高压旋喷止水帷幕

高压旋喷止水帷幕（共7篇）

高压旋喷止水帷幕 篇1

前言：随着高层建筑的兴起，地下室深基坑工程不断出现。在深基坑作业中，地下涌水经常困扰着工程技术人员。常规的解决办法就是直接在坑内集中排水或井点降水，但如果地下水丰富，大量抽排地下水会引发系列的工程病害，如相邻道路塌陷、房屋地基开裂等，特别是处于城市中心区时，造成的后果十分严重。因此，采用帷幕止水不失为一种有效的措施。

帷幕止水就是利用止隔水材料，将基坑围起来，使坑内地下水与坑外地下水系统隔离，切断外界对坑内的水源补给。然后在坑内抽排水也就不会对周边地质环境造成破坏，杜绝了地下水位下降引发的各种工程问题。

止水帷幕的施工方法有许多，高压旋喷注浆法是其中一种，以往在贵州省内较少采用，没有较为成熟的经验，本文就以2000年在贵州省毕节市某大厦深基坑支护工程中采用高压旋喷注浆法施工止水帷幕取得成功的例子作引子，以期与同行们交流，同时也能让大家在处理基坑地下水问题时多一种选择，并希望能为施工提供可借鉴的经验。

一、工程概况。

某大厦位于毕节市中心，距倒天河最近处50米。设计建筑物地上二十层，地下二层，地下室形状为长方形，面积55.0×35.4m。根据设计要求和周边实际情况，基坑拟开挖上口长宽为59×39m，下口56.5×36.9m，深度8米；临时支护采取锚杆喷射混凝土护壁，坑底以毛石混凝土填平。

根据地勘部门提供的勘察报告可知，拟挖基坑处于倒天河古河道冲积层中。其综合柱状图描述的地层情况如下：

0-1.9m，填土层，以粘土为主，并有建筑垃圾；1.9-3.0m，粘土，黄色可塑状；3.0-6.4m，细砂土夹卵砾石，黄色，稍密；6.4-12.0m，强风化岩层，黄色可塑状粘土夹细砂岩质孤石，为飞仙关组的砂质泥岩夹细砂岩强烈风化而成；12.0m以下为中风化岩层。主要的含水层为深度3.0-6.4m处的细砂土夹卵砾石层，其它为隔水层。勘察报告提供地下水位埋深3米，拟开挖基坑的丰水期涌水量为9300t/d。

二、地下水处理方案的确定。

若直接在基坑降排水，其缺点明显，主要有以下几点：1、地下水位浅，涌水量大，降排水费用大；2、大量抽排水对周边密集的建筑、紧邻的道路将造成危害；3、坑底标高低于倒天河河底，坑内降水将可能导致倒天河加速补给。

采取帷幕止水措施，将解决以上问题，而且止水帷幕本身有一定强度，与支护工程结合还能起到挡土墙的作用。因此采取帷幕止水方案。经对比论证，止水帷幕采用高压旋喷注浆法施工。

三、高压旋喷止水桩的设计参数。

采用单排止水桩，桩径0.8米，桩间距0.69米，桩间交圈厚度不小于0.4米，采取P42.5普通硅酸盐水泥作硬化剂，水灰比1:1。旋喷注浆施工参数根据试喷成桩结果确定。

四、施工机具和人员配备

由于贵州区内较少采用高压旋喷注浆工艺，相应高压注浆机械少，因此，本工程自力更生，移动式注浆平台是利用旧有机具改造成的，其提升速度10-20cm/min，旋转速度10-20r/min满足要求；双重注浆管则采用○50和○20高压无缝钢管制成，另加工有一个三通龙头与送浆、送气管连接。注浆管长9米，为陶瓷质喷嘴1个，直径2mm。

五、喷射注浆成桩试验。

在进行正式施工前，先在场地中作成桩试验，以便对设计参数进行核对、修正，对施工流程作调整。

第一次试桩采用的工艺参数为：注浆压力25--35Mpa，注浆流量100L/min，空气压力0.7Mpa，空气流量1.2m3/min，旋转速度15cm/min，提升速度15r/min；水灰比1:1，试桩长度10米。

成桩10天后，进行开挖检查，桩体均匀密实，无缩径、断桩现象。实测桩直径为1.2米，超出了原设计直径，根据相应公式可计算交圈厚度为0.6米，大于设计厚度。

从试验结果来看，成桩效果好，特别是桩径远超过设计要求，本着经济合理的原则，在经多次调试后，将注浆压力调整为：砂土夹卵砾层、强风化岩层为20-22Mpa，其它层为18Mpa；注浆流量为80L/min。其它参数不变。从后来的实际效果看，这一调整是合理的。

