变形控制, 但面临接缝质量难以保证、成槽坍方难以控制。此方案成本投入较大, 衡水市尚无地下连续墙施工经验可以借鉴。

方案二:采用混凝土灌注桩与三轴水泥搅拌桩止水帷幕相结合的方式, 通过外围三轴水泥搅拌桩形成止水帷幕垂直隔断微承压水。但三轴水泥搅拌桩为全新工艺, 其隔水效果尚待验证。

经二个方案的权衡和比选, 最终确定采用方案二, 本工程围护结构由钢筋混凝土冠梁、钢支架形成整体的支撑受力体系。工程绝对标高20.800, 钻孔灌注桩外围设置三轴搅拌桩止水帷幕, 三轴水泥搅拌桩有效桩长18m, 设计参数为:Ф850@1200三轴水泥土搅拌桩, 单桩直径850mm, 组间咬合850mm (套打一根) , 组内咬合250mm, 桩心距600mm, 有效桩顶标高为-1.800, 桩数156组, 总4778立方米。采用P32.5级普通硅酸盐水泥, 水灰比1.5—1.7, 水泥掺量为20%。本工程设降水井9口, 直径700mm, 井深15m, 设观测井6口, 直径700mm, 井深10m。基坑平面图如下:

7. 施工部署

水泥搅拌桩和灌注桩总体数量较多, 是前期施工的主要内容, 二者平面距离较近 (静距为100mm) 有相互影响的可能, 若钻孔桩在前会出现扩孔和偏差造成搅拌桩难以下钻。若二者同时施工或没有足够时间间隔, 搅拌桩对土体的扰动及形成的水压会造成灌注桩成桩不利 (易造成塌孔) 。基于施工工艺考虑, 确保基坑支护体系施工质量, 先进行Ф850水泥搅拌桩止水帷幕施工, 待搅拌桩施工完成7天后, 再进行钻孔灌注桩施工。

8. 施工准备

8.1 材料准备水泥:

水泥材料选用32.5级普通硅酸盐水泥, 同时要求水泥新鲜、不结块。根据需要量准备充足, 以备搅拌桩能连续施工。

8.2 机械准备机具设备:

三轴搅拌钻机、履带式起重机、灰浆搅拌机、灰浆泵、冷却泵、导向架、集料斗、提速度测定仪、电气控制柜等。

9. 工艺流程

清除地表障碍物→测量放线→开挖沟槽→桩机就位→拌制水泥浆→喷浆沉搅拌喷浆→提升搅拌→搅拌结束→移至下一桩位。

9.1 地表障碍物清理

搅拌桩须连续施工, 现场应符合“三通一平”的施工条件, 施工前应对围护施工区域地下障碍物及管线进行清理或移位, 以保证施工顺利进行。

9.2 测量放线

施工前, 先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点, 计算出围护中心线角点坐标, 利用测量仪器精确放样出围护中心线, 并进行坐标数据复核, 根据中心线放出桩位线, 用木橛钉好桩位, 并用白灰作标识, 以便于施打。

9.3 开挖沟槽

在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土, 为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁, 应事先用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽。根据本工程搅拌桩直径, 取槽宽约1.2m, 深度约0.8～1.0m。开挖沟槽余土应及时处理, 以保证正常施工。

9.4 桩机就位

桩机就位由当班班长统一指挥, 移位要做到平稳、安全。桩机定位后, 由当班班长负责对桩机桩位进行复核, 偏差不得大于20mm。为便于成桩深度的控制, 施工前应在钻杆上做好标记, 控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长。利用经纬仪校对钻杆垂直度, 每次施工前必须适当调节钻杆, 把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。

9.5 水泥浆液拌制

施工前应搭建好拌浆施工平台, 平台附近搭建水泥库, 对全体工人做好详细的施工技术交底工作, 水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥, 水泥浆液的水灰比严格控制在1.5～1.7, 水泥总体掺量为20% (宜通过现场试验确定最佳水泥掺入量) , 外加剂木质素磺酸钙, 用量为水泥用量的0.2～0.25%。

9.6 喷浆、搅拌成桩

根据土质情况按计算速率, 放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉, 直到钻头下沉钻进至桩底标高。钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液, 每次下降时喷浆60%, 提升时喷浆40%。钻机钻进和提升速度宜控制在0.6～1.0m/min, 按技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液, 钻杆提升完毕时, 设计水泥浆液全部注完。

9.7 施工记录施工过程中, 由专人负责填写施工记录, 施工记录表中详细记录了桩位编号、桩长、下沉 (提升) 搅拌喷浆的时间及深度、水泥用量、试块编号、水泥掺入比、水灰比等。

1 0. 基坑信息化管理

1 0.1 地下水位监测

水位监测是采用观测井对基坑外的水位进行监测, 观测井布置在止水帷幕的外侧2m处。在观测井内设置水位管, 采用水位仪进行量测, 每天须连续观测水位并取得稳定初始值。相邻建筑物、重要管线或管线密集处应布置监测点。

1 0.2 基坑现象观测基坑开挖过程中应每天进行巡视, 观测止水帷幕有无开裂、渗漏, 周围建筑物有无裂缝, 周边道路、地面有无裂缝、沉陷等。应特别加强雨天和雨后的监测, 对各种可能危及基坑安全的水害来源监测, 如场地周围上下水道、贮水池、化粪池渗漏水等;做好监测记录, 异常情况立即报告。

1 1. 效果检验

止水帷幕施工期间严格控制各项指标参数。通过局部与整体相结合的方法对三轴水泥搅拌桩施工效果进行检验。首先, 桩体形成14d后进行钻孔抽芯检验, 桩体强度均达到设计要求的强度指标, 桩间结合紧密, 未发现分叉、缺浆等现象。其次, 在止水帷幕全部施工结束15天后, 对基坑进行大开挖, 基坑无开裂渗漏现象发生, 原有地下水抽干后, 坑内基本保持干燥。实践证明三轴水泥搅拌桩防渗效果好, 为哈院回迁住宅楼主体工程施工创造了良好的施工环境。

1 2. 结语

三轴水泥搅拌桩在哈院住宅楼深基坑施工中取得成功应用, 证明了三轴水泥搅拌桩止水帷幕不仅能降低施工难度、节约成本, 而且能从根本上解决复杂地质水文条件下深基坑施工抽水降压所带来的周边环境保护问题。在城市建设过程中推广和应用该工法具有重要的意义。

搅拌桩止水帷幕篇2

关键词 “多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆”；防渗体系；堤坝防渗工程

中图分类号：TV697.3 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）01--02

堤坝水库的除险工程主要包含对开裂、没治、滑坡和渗透破坏的治理，其中以防止渗透破坏为主。堤坝水库的渗透破坏是最为常见的堤坝险情，主要的表现有流土、接触冲刷、管涌、渗漏和接触流土等[1]。为此，以水库除险加工工程为例，分析了一种通过多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防身体系的具体应用。

1 工程概况

老虎旦水库位于广德县邱村镇赵村村境内，属长江流域水阳江水系郎川河支流。水库于1993年10月动工，1994年4月竣工。水库的汇水面积0.70 km2，总库容10.56万m3，兴利库容7.01万m3，是一座小（二）型水库，隶属邱村镇政府管理，现有临时管理人员1人。设计灌溉面积80 hm2，现有效灌溉面积66.67 hm2。下游影响人口800人，耕地66.67 hm2，是一座以防洪灌溉为主的水利工程。

2 小型水坝除险加固加固特点和加固方法选择

2.1 小型水坝除险加固特点

我国的很多水库大坝修建时间多在20世纪六七十年代，特殊的历史发展条件和基础决定了这些大坝在施工初期缺乏合理的设计、没有有效的检测等，因此施工质量存在很大的安全隐患。随着时间的推移，这些大坝也出现了各种各样的安全问题，最为常见的有结构问题、渗流问题等。以小型水库出险加固为例，这类出险加固工程主要特点有以下2点。一是招标困难，而且周期较短[2]。由于建设条件复杂、施工环境分散、单个水库项目繁杂等问题，导致基本的除险施工任务艰难，不得不去考虑更为经济和施工难度低的建设。不仅如此，施工对于设计、监管和施工单位的要求更高。二是建设的标准低，且资金有限。由于需要加固除险工程的小型水库众多。因此，相关的资金投入不能及时落实，导致资金有限。同时，有的水库的工程建设期限要求紧张，工程的设计方案有着一定的限制和约束，有的水库的勘探工作也非常的复杂，这些都给除险加固工程带来了一定的难度。但是水库存在的安全隐患不能不管，水库的安全运行直接影响着人民群众的生命财产安全，尤其是水库的出险加固工程意义重大，必须引起足够的重视。

2.2 小型水坝除险加固方法选择

按照不同的施工现场和环境可以选择不同的防渗加固方法。首先，对于坝神的加固和防渗处理产检的劈裂灌浆、锥探灌浆、截渗墙和帷幕灌浆等方法。必要时可以通过翻挖重新填筑堤身或者帮堤加厚堤身等来加固[3]。其次，对于堤坝的防截渗墙剂量选择材料易获取、廉价材料来降低工程投资。当前比较常见的方法有深沉法、挤压法和开槽法造墙，其中造价最低的是深沉法造墙法，一般对于墙深低于20 m的时候最适合的高喷发造墙工程造价较高，但是在地下障碍物较多且工地施工环境恶劣的地方有着很好的适用性。而对于砂卵、砂石较多且卵石粒径较大的工程中，应该考虑通过冲击钻的方法配合其他方式完成开槽，当然了造墙方式的选择也应该大大结合工程的具体施工特点，特别是对地层险工段的处理，也可以通过盖重排水减压反虑来实施保护等。

3 多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防渗体系的适用条件

多头小直径深层搅拌桩是在单头和双头技术基础上做了进一步的完善，通过双动力多头的深层搅拌桩机来进行桩的施工，主要通过主机的双驱动力系统，携带主机上多个并排的钻杆转动，通过辅助一定的推动力将钻杆的钻头深入到施工要求的标准深度，然后将搅拌提升到孔口。然后通过上升和下钻的过程中，水泥浆被水泥浆泵的作用快速的灌浆到钻杆中，在经过钻头深入到目标土体中，在提升和钻进的同时，使原土和水泥浆充分的混合。随后调平桩机并调平，多次反复这一过程后就可以形成一道帷幕灌浆的防渗墙，而墙体实际的连接方式也要结合具体施工设计而定，并结合具体施工设计来选择搭接方式以及选择合适的钻头。

一般来说，多头小直径深层搅拌桩的防渗墙技术有着一定的使用范围，常在粉质黏土、黏土、密度中等以下沙层的除险加固中使用，且施工中并不会受到低下水位的干扰，但是对于大砂砾石层并不适用[4]。该大坝坝体填筑土可分为上下2部分。上部约5.2 m以上为棕黄色粉质壤土，含少量碎砾石，上部呈松散状，一部呈稍密状。约5.2 m以下为原塘堤填土，为灰褐色、灰黄色含碎石粉质黏土，碎石含量不均匀，局部成团块状，稍密、可塑状，上部稍湿，中下部湿饱和。上、下两层结合面可见少量植物碎屑。非常符合多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防渗体系的施工条件，不仅如此，该区域附近水库也多为均质土坝，这种防渗体系也有着广泛的应用条件。

多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术体系有着非常多的特点，施工中并不用开槽。因此，避免了地质条件复杂区域的开槽和钻孔等施工过程，极大地简化了施工工艺，其有着很高的施工效率和更廉价的施工投入，最高工效能够达到20 m?/（台·h），而且使用年前很长，和混凝土墙相当。

4 多头小直径深层搅拌桩在施工中的应用的技术处理及参数

4.1 施工方法

施工的主要步骤为分为5步。一是结合现场施工条件和施工设计来制定水灰比，一般为（0.9∶1～1.3∶1）来完成水泥浆的配制和搅拌，并做到随配用。二是将配制好的水泥浆用水泥，泵送到储浆罐中进行二次搅拌，同时保持桩机调平就位。三是搅拌下沉，将就钻机调平就位后，通过制浆站泵将1∶1的水泥浆输送到储浆搅拌桶中，然后将灰浆泵启动，然后向钻杆内供浆，等到钻头出浆以后，将主机启动进行正向旋转，并选择钻杆向下推进档，下沉钻头，一边搅拌一边喷浆到标准深度。四是搅拌提升，将钻头下沉到标准深度后，暂时停止喷浆（时间30～60 s），等到钻扣喷浆。随后通过主机来实现方向旋转，慢慢的上升钻头，并一边进行搅拌，当钻头到达设计墙的时候停止上升并保持喷浆和搅拌数秒，保持墙体均匀；五是钻机移位，当完成其中一个单元墙后将钻机转移到下一个单元墙开始施工，需要注意是但钻机就位时需要保持单元墙之间的施工参数和设计，确保接搭质量[5]。

4.2 质量控制和检查

4.2.1 质量控制

為了保障施工必须确保质量控制和检查，质量控制的主要内容有：（1）对桩位、控制线轴线进行反复核对检查，桩位的偏差为（±5 mm），而平台高度偏差为（±10 mm），保障墙体中心线不能够出现偏移，墙顶部高度达标，满足要求可继续施工；（2）开机之前检查导向架的垂直度，并实时观测和调整其垂直度，误差不得超过5%，钻头出浆后继续施工；（3）水泥浆按照设计比例进行，并保持连续输送和均匀搅拌，不能出现离析，严格控制水灰比，并对各台班进行抽样调查，确保制浆和供浆满足设计标准，为了保障足够的持浆量需确保孔口在施工中存在轻微返浆现象；（4）深度和均匀度控制，严格桩的提升速度、下沉速度以及泵送压力，保障墙体质量。并将设计深度标记到钻机架子上，需保障喷浆15～30 s可以向上提升；施工时电流范围为（50～100）A，速度控制0.6～1.2 m/min；（5）墙体厚度控制，一般来说最小厚度不得低于350 mm，钻头直径选择严格遵循设计要求，并定期检查钻头磨损问题，及时补焊保持尺寸规定；（6）特殊问题处理，时刻观察施工中的来浆情况，及时发现问题并排除，一旦发生机械故障导致施工暂停，那么在重新施工后补桩过程需要深入到标高以下0.5 m处，如果时间超过2 h，那么应该对整个桩进行补桩。

4.2.2 质量检查

质量检查主要包含以下几个方面的工作：（1）开挖检查，沿着防渗墙体的轴线，每隔300 m左右开挖一条检查坑，长度为5 m，深度为（2～5）m，对桩身的坚硬程度、稳定性、桩的直径和桩轴线进行复查，观察墙体的外观和质量，是否出现了孔洞、蜂窝，并观察单元墙体之间和桩与防渗墙桩之间是否连续，并观察墙体厚度是否满足规定，最小厚度要求为350 mm，观察其整体的防渗性能和整体性；（2）钻孔取芯检查，钻孔取芯检查需经过业主、建立和设计部门的许可，取芯检查按照现场施工选取（4～8）组水泥芯样本。随后通过实验室技术和手段观察渗透系数是否满足规定，并检查其抗压强度，以及最小抗压强度[6]。

5 结语

多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防渗体系能很好的应用于水库堤坝的防渗加固工程中。经过此类防渗工程的加固后，能使渗水问题得到显著的改善，有着良好的加固防渗效果。本文详细地阐述了多头小直径深层搅拌桩在堤坝防渗加固工程中的应用，结合堤坝防渗加固的方式选择，分析了施工的过程、质量控制和检验措施，为此类施工技术的应用提供了参考。

参考文献

[1]胡轶辉，王永安.多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术在水库除险加固工程中的应用[J].江苏水利，2010（7）：27-28.

[2]李锡均，和润秋.长低坝水利除险加固工程防渗处理方案的探索与实践[J].水利技术监督，2010（5）：143-146.

[3]鲁帮勇.多头小直径深层搅拌桩在土山水库除险加固工程中的应用[J].水利建设与管理，2010（12）：139-142.

[4]罗居剑.垂直防渗技术在土石坝除险加固工程中的应用和设计优化[J].水利与建筑工程学报，2012（2）：111-116.

[5]王志伟.多头小直径的深层搅拌桩防渗墙在水库除险加固中的应用[J].水利建设与管理，2011（2）：53-54.

[6]王小平.多头小直径深层搅拌防渗墙在依干其水库除险加固工程中的应用[J].新疆水利，2008（3）：39-41.

止水帷幕桩封闭降水施工篇3

中铁三局集团科技研发中心工程位于太原市新建南路1号, 总建筑面积6.8万m2, 地下2层, 地上37层, 建筑高度170 m。本工程地下水埋深比较浅, 场地地下水位约-3.5 m, 为了在基坑开挖期间减少基础内土质和基底的含水量、保持基坑边坡和基坑底板的稳定、施工场地邻近建筑物和地下管网的使用、便于±0.00以下主体工程的正常施工, 需将地下水降至基底以下0.5 m~1 m。

1 基坑降水方案

1) 本工程采用止水帷幕桩封闭降水技术, 基坑外围设850 mm止水帷幕桩, 桩长23 m (西侧25 m) 。基坑内设27眼降水井, 井纵横向间距约为14 m, 井深20.7 m, 相对标高-21.9 m, (深入基底7.5 m) ;2眼观测井, 井深18 m, 相对标高-19.2 m。基坑外设19眼回灌井, 井深15 m;5眼观测井, 井深15 m。2) 降水井采用一井一泵, 一泵一管独立降水。降水井水管与排水总管相连, 排水总管接入基坑南侧沉淀池。水流经三级沉淀后排入市政管网。回灌采用自然回灌和加压回灌相结合的方式, 基坑北侧、西侧、南侧采用加压回灌, 东侧采用自然回灌, 在西侧设加压回灌水箱, 水泵抽取沉淀池内清水给水箱供水。回灌采用自动控制装置, 通过水位传感装置启闭加压回灌水泵, 实现回灌智能化。3) 降水井成孔直径700 mm, 井管直径400 mm。基坑内10眼降水井采用钢管井, 其余17眼采用水泥网眼管井。东侧基坑边采用大管径自然回灌井, 西、南、北侧基坑边采用小管径加压回灌。大管径回灌井做法同水泥网眼降水管井, 小管径加压回灌井成孔直径120 mm, 井管直径76 mm。观测井做法同小管径回灌井。