六、施工流程。

高压旋喷止水帷幕施工分为两部分，即导孔施工和旋喷成桩施工。

导孔施工：利用工程钻机在设计的桩中心位置钻孔。钻进中对地层分界线作好记录，对照地质资料并结合实际地层对旋喷中的注浆压力值进行预先设定。导孔施工要提前进行，以不耽搁后续旋喷成桩施工为宜。本工程采用3台工程钻机施工，保证了每天不少于20个导孔成孔。要求钻孔直径?75mm，垂直度误差应小于15%，孔位误差小于50mm，深度误差小于20cm。

旋喷成桩施工：注浆平台到位后，将注浆管管头对准到导孔孔口，开动清水泵，再缓缓将喷头下到孔底；之后依次开通空气管阀门、注浆泵阀门，待压力达到设计值后，启动注浆平台的提升旋转装置，将注浆管喷头边喷射、边旋转提至距孔口20cm处。然后清水冲洗喷管。

施工流程框图如下：

七、工程效果

经过20余天的施工，完成旋喷桩288根。旋喷桩形成帷幕墙后，其止水效果整体良好。

1、交付使用后，从基坑开挖、锚喷支护直至地下室全部完工，虽正值丰水期，基坑内仅保留一台20t/h的潜水泵断续抽排水，基坑内涌水量始终保持在200t/d以内，仅为原理论计算涌水量的9300t/d的2%，止水效果显著。2、在基坑内作锚杆支护的钻孔时，曾钻穿止水帷幕墙，当时从直径91mm的钻孔由外向内涌水，流量可达50t/h，其水压大，用水泥浆加水玻璃等速凝剂竟根本无法堵塞住，最后只能用木桩强行塞住。可见止水帷幕外地下水确实丰富，内外水头压力大，同时也说明止水帷幕是成功的。

八、施工中的注意事项

1、高压旋喷注浆法适用于渗透系数小于10-6cm/sec的粉土、砂土和粘性土。2、可根据需要在水泥浆中加适量外加剂，如速凝剂，早强剂等。3、为防止水泥浆中的硬块堵塞喷嘴，在水泥浆进入高压泵前应先进行过滤，比如通过20目的筛网。4、注浆压力的调节主要是通过变换注浆泵的档位，空压机的气压不必频繁变动。5、在场地沿线开挖导流沟，让溢出的浆液集中到挖好的池中进行处理，避免造成施工场地泥泞，影响施工速度。

总结

本工程采用的是单排旋喷桩，由于桩距、桩径设计合理，帷幕墙连续性好；而采用二重管注浆工艺，具有效率高，喷射浆液均匀，成桩连续性好的优点；同时在浆液配制、注浆压力控制方面严格按规范和设计操作，最后形成的止水帷幕墙强度较高，止水效果显著。本次高压旋喷注浆法施工止水帷幕的尝试是成功的，对今后类似场地类似方法施工具有一定的借鉴意义。

高压旋喷注浆法具有施工效率高，成本较低，机具设备简单等特点，可广泛应用于止水，防液化、地下开挖的防止管涌、防坑底隆起，还可用于地基加固、提高地基承载力等方面。因此应加强研究并推广应用

摘要：本文简述了在贵州省毕节市某基坑工程中利用高压旋喷注浆法施工止水帷幕的过程, 并对施工中的某些细节和参数取值作了较为详细的介绍, 以供同行借鉴与探讨。

关键词：高压旋喷注浆,止水帷幕,基坑

参考文献

[1]魏平.高压旋喷注浆在立井井筒堵水施工中的应用.煤炭工程, 2009年8期.

高压旋喷止水帷幕 篇2

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。

高压旋喷止水帷幕 篇3

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

高压旋喷止水帷幕 篇4

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].