2 降水施工技术的要求

2.1 成孔施工工艺

1) 采用反循环泥浆护壁成孔, 循环泥浆性能要求为:注入孔口的泥浆比重不大于1.10;排出孔口的泥浆比重不大于1.20。2) 砂石泵启动前要检查系统的密封情况, 从砂石泵吸入口直到钻头吸渣口上, 发现密封不好及时处理。3) 启动砂石泵, 待反循环正常后, 才能开动钻机慢速回转下放钻头。开始钻进时先轻压慢转, 当钻头正常工作后, 逐渐加大转速调整钻压。4) 钻进过程中应细心观察进尺及砂石泵排渣出渣情况, 排量减少或水中含钻渣较多时应适当控制钻进速度。5) 钻进时如孔内出现坍孔等异常情况时, 应立即将钻具提离孔底并控制泵量, 保持冲洗液循环以吸除坍落物;同时向孔内输送性能符合要求的泥浆, 以抑制继续坍孔。6) 为提高钻进效率和保证孔壁稳定, 必须及时换浆和排渣, 确保泥浆性能指标满足钻进成孔需要。7) 成孔质量标准:孔径允许偏差+50 mm;孔深允许偏差+300 mm;垂直度允许偏差小于1.0%;差孔底沉渣不大于100 mm。8) 清孔:钻孔达到设计深度后, 此时空转不进尺, 加大泵量, 以比重1.05~1.10的低比重新泥浆替换孔内比重较大的泥浆。9) 滤管安置:滤管接头处用4根竹片及铁丝绑扎结实, 必要时接头处包纱网。滤管安置后应保持垂直和居中。10) 滤料填筑:滤管下完后注清水, 稀释孔内泥浆比重接近1.05后, 再填入滤料, 滤料必须沿四周均匀填入, 填入4 mm~6 mm砾石滤料, 井口下1 m~2 m四周用粘土填实封死。11) 洗井:洗井采用空气压缩机, 先清除泥浆再进行抽水, 待水清砂少后再安装潜水泵进行抽水, 直至满足要求为止。成井后必须及时洗井, 做到随打随洗, 不得搁置时间过长或成孔后集中洗井。

2.2 排水、回灌系统及观测井的技术要求

1) 抽水泵采用0.75 k W~3 k W, 流量5 m3/h~25 m3/h清水泵, 对每口管井中设置的潜水泵进行试运转, 检查泵体及控制系统是否能正常运转, 确认无误方可使用。

2) 抽水管采用32 mm的高强度胶管。

3) 在场地北侧、西侧、南侧设DN200排水总管, 排水坡度3‰, 并在适当位置预留DN50排水口便于与抽水胶管连接。在南侧靠近厕所的位置设2.5 m×1.2 m×1.2 m的沉淀池, 沉淀池的水一部分用于冲洗厕所、场地绿化、现场喷洒, 减少扬尘;一部分水用于基坑回灌, 从而节约水资源。

4) 大口径回灌井采用自然回灌。小口径回灌井采用加压注水回灌, 各回灌井用水管连通, 阀门控制, 根据自然水位下降大小调整回灌力度。回灌宜用清水, 用沉淀池抽出的清水进行回灌。

5) 基础西侧、南侧局部、北侧采取加压封闭注水, 回灌方法采用距地坪2 m高处安置2 m×1.5 m×1.2 m的储水箱, 用水管将各回灌井封闭连接, 通过安置于观测井内的浮球上下变化, 自动控制浮球阀门启闭回灌系统。

6) 观测井水位变动范围为原水位上下0.5 m。

7) 观测井安装电子感应水位装置。

回灌智能化系统示意图见图1, 原理图见图2。

2.3 降水运行及管理

1) 西侧降水井待袖阀管注浆加固施工结束后, 方可进行成井施工, 避免地基加固施工影响成井质量。

2) 降水在土方开挖前10 d或更早进行, 随着开挖深度的加深可逐节拆除上部井管, 水泵在疏干时可随井内水位即时开泵与关泵, 根据开挖进度, 控制井内水位在一定深度内。

3) 每天对抽水设备进行检查, 及时发现设备运行中的故障和异常状况, 以便及时排除。

4) 降水运行过程中, 现场实行24 h值班制, 值班人员做好各井的水位观测工作, 认真做好各项施工记录。对降水运行的记录, 及时分析整理, 绘制Q—t (抽水量与时间图) 与s—t (水位下降值与时间) 关系曲线图, 分析水位下降的趋势与流量变化, 预测水位下降至设计要求的时间, 根据实际抽水情况, 指导降水运行, 不断优化降水运行方案。

5) 井口、井管设置醒目标志, 做好标识工作。

6) 土方开挖时, 要派专人配合挖机施工, 做好井管、抽水管及电路的保护工作, 确保降水持续正常运行。

2.4 降水监测

1) 在降水过程中, 对各降水井和观测井, 挂牌标志, 对水位、水量同时进行观测。

2) 降水开始后, 在水位未达到设计要求前, 每天对观测井进行测量, 测量由专人负责, 每天早上6:30, 下午17:30进行测量, 并保证水位, 水量监测准确、真实。

3) 当水位稳定时, 每天观测1次, 主体施工至±0.00 m, 每周1次。

4) 水位有异常情况时, 要根据需要随时观测。

5) 水位观测精度±1 cm, 流量观测精度±0.1 m3。

3 降水运行相关措施及应急措施

1) 降水应急方案:如出现围护渗漏、大量降水、明水倒灌等原因导致水位降不下去, 而影响基坑开挖进度。采用在开挖部位施工轻型井点进行强行降水, 在短时间内解决降水不到位引起的问题。

2) 用电供应方案:在施工过程中, 为防止临时停电影响降水施工进度, 现场配备柴油发电机组一套, 并在临时停电时迅速开启备用电源。

3) 排水保证措施:施工现场潜水泵数量除满足现场正常施工要求外, 应多配置6台, 防止潜水泵不间断运行导致水泵烧坏, 以便第一时间进行更换。

基坑开挖期间由于降雨或泄露等出现明水, 设500 mm×500 mm×500 mm集水井进行明排或设300 mm×300 mm水沟, 将水引入井内抽走。

4) 井管保护:基坑开挖期间, 保护降水井管及排水管道, 以防被碰坏或压坏, 由专人看护井口, 进行井口覆盖, 防止杂物掉入, 以保证开挖期间降水井持续正常运转。坑内降水井的孔位根据深基坑的支撑图正确定位, 不能与设计的支撑相碰。

4 降水对基坑周围既有建筑物的影响与防治

基坑降水有可能引起基坑周边建筑物和路面的不均匀沉降。情况严重时可能引起周边建筑物的开裂、道路的塌陷等严重情况的出现, 所以在基坑降水过程中, 为防止以上情况出现, 应制定相应的应对措施:

1) 在抽水过程中, 安排专人对出水的清浊度进行观察, 如果发现出水浑浊, 说明抽水过程中有大量泥沙抽出, 则应立即停止抽水, 根据漏沙情况, 制定详细处理措施 (如在井管内加隔沙内套等方法) 。

2) 应尽量避免降水漏斗的形成, 或适当缓解降水漏斗的坡度, 在降水过程中, 根据观测情况进行回灌, 尽可能减少对基坑既有建筑物的影响。

3) 抽水过程中要考虑到一切的客观和主观因素, 提前制定应急措施, 确保抽水过程不间断地进行。

4) 采用井管下端抽取地下水, 上部自行回灌, 来平衡水位, 以达到降水坡度内不至流速太快, 而带来的水压突然释放。

5) 基坑开挖期间若出现明水, 设500 mm×500 mm×500 mm集水井进行明排或设300 mm×300 mm盲沟, 将水引入井内抽走, 也可增加真空井点辅助强降。

5 评价

1) 环保性:本工程将基坑的地下水抽取后, 经过过滤、沉淀等处理后储存于沉淀池, 一部分水用于冲洗厕所、场地绿化、现场喷洒, 减少扬尘;一部分水用于基坑回灌, 大大节约了水资源。

2) 技术先进性:回灌采用自动控制装置, 通过水位传感装置启闭加压回灌水泵, 实现回灌智能化。

3) 经济性:本工程所用的基坑降水排水总管道均为该工程中将来要安装的消防管材, 等基础工程施工完毕后, 再将管道拆除, 等待消防管道安装工程开工时使用;本工程基础施工期间, 除饮用水外, 其他生活和施工用水都为经处理后的基坑地下水, 降低了施工场地的用水成本。

6 结语

本工程采用止水帷幕桩封闭降水技术, 地下水的控制采用坑内深井降水与坑外回灌的方案, 从而达到了深基坑施工安全可靠、经济合理、节能环保的目的。

摘要：以中铁三局集团科技研发中心工程为例, 对基坑的降水方案进行了研究, 并对工程采用的止水帷幕桩封闭降水技术的施工工艺进行了详细阐述, 分析了降水对基坑周边既有建筑物的影响, 并提出了防治措施, 指出采用该降水方案确保了基坑的安全运行。

搅拌桩止水帷幕篇4

1原因分析

1.1由于金民东路站主体基坑土质为粉砂夹粉土层((4)3),较密实(层厚7.9~11m,层底标高为-14.24~-12.67m,位于二级基坑开挖面以下0.5m),局部高压旋喷桩搅拌不均匀,桩体存在蜂窝状夹层,出现渗水。

1.2由于施工误差,局部高压旋喷桩桩体发生倾斜,不能与钻孔桩密贴,出现夹缝。

1.3由于粉砂夹粉土层较密实,高压旋喷桩射水压力不能穿透土体,桩径达不到设计要求,出现“缩径”现象。

1.4高压旋喷桩在钻孔桩间设置,由于与钻孔桩间存在两条施工缝隙,正是这两道缝隙是目前涌砂、渗漏的主要通道。

1.5根据春节前两家监测单位监测报告显示,由于临近万达广场打桩(PHC管桩)施工,距离基坑近、时间长并有多台打桩机同时施工,造成围护结构冠梁顶上抬3cm,目前监测资料显示,冠梁上抬尺寸已回落2cm;主体基坑止水帷幕是通过高压旋喷桩与钻孔桩咬合进行止水的,由于打桩影响,破坏了高压旋喷桩的止水效果。

1.6由于车站地质为粉砂夹粉土层(全断面),当坑内取土后,造成基坑内外侧水土压力失衡,坑外水土压力过大,冲破桩间并不密实的接缝,而出现大面积涌砂、渗漏现象。

2采取的各项措施

2.1对局部渗水较小的部位,先用防水材料“水溶性H1型聚氨酯”及棉絮进行封堵渗漏点,再用防水材料“堵漏灵”大面积封堵。然后采取挂钢板网片喷射10cm厚C20砼进行封堵,挂网膨胀螺栓固定于两侧钻孔桩砼桩身上,间距为20cm。对没有出现渗漏处,直接采挂钢板网片喷射10cm厚C20砼进行护面,消除安全隐患。

2.2对发生涌砂的部位缝隙较小处,采取内侧封堵的办法,内侧封堵主要采取钢板或钢筋进行封堵,钢板封堵具体的做法是在发生涌砂处,把两侧钻孔桩主筋凿开,把钢板焊接在钻孔桩主筋上进行封堵;在发生涌砂处两侧钻孔桩打准20的膨胀螺栓,用准20@100,L=2.0m的钢筋倾斜打入涌砂处,钢筋与膨胀螺栓焊接,钢筋与旋喷桩之间填塞棉絮,边开挖边封堵,直至基坑底部下1m。

2.3对发生涌砂的部位缝隙较大处,无法采取内侧封堵的,采取在钻孔桩外进行补双重管高压旋喷桩及压密注浆(双液)的方法进行处理。

2.4基坑监测:对基坑四周桩沉降、位移、基坑内外的水位、钢支撑轴力进行随时监测,对监测数据进行分析,发生异常情况,立即上报,并及时采取应对措施。

3实施效果

3.1当车站基坑挖至距设计基坑底还剩4m时,由于随着挖土深度的增加,基坑外侧水土压力也随着增大,多处涌砂部位无法封堵,并且采取内侧封堵的目的是防止涌砂现象,为降低内侧封堵的难度,通过“引流”的方式,降低基坑内外水位差,挖土面“明水”太多,无法继续进行挖土施工。

3.2大量“明水”存在,即使勉强挖至基坑底标高,对下道工序“综合接地”、“垫层”、“防水毯”等施工也带来较多困难和质量隐患。

4变更处理方案

针对金民东路站主体基坑出现大面积渗漏、涌砂现象,项目部请求公司技术部指导,邀请地铁渗漏处理方面的专家先后两次召开金民东路站止水帷幕处理方案分析会,最后决定采取坑外管井降水、内侧封堵、基底疏干综合治理方案,具体如下:(1)坑外管井降水:降低基坑内外水位差,为沿基坑四周设置Ф600的管井,考虑管井降水曲线的影响,端头井管井间距为10m,标准段间距为13m,管井深度为基底以下4m。(2)局部渗漏部位,仍然采取内侧封堵的方式处理。(3)对“明水”的处理,采取沿基底四周设置500mm×500mm盲沟,通过盲沟将基底的“明水”引至基坑内的管井内排出。

5方案实施效果

按照处理方案,迅速组织管井施工,在管井运行过程中,项目部派专人进行24h监控,随时监测水位情况,确保管井正常运转。管井运行15h后,坑外水位明显下降,从水位观测数据显示,坑外水位平均降至-10m的位置后,由于坑外汇水面积大,管井流量有限,水位下降变化量较小。

通过坑外管井降水,基坑内外水位差只有1~2m,在基底以上2m的范围内,有少量的渗水,无涌砂现象,给基坑土方开挖及主体结构施工创造了有利条件。

摘要：苏州金民东路车站施工旋喷止水帷幕部分失效,基坑出现渗漏、涌砂现象,采取基坑内堵水,坑外管井降水的方案予以处理。

搅拌桩止水帷幕篇5

1.1 水泥浆及土质要求的支持

高压旋喷桩止水处理技术, 就是将水泥浆通过高压的方式将其灌注进土质之中, 之后水泥浆能够和土质发生一连串的反应并会形成很高强度的桩体, 该强度高的桩体能够有效阻挡水体的进入且在一般的情况之下, 它的渗透系数是十分低的。综上而言, 止水帷幕中的止水效果是直接取决旋喷桩体的本身渗透性能的好坏, 普通情况下桩体渗透性和土质间水泥的掺合量和土质性质及类型有直接关系, 因此在实际操作之中还要求加强水前期数据的分析与研究, 加强对其土体土质的性质研究及分析。

1.2 旋喷桩的形成

高压旋喷桩的工作是在普通化学静压灌浆注浆法基础上不断发展起来用于加固土体的新型施工方法。其原理是利用旋挖钻机钻至预定的深度之后, 用高压泵将水泥浆通过钻杆的端头特殊喷嘴以二十到四十兆帕的高压水平喷进土层。此时能量高、速度很快且呈脉动状的射流, 由于其动压高于土层结构的强度, 土层颗粒便会从土层之中被剥落下来, 其中部分的细土颗粒会随水泥浆或流动水冒出地表, 剩下的土颗粒会在射流冲击力、离心作用及重力等作用下, 和水泥浆搅拌并混合, 而且会按照一定浆土的比例及质量, 呈现有规律地排列。此外, 在喷射水泥浆的时候, 缓慢地旋转并将其缓缓提升, 最后在喷射力有效射程内能够形成一个圆盘型的由混合物连续堆积形成的圆柱凝固体 (旋喷桩) 。其桩身达到一定强度之后, 渗透系数可降低到10-7-10-8c, 起到基坑止水防渗的作用。

1.3 止水帷幕旋喷桩的工作条件

为高压旋喷桩操作时可以达到最终防渗的目的, 施工操作就必须具备一定的条件。常见的施工高压旋喷桩采用单管法, 是用单层注浆管进行喷射浆液, 并形成具有很高强度的固结物, 能够防渗止水, 在混凝土的灌注支护桩之间进行插空补缺, 形成二者相互结合的复合型支护结构。

在灌入高压水泥浆时能够全面切入并进入到桩体内部, 从而可以形成高强度桩体, 然而如果是较为粗大颗粒型的土质, 比如碎石等等, 高压旋喷桩施工能够使土体间的空隙得到减小, 并且很好地对原来的孔隙进行填充施工, 和土质共同形成了强度高的桩体, 并保证了最佳施工效果。在实际的操作过程中, 为全面地提高止水帷幕处理技术的效果, 还要求确保桩基跟桩体间紧密衔接, 保证其最佳搭接长度。在一般情况下搭接的长度设计值要求保证在10厘米以上、30厘米之下。除此之外, 施工中还应该注意止水帷幕厚度也是需要重点进行把握的控制指标, 其值一般需要在三十厘米以上。