高压旋喷止水帷幕 篇5

某工程地处城市中心地带, 地下三层, 框架剪力墙结构, 地下三层层高4.3m, 地下二层层高5.2m, 地下一层层高4.5m, 基坑开挖深度约16m, 地上为25层。基坑周边支护采用D900冲孔钢筋混凝土灌注桩, 间距1400, 共300根, 在围护桩间采用三重管高压旋喷止水桩作为止水帷幕, 基坑内设置3道钢筋混凝土水平梁作为内支撑体系。基坑南侧及东侧临近年代较久的建筑物, 桩基是八十年代施工的沉管灌注桩, 楼板为预制楼板, 距离基坑只有15m, 北侧及南侧是城市主干道, 基坑在施工期间的安全显的特别重要。其中, 包括如何保证围护桩间止水帷幕的施工质量, 减少与控制基坑外围的渗水量, 控制周边建筑及道路的沉降来保证安全。综合上述原因, 本工程采用支护桩间三重管高压旋喷止水帷幕的施工方法。

2 施工工艺技术

2.1 三重管工艺参数

(1) 孔位偏差≤5cm, 孔斜率≤1.0%, 导孔孔径≥130mm; (2) 气压0.6MPa, 气量6m3/min;水压≥35MPa, 水量75L/min; (3) 水泥浆的水灰比1.0, 浆压0.5MPa, 浆量75L/min, 每沿米水泥用量不少于400kg; (4) 三重管提升速度10~20cm/min, 旋转速度8~10r/min; (5) 中断喷射后, 恢复注浆是搭接长度≥0.5m; (6) 旋喷桩穿过基坑底不少于3m, 有效桩长为16.45~18.15m, 共有301根桩, 所有桩合计桩长为5026m。

2.2 工艺流程

施工工艺流程:地质钻机定位→地质钻机导孔施工→旋喷桩机钻进下管→水泥浆制备→旋喷提升施工→移机至下一孔位→回灌 (部分利用回浆) 。

三重管旋喷桩施工工艺流程:制浆→一级过滤→二级过滤→高压泵对浆液加压→高压浆液水压缩空气送往喷嘴→桩位放样→钻机就位→地面试喷→钻孔→接长钻杆→钻孔结束→旋喷→旋喷结束→冲洗钻机→钻机移至新孔位作业。

2.3 施工方法

(1) 技术准备。项目管理班子组建以后, 按规定进行图纸的自审、会审, 对图纸中不清楚的问题及时在施工前发现、并通过图纸会审和其他方式进行解决, 以确保在施工前将图纸吃透。在施工前收集图纸所涉及的所有图集、标准和规范、规程, 掌握各工序的施工工艺标准和验收标准。项目管理班子研究讨论形成一个总体的施工方案, 编制施工组织设计和专项方案, 以指导后续的施工工作。准备好各种内业资料用表, 配备好测量、计量仪器, 并送检合格后再投入使用。

(2) 设备准备。工程量:桩径900mm、桩长16.45~18.15m、共301根桩。合计桩长5026m。搅拌桩机选型:选用SJB-30型旋喷搅拌桩机, 根据土质情况, 预计每天产量为90m桩长/台班。拌桩机数量:根据总桩数及总桩长, 及计划的40d工期, 每天需完成8根桩、共计135m长搅拌桩的施工。按每台桩机每天工作1个台班, 共计划投入2台桩机, 可满足施工要求。

(3) 确定工艺参数。按设计确定的工艺参数进行施工试喷, 根据试喷的情况进行适当的调整, 确定最后的工艺参数。

(4) 施工前, 场地先整平。清除桩位处地上、地下一切障碍物 (包括大块石、树根和生活垃圾等) , 场地低洼处用粘性土料回填夯实, 不得用杂填土回填。

(5) 钻机就位。钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直, 并根据相关要求采用一定浓度的泥浆作为泥浆护壁。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。

(6) 钻孔。当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。

(7) 插管。插管是将喷管插入地层预定的深度。使用地质钻机钻孔完毕, 钻机移开, 旋喷桩机移到位置, 并将喷射管插入到预定深度。施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.0%。在插管过程中, 为防止泥砂堵塞喷嘴, 可边射水、边插管, 水压力一般不超过1MPa, 若压力过高, 则易将孔壁射塌。

(8) 喷射作业。当喷管插入预定深度后, 由下而上进行喷射作业, 开动砂浆泵、高压水泵、空压机将浆液、高压水、高压空气从喷浆管底不断压入土中, 通过高压水及高压气体切割土体, 同时将水泥浆与深层处的软土喷射搅拌, 边搅拌边喷浆直到提至地面 (近地面开挖部位可不喷浆, 便于挖土) , 即完成一次搅拌过程。技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求, 并随时做好记录, 绘制作业过程曲线。当浆液初凝时间超过20h应及时停止使用该水泥浆液 (正常水灰比1∶1) 。