2 高压旋喷桩止水帷幕在施工中的主要应用

2.1 止水帷幕高压旋喷注浆施工工艺流程

(1) 施工前的准备。在进行旋喷注浆成桩时, 施工场地必须提前做好维护。提供足够的水泥沙粒原料及人员, 还需要考虑施工时会对附近建筑造成的影响。

(2) 确定钻孔位置并进行钻孔。施工前先根据施工的轴线, 按照设计图纸的孔距及排距, 利用全站仪进行孔位的确定和标记, 可使用木桩作为标记进行区分。在钻孔时要采用地质钻机 (金刚石钻头或是硬质的合金钻头) 来进行土层钻进。一旦出现漏浆的问题时可以利用泥浆进行固壁, 并由不同的地层使用不同浓度泥浆。一般的钻孔孔径不应小于130mm (直径) , 孔位的偏差不应该高于5cm, 孔底的偏斜率不宜高于1%。在实际操作时先将钻机对准木桩标记的孔位, 然后调平钻机, 并校正孔位, 在确定校正钻机的立轴垂直度之后就可以开钻。在钻进中必须要经常检查钻孔的孔斜率是否达到精度的要求。此外, 还要控制固壁的泥浆流量、压力, 需要详细地记录孔内的各类状况 (换层、遇块石、漏浆等) 。

(3) 制造水泥浆液。一般采用普通硅酸盐水泥原料, 其水泥需要满足新鲜且无结块的要求, 要满足其通过0.08mm的方孔筛后的筛余量小于总量的百分之五, [2]在每批次水泥的进场时必须要具有产品合格证及出厂的检验报告, 在进场之后要按照相应的规定对水泥原料进行必要的抽检。用于制浆的用水必须是清洁且没有污染的, 且必须满足拌制水工混凝土的要求。在制造水泥浆液的时候, 要按照浆液的配比 (水灰比为1∶1, 水泥用量≥200kg/m) 进行准确地称量, 还要严格地控制水泥浆液的比重。但水泥浆液是采用高速的搅浆机制浆时, 其搅拌的时间不应该低于30秒, 在拌好水泥浆之后需要过筛放进储浆的专用桶, 以防止有杂物进到浆液里而堵塞喷嘴。同时为了使得水泥浆不容易发生离析, 其储浆桶内需要设置缓速的搅拌装置, 如果水泥浆液存放超过四小时就只能作为废浆处理, 必须重新制浆。

(4) 进行高喷。高喷操作时分为很多个步骤, 首先是需要高喷的台车就位, 在高喷管进入钻孔前, 需要校正高喷台车的水平垂直高度, 让喷管和钻孔的孔向是一致的, 以确保在高喷成墙的时候, 其倾斜的偏差小于1/150;然后才能将喷射管下入, 再检查过高压泥浆泵及空压机是否良好运行、输浆管及供风管是否畅通完好后, 才可以准备下入喷浆管。同时为了防止在下管的时候泥浆堵塞喷嘴, 可以先将喷嘴进行包扎, 或利用低压力注浆;当高喷管已经下至设计的深度之后, 才可以将水泥浆液及压缩的空气灌入, 当浆压及风压上升到设计的规定值, 且在孔口出现返浆的时候, 根据设计的提升速度、旋转的速度和摆动角度来提升喷管, 进行喷浆, 当达到孔口返浆率大于20%的时候可以判别成墙的强度。此外, 在接卸管的时后, 要求速度快以防止埋管问题。

2.2 提高高压旋喷桩成桩质量的几点要求

(1) 施工质量的检验。在旋喷桩制造完成后要求其桩体在二十八天龄期内的无侧限抗压强度需要大于1.5-2.0Mpa, 如果是处于护岸后方的旋喷桩可在墙后进行局部开挖检查。此外, 底板下的止水桩需要在基坑开挖之后, 在已施工的桩体上沿平面间隔15m选取一个不同桩间的搭接部位进行钻孔取芯, 同时制成试块来做室内的力学性能测试。

(2) 加强技术的控制与创新。止水帷幕深度控制要结合其顶部高度及设计方案, 没有通过综合性确定的止水帷幕底部需要高于不透水土层高度, 此外还要注意在实际高压旋喷桩施工的运用中如果地下水流过大, 要求在止水帷幕还未固化前就很有可能会受地下水流影响, 降低止水的效果, 因此针对以上情况需要进行规范把控以避免水流会对止水的效果造成不利影响。在施工中为保证最佳处理效果, 还要求加强桩体的底部防渗透技术并及时地加强水平渗漏控制, 重点防治因为本身土体扩散导致出现污染的问题, 还要加强技术改革与创新。

3 总结

高质量的旋喷桩是离不开科学规范的制造工艺的, 因此在未来改革创新注浆技术, 可以让其为人类的建筑业做出更大贡献。

摘要：笔者通过对基坑止水帷幕中高压旋喷桩工作原理的简介及选择该防渗施工技术的优势探讨, 高压旋喷桩注浆在施工中的操作应用及质量保证几点要求的分析, 供参考。

关键词：高压旋喷桩,止水帷幕,工作原理,施工

参考文献

[1]戴焕文.三重管高压旋喷桩止水帷幕施工技术[J].科学之友, 2013 (7) .

搅拌桩止水帷幕篇6

关键词：深基坑,高压旋喷注浆,止水帷幕,施工技术,探究

1 高压旋喷桩止水帷幕的适用范围及要点

随着经济社会的发展, 高层建筑在各个城市拔地而起, 地下建设项目的数量和规模迅速增大, 由此产生了大量深基坑工程。在深基坑施工中, 避免地下水的影响对于确保深基坑施工安全, 保护临近建筑以及周边设施的安全有重要意义。高压旋喷桩除了用于地基加固处理外, 在基坑垂直防渗领域中也占有相当重要的位置, 不少项目采用高压旋喷桩止水帷幕来止水防渗, 通过桩与桩之间的紧密咬合, 形成竖向帷幕, 用于阻止开挖降水时基坑外透水层在坑内外水位差的作用下向坑内渗流。

高压旋喷桩适用于砂类土、黄土、粉土、粘土夹砂等地层, 对直径过大含量过多的卵石层, 以及含大量有机质的腐植土, 效果会差点;对存在大量植物根茎或地下水流速过大的, 则需慎重使用或根据现场试验结果来确定。高压旋喷桩按注浆法分为定喷、摆喷、旋喷, 根据工程需要和土质情况可分别采用单管、双管和三管法。

2 工程简介

厦门某拟建项目, 基坑面积约为50648m2, 周长约952m, 基坑开挖深度为9.50~12.30m。场地原始地貌类型大部为港湾滩涂, 西侧局部为冲洪积二级阶地, 北侧中部局部为剥蚀残丘, 周边道路地下市政管线繁杂, 主要为通信、燃气、电力及给、排水等地下管道管线, 埋深大部小于3m。

据钻探揭露, 拟建场地地层结构较为复杂。围护结构及土方开挖涉及到的土层, 按自上而下各岩土体的分布情况如下: (1) 人工填土; (2) 淤泥; (3) 粗砂; (4) 粉质粘土; (5) 淤泥质土; (6) 粉质粘土; (7) 粗砂; (8) 残积土; (9) 全风化花岗岩; (10) 砂砾状 (土状) 强风化岩; (11) 碎块状强风岩。

拟建场地地下水主要赋存和运移于人工填土、粗砂的孔隙及残积土、各风化带基岩的孔隙~网状裂隙中。人工填土含水层以潜水为主;粗砂含水层属承压水, 局部地段上覆盖弱透水层缺失转为潜水;残积土及各风化带基岩以潜水性质为主, 局部地段受上面覆盖弱透水层的影响而略具承压性。地下水主要接受大气降水的下渗及相邻含水层的侧向渗透补给, 地下水总体随原地形倾向由西北向东南渗流排泄。场地地下水位埋深变化较大。

3 项目设计情况

本工程止水帷幕为基坑支护排桩间设置高压旋喷桩, 通过支护桩和旋喷桩的咬合形成竖向止水帷幕。基坑支护桩为灌注桩, 直径1000mm, 桩间距1500 mm。旋喷桩采用三重管高压喷射注浆工艺, 旋喷桩设计有效尺寸1000mm, 桩间距1500mm。止水帷幕的旋喷桩长度以引孔地质钻机钻探揭示地层为主要控制依据, 当揭示的粗砂层层底埋深大于基坑深度时, 以进入粗砂层底部不少于2m控制。当揭示的粗砂层层底埋深小于基坑深度时, 以进入基坑底部不少于2m控制, 见图1。

3.1 设计施工参数

(1) 高压旋喷桩施工在围护桩砼强度达到设计要求的80%后开始, 旋喷桩的现场定位在围护桩桩头开挖暴露后进行。确保旋喷桩的施工位置准确, 成桩搭接满足要求。

(2) 旋喷桩的现场定位误差不得大于50mm, 地质钻机导孔的钻孔倾斜度不得超过0.5%, 钻孔深度误差不得超过100mm, 孔径≥110mm。

(3) 水压25 ~30MPa, 水流量80 ~120L/min; 气压0.7MPa, 气流量1~2m3/min;水泥浆压1.0~3.0MPa, 水泥浆流量80~150L/min。

(4) 旋喷钻机提升速度15cm/min, 回转速度15r/min。

(5) 水泥采用P.O42.5 级硅酸盐水泥, 水泥掺入量为25%~40%, 水灰比为0.9~1.1, 28d无侧限抗压强度≥3.0MPa。

(6) 中断喷射后, 恢复注浆时搭接长度≥0.5m。

3.2 设备配备

主要施工机具设备:ACF-700 型高压泵、XJ100 型振动钻机、三重旋喷管, 高压胶管 (工作压力31MPa、9MPa) 等。

4 深基坑高压旋喷桩止水帷幕施工工艺

旋喷桩正式施工之前, 各参建方根据地质勘察报告、现场情况选定了典型地层, 进行旋喷桩施工工艺和成桩效果试验。成桩3d后, 通过开挖桩体检验, 对部份地层地段的设计施工参数进行了改进调整, 增大了密实层的旋喷压力, 同时减小提升速度, 成桩效果达到预期要求。

主要施工程序:钻机定位→钻孔→制浆→插管喷浆→旋喷提管→冲洗→移位。

(1) 钻机定位:移动钻机至设计孔位, 使钻头对准孔位中心。钻机就位后, 先作水平校正, 使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置, 保证钻孔垂直度满足设计要求。在校直纠偏检查中, 利用垂球 (高度不得低于2m) 从垂直两个方向进行检查, 若发现偏斜, 则在机座下加垫薄木块进行调整。确保成桩垂直度。

(2) 钻孔:钻孔的目的是为了将注浆管插入预定的地层中。钻孔位置与设计孔位偏差不得大于50mm, 插管中为防止喷嘴堵塞, 采用不超过1MPa的水压力边射水, 边插管。水压力要控制好, 否则易将孔壁射塌。

(3) 制浆:钻孔的同时, 即可配置浆液, 浆液要严格按照试验选定的配合比配置, 浆液要经过搅拌和两次过滤后方可进入高压泵, 以防搅拌不充分, 过滤是为防止粗颗粒或杂质堵塞输浆管。

(4) 喷射注浆:喷射注浆管插入预定深度后, 由下至上同时利用高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体, 形成较大孔隙, 另注入水泥浆液填充空隙。注浆时随时检查浆液流量、浆液压力、旋转提升速度、水压力、水流量及空气压力、空气流量等参数, 看是否符合设计及规范要求, 并做好记录。开始喷射注浆后, 应先旋转喷射, 待压力达到要求后才开始提升注浆管。

(5) 旋喷提升:钻杆的旋转和提升必须连续不中断, 拆卸钻杆继续旋喷时, 其搭接长度应满足规范要求, 接、换管要快。其他原因造成同一桩体施工中断时, 后序施工钻杆伸入原先施工桩体的搭接长度应≥0.5m, 确保桩体搭接连续严密。停机时先关高压水和压缩空气再停止送浆。施工顺序为先喷浆后旋转和提升。如发现有浆液喷射不足, 影响桩体的设计直径时, 应进行复喷。

(6) 冲洗、移动机具:施工完毕后, 冲洗干净注浆管等机具设备, 管内、机内不得残存水泥浆, 将钻机等机具设备移至新孔位。

5 高压旋喷桩质量通病及控制措施

(1) 断桩。产生断桩的主要原因为喷射管分段提升时, 接头处搭接长度不够, 甚至没有搭接。或其他意外情况至同一桩施工中断, 防治措施应保证搭接长度不小于0.5m。

(2) 缩颈。桩径缩小产生原因主要为土层密度偏大, 喷射压力偏小, 提升速度过快, 喷嘴口小, 喷射过程中出现故障等。防治措施切实把握地质分层资料, 对密实程度大的土层制定详细的旋喷施工措施。

(3) 喷浆中管道或喷嘴堵塞。喷浆中管道或喷嘴堵塞主要原因为喷浆管中有碎渣等硬物或橡胶密封件破碎后进入管内。防治措施一是拆除检查注浆管路与注浆泵体后砌底清洗, 二是加强水泥浆液过滤作用, 采用过滤网。

(4) 喷浆压力骤降或上升。喷浆压力骤降或上升主要原因为注浆泵工作不正常, 吸浆管进浆不正常, 注浆管有泄露或堵塞的地方, 人员控制压力不熟练等。防治措施一是检查泵体及管道排除泄露、堵塞, 二是操作人员熟悉操作技能。?

(5) 孔口大量冒浆。产生孔口大量冒浆主要原因为喷浆管密封不良或接头处损伤, 土层密实度大, 浆液切割土体范围小或喷嘴尺寸过大。防治措施一是检查喷浆管各接头, 确保接头密封完好, 二是分析土层密实度资料, 选择合适的喷嘴。

(6) 成桩桩头凹穴。成桩桩头凹穴主要原因是浆液析水后收缩或过早停止注浆。防治措施是二次注浆或补灌水泥浆。

(7) 旋喷封闭结构渗水或漏水。旋喷封闭结构渗水或漏水主要原因为孔位偏差大, 钻孔倾斜偏大, 或桩体直径不均匀、桩间间隙大。防治措施是保持孔位准确、钻孔垂直、桩体成柱状、搭接良好, 当渗漏不严重时可用橡胶软管将渗出水排至基坑排水沟, 并流至集水井统一抽排, 较严重时可以用细密水泥浆进行堵漏处理, 特别严重时可以在渗漏桩后进行补桩施工, 以达到止水目的。

6 深基坑高压旋喷桩止水帷幕的施工分析

在该工程中, 影响深基坑施工的主要因素就是地下水, 工程能否安全推进、施工是否顺利, 均与此因素有关。高压旋喷桩止水帷幕的作用, 主要体现在此种工艺防治地下水危害的效果显著, 再结合其他措施后, 更能有效阻止地下水从基坑侧面渗入坑内。目前, 深基坑竖向止水帷幕的施工方法很多, 每种方法也都有各自的适用性和局限性, 但使用较多较好且较经济的方法是深层搅拌桩法和高压旋喷桩法, 而相对于深层搅拌桩法, 高压旋喷桩适用土层范围更广, 设备更小, 且桩径大小根据注浆压力可以变化, 成桩直径更大, 施工深度更深;具有施工机械小、速度快、施工无振动、无噪音的优点。

高压旋喷桩是通过高压发生装置, 使液流获得巨大能量后, 通过钻杆注浆管从一定形状和孔径的喷嘴中, 将介质以很高的能量喷射出来, 冲击破坏土体, 使浆液和土体搅和, 在地层土中形成一定形状、具备一定强度和不透水性的固结体, 以小直径钻孔旋喷成比所钻孔洞大很多倍的大直径固结体。

旋喷桩的施工, 现场控制是关键, 其中对外加材料、机械设备、施工工艺三者的控制指标应严格执行, 确保成桩质量。当然, 在止水帷幕施工过程中, 难免会存在缺陷, 比如成桩效果不好或接缝不严密, 造成渗透。只要不影响基坑开挖的基本干作业状态要求, 对于少量的渗水, 加以疏导, 不使其滞留就行, 所以, 对于竖向帷幕小缺陷或桩体间咬合不紧密造成小渗流时, 渗流点采用宜疏不宜先堵的原则, 结合基坑底排水沟和集水井进行收集明排, 通过在渗流位置或周边采用插入缠绕滤网的塑料排水管, 将渗流水引导至坑底集水井, 最终抽排。采用疏导亦可起到减小基坑外头水压力, 有利基坑变形控制。另外在旋喷过程中, 常常会有一定数量的土粒, 随着一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。冒浆是允许和难免的, 只要冒浆量小于注浆量的20%就是正常现象, 若大于20%, 则可通过提高喷射压力或更换喷嘴, 或加快旋转和提升速度, 以减少冒浆量。

7 深基坑高压旋喷桩注浆止水帷幕施工前和施工中注意事项

(1) 施工前注意事项。应首先做好工程地质勘察, 通过工程地质勘察, 掌握工程的水文条件、地质条件, 获取准确的数据资料, 并以此为依据, 通过现场施工前的试桩检验, 制定完善的施工工艺和控制方案, 提高作业质量和安全性。

(2) 施工中注意事项。为了保证深基坑高压旋喷桩的施工质量, 应在施工中控制好水泥掺量、水灰比、提升旋转速度、喷射压力, 并根据不同地质土层控制施工工艺, 严格按试桩施工参数组织施工, 做好每根桩的施工记录。

8 结语

搅拌桩止水帷幕篇7

某市政道路隧道工程, 采用下沉式方案, 隧道为双向4车道, 断面全宽为27.84m。该基坑的闭口段深度为11.2m, 泵房处深度为15.4m, 整段基坑最大深度达到了32.4m。场地的地下水主要是第四系孔隙潜水和基岩裂隙水, 第四系孔隙水主要存在于填筑土层及冲洪积砂层中, 水量较丰富;基岩裂隙水较贫乏。场地地下水主要补给为大气降水补给, 地下水埋深0.6~4.2m。地下水对混凝土结构具弱腐蚀性, 对混凝土中的钢筋无腐蚀性。根据地质资料显示, K2+281.9~K2+991.9段预测坑道涌水量为377.61m3/d。为此, 经专家研究决定, 隧道支护采用高压旋喷桩桩间止水, 对于局部或隧道底板渗水, 可采用集水坑抽水排放。