(9) 清洗设备。喷射施工完毕后, 应把注浆管等机具设备冲洗干净, 管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水, 在地面上喷射, 以便把泥浆泵、注浆管和软管内浆液全部排除。移动机具将钻机等机具设备移到新孔位上。

2.4 质量控制

(1) 施工前应检查水泥及外掺剂的质量, 桩位、搅拌机工作性能、各种计量设备 (主要是水泥流量计及其他计量装置) 完好程度。施工中应检查机头提升速度, 水泥浆或水泥注入量, 搅拌桩的长度及标高。施工结束后应检查桩体强度、桩体直径及地基承载力。进行强度检验时, 对承重水泥土搅拌桩应取90d后的试件;对支护水泥土搅拌桩应取28d后的试件, 试件可钻孔取芯, 或其他规定方法取样。对不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况, 分别采取补桩或加强邻桩等措施。

(2) 应注意的事项。在旋喷桩施工区采用1, 4, 7…, 间隔跳打的方法进行施工。

(3) 钻机或旋喷机就位时机座要平稳。立轴或转盘要与孔位对正, 倾角与设计误差一般不得大于0.5°。

(4) 喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求, 管路系统的密封圈必须良好, 各通道和喷嘴内不得有杂物。喷射注浆作业后, 由于浆液析水作用, 一般均有不同程度收缩, 使固结体顶部出现凹穴。所以, 应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌, 并要预防其它钻孔排出的泥上或杂物进入。

(5) 为了加大固结体尺寸, 或对深层硬土, 避免固结体尺寸减小, 可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施, 也可以采用复喷工艺。第一次喷射 (初喷) 时, 不注水泥浆液, 初喷完毕后, 将注浆管边送水边下降至初喷开始的孔深, 再抽送水泥浆, 自下而上进行第一次喷射 (复喷) 。

(6) 喷射注浆过程中, 应观察冒浆的情况, 及时了解土层情况。喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。冒浆量小于注浆量20%为正常现象, 超过20%或完全不冒浆时, 应查明原因并采取相应的措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆, 可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量, 如冒浆过大, 可减少注浆量或加快提升和回转速度, 也可缩小喷嘴直径, 提高喷射压力。对冒浆应妥善处理, 及时清除沉淀的泥渣。

(7) 在砂层中用三重管注浆旋喷时, 可以利用冒浆进行补灌已施工过的桩孔。但在粘土层、淤泥层旋喷时, 因冒浆中掺入粘上或清水, 故不宜利用冒浆回灌。在软弱地层旋喷时, 固结体强度低。可以在旋喷后用砂浆泵注入M15砂浆。在砂层尤其是干砂层中旋喷时, 喷头的外径不宜大于注浆管, 否则易夹钻。

2.5 检查验收

每开挖一层土方, 对桩间止水桩的成桩质量, 止水效果进行同步检查。并且, 开挖到支护桩时, 要人工配合清理桩边土方, 防止钩机将止水桩挖破, 特别是转角部位。

3 基坑监测

3.1 现场主要监测内容

(1) 监测基坑面水平位移和沉降。根据本基坑支护结构的情况, 在基坑顶四个大角、转角及中间, 每隔25m设一个位移和沉降观测点。

(2) 周围建筑物裂缝及垂直度观测。土方开挖前, 先对基坑东侧及南侧的建构筑物进行检查, 基坑施工前对相邻建构筑物原有倾斜、裂缝等现状进行见证拍照存档, 做出明确的标记, 并通知相关的人员、建设监理单位人员。在土方开挖过程中, 定期进行观测, 掌握基坑是否有渗漏及对周边建筑的影响。

(3) 周围管线观测。结合地面沉降观测, 密切注意管线和地面沉降的关系和变化情况。利用建设单位委托的监测单位设置的监测点, 以便相互复核监测数据。

(4) 监测人员由一名专职测量的施工员和一名专职复测的质检员负责。

3.2 土方开挖及地下室施工期间的效果情况

该工程土方开挖及地下室结构施工将近6个月, 经历多次台风大雨, 支护结构及止水帷幕没有发生任何问题。据监测结果显示, 坡顶累计沉降量3.0~5.5mm, 邻近建筑物地面累计沉降量0.5~5.0mm, 周边道路地面水平位移3~6mm, 周边建筑物及道路未观测到有沉降及产生裂缝的现象。本次基坑支护施工, 特别是止水帷幕的止水效果非常好, 对周边影响基本没有, 地下室工程施工取得圆满成功。