2 高压旋喷桩施工

隧道钻孔桩基坑止水帷幕采用Φ800mm单管高压旋喷桩桩间止水, 与钻孔灌注桩咬合15cm, 水泥采用42.5级, 每米水泥用量为150kg;单管高压旋喷止水桩要求穿越透水层进入不透水层1m以上, 若基底为淤泥质土, 则止水桩应穿透淤泥质土至少1m。本工程高压旋喷止水桩6252.8m, 主要用于防水防渗及增强基坑边坡稳定性。旋喷桩设计桩径为Φ800mm, 间距为600mm、桩间搭接200mm, 每排孔应按三序孔跳孔施工并保证桩的连续搭接。摆喷桩为对桩间缝喷射, 间距为钻孔桩的间距。

2.1 施工工艺

施工工艺流程:喷钻机就位→钻杆下至导孔底部→开启压缩空气→开启高压水泵→开启浆泵→旋转提升至桩顶标高→关闭气、水、浆→成桩完毕、移动钻机到下一桩位。

2.2 主要施工技术

2.2.1 定位

桩机需要平稳、平正, 桩机的垂直度需要控制在1%以内, 可以采用线锤对龙门立柱进行垂直定位观测。

2.2.2 钻孔

钻孔采用XY-1型地质钻机, 金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。如遇漏浆情况可采用泥浆固壁, 根据不同地层采用不同浓度的泥浆。钻孔孔径不小于Φ130mm, 孔位偏差不大于5cm, 孔底偏斜率不大于1%。

将钻机对准孔位木桩, 调平钻机, 再次校正孔位, 准确校正钻机立轴垂直度后方可开钻。钻进过程中必须勤于检查钻孔孔斜率是否满足精度要求;控制固壁泥浆流量、压力及回次进尺以正常钻进, 并详细记录孔内情况, 如换层、遇块石、漏浆等。

2.2.3 浆液制备

采用P0 42.5级普通硅酸盐水泥, 水泥应新鲜无结块, 通过0.08mm方孔筛的筛余量≤5%, 每批次进场水泥必须具有产品合格证和出厂检验报告, 进场后按规定进行抽检。制浆用水必须清洁无污染, 符合拌制水工砼的要求。制备水泥浆液时, 按照浆液配比:水:水泥=1.42:1准确称量, 严格控制水泥浆液比重。水泥浆采用高速搅浆机制浆, 搅拌时间不小于30s, 水泥浆拌好后必须过筛放入储浆桶, 防止杂物进入浆管堵塞喷咀。为使水泥浆不发生离析, 储浆桶内设慢速搅拌装置, 且水泥浆液存放不超过4h, 否则作为废浆处理。

2.2.4 高喷作业

(1) 高喷台车就位:高喷管下入前, 校正高喷台车水平及高喷管垂直, 使高喷管与钻孔孔向一致, 确保高喷成墙的倾斜偏差在1/150以内。

(2) 下喷射管:检查高压泥浆泵、空压机运行良好, 检查高压输浆管、供风管畅通及完好, 准备就绪后下入喷浆管。为防止下管过程中堵塞喷嘴, 可将喷嘴包扎或低压力送浆下管。

(3) 喷射提升:高喷管下至设计深度后, 输入水泥浆液和压缩空气, 待浆压和风压升至设计规定值并孔口返浆后, 按设计提升速度、旋转速度及摆动角度旋转摆动提升喷管, 进行喷浆作业, 直至达到孔口孔口返浆率20%~30%以此判别成墙强度。在接卸管时, 速度要快, 以防止埋管。

(4) 回灌:喷浆结束后, 如遇到孔口浆面下沉, 应进行回填灌浆, 可利用相隔孔喷灌作业返浆, 直到浆面不再下沉为止, 以确保高喷防渗墙形成后达到墙顶高程。每个喷浆孔喷浆完毕后, 移开喷浆管, 用清水把泥浆泵和管路内的残留浆液全部排出, 冲洗干净。

(5) 复喷处理:施工过程中, 因机械故障、孔内事故、卸接管等原因中断, 恢复喷射时均须进行复喷, 复喷搭接长度不小于0.5m。

(6) 记录:施工过程中钻孔、旋喷灌浆的各道工序应详细、及时、准确记录, 所有记录需按要求使用统一表格。

2.3 高喷灌浆施工参数 (见表1)

3 施工中出现的问题及控制要点

3.1 旋喷桩施工过程中如果遇到了阻力, 无法继续进行下插时, 可以采用上下窜动注浆管的方法, 并将管口插入到设计深度位置, 如果不能做到, 则直接跳过此桩, 跳喷下一根桩, 此桩位需要进行重新成孔。

3.2 高压喷射注浆过程中如果出现了压力突然下降、上升, 或者大量冒浆等不正常的现象, 需要及时查明原因并采取相应的措施, 处理完故障后再进行接桩时, 需要将停喷点下移1.0m处后再进行重新的喷射接桩作业。

3.3 在喷射过程中, 如果出现了堵塞喷嘴现象, 需要及时的更换钻头。此外, 在完成一根桩的施工后需要及时的清洗注浆管, 保证管内的不得残存水泥浆。

3.4 为了有效防止浆液凝固收缩过快影响到桩顶的质量, 可以采用超高喷射的办法, 喷射高度高出桩顶标高0.6m左右。

4 综合效果分析

4.1 施工质量效果

对基坑进行开挖后, 我们发下旋喷桩和灌注桩接合的非常紧密, 两者相互搭接 (图1) , 有效防止了外侧水进入基坑基。此外, 对于基坑内的水采用了降水井方法降低了地下水位, 保证了后期挖土工序的顺利进行。工程完全达到了预期的止水效果。

在本工程中灌注桩和高压旋喷桩的施工对于周围土体的扰动非常小, 对外围水起到了截止作用。基坑开挖之后, 我们对基坑的进行了全面的沉降观测, 根据现在采集的监测数据, 基坑最大的侧向位移为17.5mm, 沉降最大位移为23.5mm, 这充分说明基坑的开挖过程对周围土体的影响非常小。由此可见, 高压旋喷桩+灌注桩的施工方法保证了施工质量。

4.2 效益分析

高压旋喷桩加灌注桩施工减少了施工作业面积, 有效保证了基坑的止水效果。此外, 工程可以多个钻机同时作业, 操作人员较少, 节约了人工成本, 缩短了工期, 保证了施工安全。总之, 取得了良好的社会和经济效益。

参考文献

[1]赵明华.土力学与基础工程.武汉:武汉理工大学出版社, 2003.[1]赵明华.土力学与基础工程.武汉:武汉理工大学出版社, 2003.

[2]阎明礼.地基处理技术.北京:中国环境科学出版社, 2006.[2]阎明礼.地基处理技术.北京:中国环境科学出版社, 2006.

[3]GJ79-2002, 建筑地基处理技术规范[S].[3]GJ79-2002, 建筑地基处理技术规范[S].

搅拌桩止水帷幕篇8

中铁南方总部大厦基坑深度为13.6 m, 基坑面积为5 200 m2, 基坑支护周长288 m, 基坑支护形式采用支护桩 (冲孔灌注桩、咬合桩、旋喷桩及搅拌桩) +钢筋混凝土内支撑体系, 围护设计采用两道桩撑结构, 第一道采用对撑的型式, 第二道采用环撑。DEFGHKJA段基坑有较厚的填石层, 护坡桩采用冲孔桩+旋喷桩, 冲孔桩直径1 200 mm, 间距1.6 m, 桩间打设直径为800mm的旋喷桩止水。

1.1 工程地质概况

场地原始地貌为海湾, 经人工回填改造成陆地, 场地岩土水文条件较复杂, 含大量的碎石、抛石、污泥, 下覆岩土层。该土层自上而下依次为: (1) 人工填土 (存在污泥和抛石, 抛石最大厚度13.70 m, 属于强透水层, 与海水连通) ; (2) 第四系全新统海积层; (3) 第四系全新统冲洪积层 (粉质粘土和砾砂) ; (4) 第四系残积层; (5) 燕山期侵入岩。

按本场地填石层、淤泥层的分布成因、范围及厚度可将本场地分为以下两个分区。

Ⅰ区:场地西南区, 本区填石混于填土层中, 主要为“填海造陆”填料, 填石层厚度0.00~5.00m, 平均厚度小于2.00 m, 不连续分布。同时, 该区淤泥层厚度6.00~13.00 m, 平均厚度9.50m。进场后经十字板原位检测, 实际污泥厚度达到13.5 m。

Ⅱ区:场地东北区, 本区填石主要为排洪沟堤筑堤材料, 填石层厚度7.00~13.70 m, 平均厚度达10.80 m, 连续分布。本区淤泥层厚度0.00~4.00 m, 平均厚度小于1.00 m。

填石主要为微风化花岗岩, 大小不一, 块径在0.2~0.8 m, 大者达1.5 m。含量约为50%~70%, 其余为碎石、角砾。

1.2 水文条件

场地内地下水主要赋存在第四系全新统砾砂层中, 水量丰沛, 此外粘土、残积砾质粘土、全风化岩亦有少量赋存。地下水主要补给来源为大气降水和海水补给, 场地范围混合地下水埋深1.90~7.30 m, 水位高程-2.10~3.69 m。