4 结语

高压旋喷止水帷幕 篇6

竖井施工穿过含水厚流砂层对施工安全具有极大的潜在威胁,轻者进度慢、支护困难,重者出现涌水、流砂现象酿成事故。目前国内外一般均采用冻结法或钻井法施工,但其工期相应较长,成本投入较大,适用于表土层深、水文地质情况复杂的矿井。而对于表土层浅、工期要求紧的井筒,则多采用疏干法、插板法等强行通过,这种施工方法效率低、风险大,施工质量也得不到保障。

采用高压旋喷桩止水帷幕截水施工方法,可以有效地抑制竖井穿过厚流砂层施工中容易出现的涌水、流砂现象,提高了工程施工质量,保证了施工安全,并且具有施工简单、适用性强,可与大临工程平行作业,不单独占用凿井工期等优点。

2 高压旋喷桩施工工艺

2.1 高压旋喷桩工艺原理

喷射注浆是利用钻机把有喷嘴的注浆管钻进至砂层(土层)预定位置后,利用高压空气或浆液形成喷射流,通过对砂(土体)的切割、破坏,一部分砂粒随浆液或水冒出地面,其余砂粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的比例和质量大小,有规律的重新排列,浆液凝固后,便在砂层中形成一定强度的固结体,从而起到止水目的。

2.2 降水井工艺原理

施工降水井是将高压旋喷桩止水帷幕内侧井筒中砂层赋存的水排除,给井筒开挖创造好的作业条件,并且通过排水,检测帷幕施工效果。

2.3 旋喷桩及降水井设计

莱矿集团谷家台铁矿布置2条竖井及一条斜坡道,表土层厚度60～80m,为第四系河流相冲积成因的粉质粘土、砂土层及粘土组成。其中砂层距设计井口标高5.5m,厚度6.5m。根据地质资料显示,该砂层涌水量较大,预计涌水量76m3/h。防止井筒施工过程中出现涌水、流砂是重大的技术难题。

(1)旋喷桩设计。副井井筒设计半径3.25m,开挖半径4.25m,高压旋喷桩设计直径0.8m,2排环形布置,内圈半径4.7m,外圈半径5.2m,同一排桩搭接300mm,总桩数126棵,桩顶标高+176m,桩长16m,桩底深入下部粘土隔水层3.4m。

(2)降水井设计。在井筒中心布置一口降水井(观测井),深度18m,孔径300mm,井管材料PVC管材,外径200mm,壁厚4.9mm,地面以下3～16m之间梅花状钻孔,孔距5cm,钻孔部位缠绕2层0.25mm(60目)纱网。井管与井壁之间充填滤料,滤料为中砂。高压旋喷桩施工结束48h水井抽水,观测水位变化情况,检测止水效果。

(3)高压喷射注浆施工参数。高压喷射注浆施工采用三重管法施工。高压水射流的压力宜大于20MPa,气流压力0.7MPa,水泥浆灌注压力1～5MPa。提升速度为0.05～0.25m/min,旋转速度为10～20r/min。对深部硬土层应适当放慢提升速度和旋转速度或提高喷射压力。水泥等级为P.042.5,水灰比为1.0,水泥用量一般不低于300kg/m。

2.4 工艺流程

(1)高压旋喷桩施工工艺流程。施工准备→测量定位→钻机就位→调整角度→钻进→清孔→注水泥浆→移机→下一孔。

(2)降水井施工工艺流程。施工准备→测量定位→钻机就位→调整角度→钻进→刮壁换浆→下滤管→投滤料→洗井→成井验收。

2.5 操作要点

2.5.1 高压旋喷桩施工操作要点

(1)施工准备工作。

(2)测量定位。根据提供的坐标点和高程点,利用全站仪侧放所有桩位,并用水准仪测定标高,每一桩位用木桩埋入地下,木桩上钉有号排。自检无误并验收合格后,方可进行下道工序施工。

(3)钻机就位。钻机底座平稳、固定牢固。

(4)调整角度。钻机就位使钻杆头对准孔位中心,保证钻孔达到设计要求的垂直度,即不得大于1.5%;同时做好水平校准,使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。

(5)钻进。钻进采用粘土造浆,钻机天滑轮中心、磨盘中心、桩位中心三点一线,并在钻进过程中对钻机进行多次水平校正,以确保垂直钻进。成孔直径不小于110mm,达到设计深度。