2 施工难点

在这种地层中进行帷幕施工有几大难点。一是难成孔, 孔壁坍塌严重, 无法钻进, 难以成孔, 在填石区经常会出现塌孔、卡钻及掉钻头;在淤泥层及沙层产生缩孔;二是漏浆、冒浆严重, 浆液从填石中的空隙漏失或从孔口流失, 帷幕不连续, 止水效果差;三是场地原来有排洪渠, 与大海相连, 在施工中由于钻孔受海水潮汐影响, 高低潮差大, 回填乱石地层稳定性差, 在成孔护壁过程中极易出现泥浆流失孔壁塌孔;四是由于海水大潮汐落存在暗流, 使浆液不容易在原处凝固, 帷幕体上多蜂窝状孔洞, 帷幕体的整体性和连续性差。

3 试桩

为解决上述地层中旋喷桩施工的难题, 包括施工机械的选择、各施工工艺参数的确定和施工的质量情况, 对Ⅰ区、Ⅱ区的旋喷桩进行了试桩试验, 每个区均进行3根试桩。

3.1 Ⅰ区试桩

3.1.1 引孔

Ⅰ区共试桩3根, 均采用常规技术进行引孔。结果在施工中, 孔壁坍塌、缩孔严重, 仅有一根经过反复引孔5次后, 才插管喷浆成功。其余两根试桩后经采用履带式锚索机MDL–120G套管跟进+PVC管护壁的引孔施工工艺, 才得以顺利喷浆成功。

3.1.2 喷浆

由于地面以下13 m存在深厚淤泥, 含水量高, 强度低, 因此施喷水压可适当降低, 在淤泥质土中, 旋喷高压水压强控制在22~25 MPa, 13 m以下旋喷高压水压强控制在30~36 MPa;排量控制在70~75 L/min。

控制空气压力为0.7~1.0MPa;排量为1.4~2.0 m3/min。

水泥浆液压强为1.0 MPa;排量为70~85L/min;比重为1.60~1.65。

旋喷灌浆旋转速度:10~11 rpm。

旋喷提升速度:抛石层5~6 cm/min, 人工填土8~10 cm/min, 粉质粘土及淤泥质土8~10cm/min。

3根试桩按着上述参数施工, 地面均有冒浆, 冒浆量在注浆量的20%以内。

3.2 Ⅱ区试桩

3.2.1 引孔

3根试桩采用常规引孔, 塌孔、卡钻及掉钻头非常严重, 反复多次均未取得成功。后采取凿岩钻机MGJ-150开孔+履带式锚索机MDL-120G套管跟进+PVC管护壁的引孔施工工艺 (图3, 4) 。

凿岩钻机在下钻过程中, 排洪渠截面处一根试桩在钻孔四周6 m范围以内, 地面以下15 m冒气、冒水, 另两根在地面以下12 m和12.7 m有冒气、冒水。

3.2.2 喷浆

在排洪渠截面处试桩喷浆时, 30 min内孔口未见冒浆, 在孔口掺加部分细沙, 并在水泥浆液中掺加3%的水玻璃的措施后, 孔口开始冒浆。该试桩水泥用量达到550 kg/m, 大于设计的450 kg/m。另两根试桩在地面12m以下孔口都有冒浆, 水泥用量正常。在中上部孔口未见冒浆, 孔口四周地面冒浆严重, 超过注浆量的20%。采取在孔口加入细沙、增大浆液浓度, 并在水泥浆液中掺加3%的水玻璃的措施, 水泥用量达到500 kg/m。

3.3 试桩结论

(1) 引孔:Ⅰ区采用履带式锚索机MDL–120G套管跟进+PVC管护壁的引孔技术;Ⅱ区采取凿岩钻机MGJ–150开孔+履带式锚索机MDL–120G套管跟进+PVC管护壁的引孔施工工艺。

(2) 抛石之间存在空隙较大, 高压喷射时漏浆现象严重。施工中通过调整钻杆提升速度, 适当延长喷射时间, 在注浆的同时从孔口填充级配砂料等措施控制注浆质量, 并在水泥浆液中掺加3%的水玻璃的措施。

4 施工

旋喷桩布置在围护结构外侧, 在围护桩混凝土达到一定强度后即可进行全截面旋喷施工。

4.1 施工工艺流程

钻机定位→钻孔→旋喷机就位→插管→喷射注浆→提升旋喷→拔管成桩→器械清洗。

4.2 施工工艺参数

根据试桩结果采用如下工艺参数进行, 不再赘述。

旋喷高压水压强为22~36 MPa;排量为70~75 L/min;

控制空气压力在0.7~1.0MPa范围内;排量在1.4~2.0 m3/min范围内。

水泥浆液压强为1.0 MPa;排量为70~85L/min;比重为1.60~1.65。

旋喷灌浆旋转速度:10~11 rpm。

旋喷提升速度:抛石层5~6 cm/min, 人工填土8~10 cm/min, 粉质粘土及淤泥质土8~10 cm/min。

水灰比:1∶1, P·O42.5R, 水泥用量不少于450 kg/m, Ⅱ区不少于500 kg/m。

为保证成桩质量, 桩顶3 m和桩底1.5 m范围复喷。

4.3 施工须知

(1) 钻进的深度取决于设计桩长, 同时需通过支护桩成孔记录, 初步判断粘土层的位置, 以便初步确定旋喷桩桩长, 还要仔细鉴别抛石层岩样和原地层基岩岩样, 避免钻孔未穿透抛石层留下的隐患。

(2) 喷管插入预定深度后, 按试桩确定的技术参数由下而上进行旋喷作业。在旋喷过程中, 经常检查高压水泵和浆液压力、注浆管提升速度及孔口冒浆情况, 随时做好记录。

(3) 旋喷桩止水的效果往往取决于成桩质量, 浆液能否充分扩散, 有效堵塞块石缝隙和保持注浆土体的稳定性, 是止水帷幕取得成功的前提。本工程块石松散, 海水大潮汐落存在暗流, 抛石之间空隙较大, 高压喷射时存在漏浆现象严重。施工中通过调整钻杆提升速度, 适当延长喷射时间, 在注浆的同时从孔口填充级配砂料等措施控制注浆质量。对漏浆特别严重的孔, 除采取以上措施外, 还要适当调整工艺参数, 提高浆液稠度, 加大供浆量。对于由于海水大潮汐落存在暗流, 使浆液不容易在原处凝固, 采用提高水灰比、掺加部分细沙并在水泥浆液中掺加3%的水玻璃的措施, 待孔口返浆压力达到设计要求时, 方可提升喷头。

(4) 在进行高压旋喷施工时, 把返浆加以利用, 将返浆抽送至止水帷幕施工区域, 该浆液会沿着块石缝隙流入, 固结后与块石结合, 这种方法可以提高引孔效率及注浆质量。

(5) 选用的水泥经试验及过筛, 其细度应在标准筛 (孔径0.8 mm) 的筛余量不大于15%, 浆液搅拌后不得超过4 h, 若超过则应试验其性能, 符合要求后方可使用。

(6) 钻杆的旋转和提升必须连续不中断, 拆卸钻杆要保持钻杆有0.1m以上塔接长度, 以免使旋喷固结体脱节。中途机械发生故障, 应停止提升钻杆和旋喷, 以防桩体中断, 并应立即检查, 排除故障。为提高旋喷桩底部的止水能力, 在桩底1m范围内采取持续较长时间的喷浆。

(7) 旋喷时, 在浆液与土搅拌混合的凝固过程中, 由于浆液的析水作用, 一般有不同程度收缩, 造成固结时出现凹陷 (通常在桩顶0.3~1m之间) 因此在桩顶3 m和桩底1.5 m范围复喷。

5 施工效果

本工程高压旋喷止水帷幕形成后, 在基坑内开始降水, 检验旋喷桩止水效果并为开挖做准备。坑内降水数据显示, 基坑开挖深度以上已形成有效的封闭止水帷幕。施工过程中, 止水帷幕侧基本无水, 防水效果良好, 保证了土方开挖的顺利进行及基坑安全。施工实践证明, 该方案和施工是成功的 (图5) 。

(a) 局部; (b) 整体

填海区复杂地质条件下高压旋喷桩止水帷幕的施工技术, 成功解决了在污泥、抛石、碎石、沙土等复杂地质条件下的旋喷桩施工, 其技术可靠、经济合理、社会效益显著, 对以后类似地质情况的工程具有借鉴意义。

参考文献

[1]朱汝贤, 王宇飞, 杨传森.沿海地区地质条件下旋喷桩止水帷幕实践[J].科园月刊, 2010 (11) .

[2]徐至钧.高压喷射注浆法处理地基[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[3]朱美花.高压旋喷桩在止水帷幕中的应用[J].太原理工大学大学学报, 2009 (6) .