(6)清孔。钻进时泥浆密度在1.30t/m3左右,钻进完成后,注水调浆、循环清孔使其密度在1.15～1.20t/m3之间,并确保灌注前孔底沉渣满足设计要求。清孔时,即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水加入桶中,再将水泥和外掺剂倒入,开动搅拌机搅拌10～20min,而后拧开搅拌桶底部阀门,放入第一道筛网(孔径为0.8mm),过滤后流入浆液池,然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网(孔径为0.8mm),第二次过滤后流入浆液桶中,待压浆时备用。

(7)注水泥浆。清孔后,接通高压水管、空压管,开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转,并用仪表控制压力、流量和风量,分别达到预定数值时开始提升,继续旋喷和提升,直至达到预期的加固高度后停止。高压水射流的压力宜大于20MPa,气流压力0.7MPa,水泥浆灌注压力1～5MPa。提升速度为0.05～0.25 m/min,旋转速度为10～20r/min。对深部硬土层应适当放慢提升速度和旋转速度或提高喷射压力。水泥等级为P0.42.5,水灰比为1.0,水泥用量一般不低于300kg/m。流出的浆液用泥浆泵排至预先挖好的沉淀池中沉淀。

(8)移机。移动桩机进行下一根桩的施工。

2.5.2 降水井施工操作要点

(1)施工准备。提前进行技术交底,使每位施工人员完全了解施工内容、技术参数,提前准备好材料、设备并挖好泥浆池。

(2)测量定位。根据提供的坐标点和高程点,利用全站仪进行测量定位,并用水准仪测定标高,用木桩固定位置标记。

(3)钻机安装。钻机安装稳固,预防钻进和调整过程中的倾斜位移。

(4)钻孔。采用冲击成孔,自然造浆护壁,冲击至设计深度。为了保证质量,泥浆过稠时及时稀释换浆,以免造成泥皮过厚。

(5)刮壁换浆。钻孔达到设计深度后,将同径外带钢丝刷的钻头下入孔内,边送水边自上而下徐徐下降冲刷井壁破坏泥皮,待达到孔底后冲孔,期间及时更换池内泥浆,保持注入井内泥浆密度不大于1.05t/m3,待返出泥浆与注入泥浆基本相同时提钻。

(6)下滤管。滤管采用PVC管,内径200mm,壁厚4.9mm,地面以下3～18m之间梅花状钻孔,孔距5cm,钻孔部位缠绕2层0.25mm(60目)纱网。

(7)投滤料。投滤料选用中砂做滤料,进场后经质检人员验收,不得含泥和石粉。投料时用铁锨沿管周均匀回填,以免蓬住或向一侧挤压,回填至地表,实际用量与理论用量比较相差较大时应查明原因。

(8)洗井。滤料回填结束立即下入潜水泵,开始洗井直至水清,初始电泵下入水面下2～3m启动,边抽边随水位下放(埋入太深水压力太大易损坏泵),直至井底并连续工作,随时间延长,洗井过程中当井内水量很小且浑时,用清水沿管外滤层回灌,边冲边洗。滤料下沉时及时回填。

(9)成井验收。单井验收由甲方、监理单位、施工单位代表共同进行,验收项目有实际井深、井径等,验收方法为实际丈量和目测。

3 质量控制

3.1 工程质量控制标准

高压旋喷桩止水帷幕施工必须符合《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)有关规定,其允许偏差按表1执行。

3.2 质量控制要点

(1)编制详细的施工组织设计,并报相关部门审批。

(2)成立工程项目经理负责制的质量管理小组,完善质量保证体系,严格按照质量体系中规定的责权要求运行。

(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。

(4)在旋喷过程中,如因机械出现故障中断旋喷,应重新钻至桩底设计标高后,重新旋喷。

(5)制作浆液时,水灰比要按设计严格控制,不得随意改变。在旋喷过程中,应防止泥浆沉淀,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。

(6)喷射过程中因故中断,二次下管至喷射停止面下不少于0.5m,确保搭接长度不少于0.5m,施工中严格控制仪表压力误差±1MPa。

(7)根据施工程序,严把质量关。每一道工序均安排专人负责,并记录好每一道工序的原始数据。

(8)严格执行“三检”制度,加强技术交底工作,强化工序控制,由责任心强经验丰富的人员实行监督检查,保证工程质量。

(9)在旋喷过程中,冒浆(内有砂粒、土块、水及浆液)量小于注浆量20%为正常现象,超过20%或完全不冒浆时,应查明原因及时采取相应措施。

4 结语

(1)高压旋喷桩止水帷幕技术使用设备简单、管理方便、止水效果良好,特别在砂层中使用,浆液扩散半径增大,桩体在井筒外壁与部分砂粒混合形成的旋喷桩止水帷幕比在土层中形成的帷幕强度更高,不仅堵水良好,而且井筒周围沉降几乎为零,保证了井架等井筒周围设施稳定性,更提高了井筒整体稳定性,确保了施工安全。

(2)莱钢集团莱芜矿业有限公司谷家台铁矿主井、副井2个工程实例,一个工期16d,一个工期18d,均在稳绞车安装期间施工,未占用凿井工期,与传统施工方法冻结法相比,节约工期约2个月。

摘要：针对竖井施工穿过含水厚流砂层的特殊性与复杂性,阐述了高压旋喷桩止水帷幕技术在竖井穿过含水厚流砂层的应用,介绍了高压旋喷桩施工参数选择与操作方式,提出了质量控制要点。

关键词：高压旋喷桩,止水帷幕,竖井,厚流沙层

参考文献

[1]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[2]GB 50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

高压旋喷止水帷幕 篇7

始于日本上世纪70年代初的旋喷桩技术 (CCP工法) , 经不断改进, 已经在国内的深基坑开挖挡土隔水、桥墩加固、水坝坝基防渗、旧建筑物地基补强、盾构起始和终端土体加固、深基坑临近旧有建筑物的加固等工程中广泛应用。

工程概况

北京地铁八号线永泰庄站及永泰庄至清河小营区间呈南北走向, 车站位于永泰庄北路和西三旗东路以北, 沿西三旗东路南北向布置, 明挖顺筑法地下车站, 两层三跨, 车站两端均设盾构井, 车站主体基坑长234.7m, 标准段宽20.7m, 覆土3.9m, 南端盾构井宽24.15m、北端盾构井宽26.3m, 基坑深17.74～19.25m。

主要土层为杂填土, 粉土, 细砂, 中砂, 粉质粘土, 粉土, 粉砂, 粘土, 细砂, 粗砂。

距离基坑和区间右线比较近的是总参新建17层办公楼, 与基坑位置关系如图。

该楼为框架剪力墙结构, 采用伐板基础, 埋深6.9m。该楼与车站主体结构基坑围护桩最小距离约为21.6m, 与车站附属结构基坑围护桩最小距离约10.6m, 与矿山法施工竖井结构基坑围护桩最小距离约14.8m, 与降水井最小距离约9.9m, 为一级风险工程。该楼邻近的车站主体结构基坑深度约19.33m, 车站基坑净宽24.15m;矿山法竖井深度约19.30m, 竖井基坑净宽约11.4m。

旋喷桩原理与施工方法

采用专用钻机驱动密封良好的喷射管和带有一个或两个横向喷嘴的特制喷射头水冲或振动成孔, 到达预定深度后, 再用高压浆液 (15MPa以上压力) 通过喷射管向土中喷射, 冲击破坏土体, 高压流切割搅碎的土层, 呈颗粒分散, 一部分被浆液和水带出钻孔, 另一部分与浆液搅拌混合, 随着浆液搅拌混合, 喷浆管不断以360°旋转提升, 随着浆液的凝固, 组成具有一定的强度和抗渗能力的旋喷桩。

旋喷桩强度与单位桩体中的水泥浆含量、水泥浆稠度和土质有关。单位桩体内水泥浆含量愈高, 喷射的浆液愈稠, 旋喷桩强度愈高。砂性土中的强度显然比软弱粘性土中的强度高。

根据喷射方法, 旋喷注浆法分为单管喷射法、二重管法、三重管法。

二重管法又称浆液、气体喷射法, 是用二层喷射管, 将高压水泥浆与空气同时横向喷射, 水泥浆在四周形成的空气膜的条件下喷射, 加固范围较大, 加固直径可达100CM.

三重管法是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合的方法。即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射, 并切割土体, 借空气的上升力把被破碎的土由地表排出;同时另一个喷嘴将水泥浆以较低压力喷射注入到被切割搅拌的土中, 使水泥与土混合达到加固目的, 加固直径可达80～200CM.

旋喷桩设计本工程的旋喷桩主要是止水帷幕、保护相邻建筑物, 考虑使用二重管法, 在总参办公楼与围护桩外的降水井之间施做两排旋喷桩, 在加固地层的同时, 减少建筑基础下的水土流失, 进而控制建筑物沉降和变形。旋喷桩直径800mm, 间距550mm。桩的喷射次序按跳跃式进行。高压旋喷桩喷射材料为水泥浆, 水灰比1.5∶1。加固后土体达到良好的均匀性和自立性。旋喷桩的具体施工参数应根据现场试验确定。

旋喷桩加固体强度加固体的强度与土质和施工方法有密切关系, 施工工艺的不同和土质的多变, 使加固体强度有很大的离散性。在一定土质条件下, 通过调节浆液的水灰比和单位时间的喷射量或改变提升速度等措施, 可适当提高或降低加固体强度。

材料及配比水泥为32.5水泥, 水灰比1.5∶1。根据地质情况 (如有大空洞时) 可适当添加外加剂。

施工方案

本工程深基坑及暗挖区间竖井西侧为总参17层办公大楼, 为最大程度减小施工对大楼的影响, 在基坑维护桩外侧降水井与大楼之间采用旋喷桩作为止水帷幕并保护大楼基础差异沉降。支护结构施工次序:钻孔灌注桩→旋喷桩→降水井→土方开挖→钢支撑架设→到达设计标高。旋喷桩与钻孔灌注桩桩长一致。

工艺流程及操作要点

钻孔、贯入喷射注浆管至钻孔底设计标高后喷射注浆, 当压力流量达到规定值后, 随即旋转和提升进行自下而上喷射。

1、旋喷前要检查高压设备和管路系统, 其压力和流量必须满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆接头的密封圈必须良好;2、钻机安置在设计的孔位上, 钻杆头对准孔位中心, 钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm;3、为保证钻孔达到设计要求的垂直度, 钻机就位后必须水平校正, 使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置, 喷射注浆管的允许倾斜度不得大于1.5%;4、地质钻机钻孔完毕, 必须拔出岩芯管并换上喷射注浆管插入预定深度, 插管过程中为防止泥砂堵塞喷嘴, 可边射水边插管, 水压一般不超过1MPa, 如压力过高则易孔壁坍塌;5、在插管和喷射过程中, 要注意防止喷嘴被堵, 在拆卸或安装注浆管动作要快。浆的压力和流量必须符合设计值。使用双喷嘴时, 若一个喷嘴被堵, 则可采取复喷方法继续施工;6、喷射注浆过程中必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度、冒浆量的量测等参数是否符合设计要求, 并随时作好记录, 绘制作业过程曲线;7、钻杆的旋转和提升必须连续不中断。拆卸钻杆继续旋喷时, 要注意保持钻杆有0.2m搭接长度, 不得使用喷射固结体脱节;深层旋喷时, 应先喷浆后再旋转和提升, 以防注浆管扭断;8、正常水灰比1∶1, 初凝时间为15h左右, 当浆液初凝时间超过20h时, 应当及时停止使用该水泥;在旋喷过程中应防止水泥浆沉淀, 使浓度降低;9、施工完毕, 应把注浆管等机具设备冲洗干净, 管内机内不得残存水泥浆;10、对喷射深层长桩, 应按地质剖面图及地下水等资料, 在不同深度针对不同地层土质情况, 选用合适的喷射参数, 才能获得均匀密实的长桩, 对深层硬土, 可采用增加压力和流量或适当降低旋转和提升速度等办法;11、通过调节喷射压力和注浆量, 改变喷嘴移动方向和速度达到控制旋喷桩固结体的形状;12、喷射过程中冒浆量小于注浆量20%为正常, 超过20%或完全不冒浆时, 应采取相应措施;13、高压喷射注浆的高压水泥浆液流压力宜大于20MPa提升速度可取0.1 0.25m/min;14、高压喷射注浆主材为325号普通硅酸盐水泥, 根据需要可加入适量的速凝、悬浮或防冻等外加剂及掺合料, 数量根据试验确定;15、当实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况时, 应详细记录;16、对需要扩大加固范围或提高强度的工程, 可采取复喷措施, 即先喷一遍清水再喷一遍或两遍水泥浆;17、当处理既有建筑地基时, 应采取速凝浆液或大间距隔孔旋喷和冒浆回灌等措施, 以防喷射过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象, 影响被加固建筑及邻近建筑, 同时应对建筑物进行沉降监测;18、施工中应如实记录高压喷射注浆的各项参数和出现的异常现象。

效益分析

本工程共做旋喷桩551棵, 旋喷桩施工完毕后, 经过降水基坑施工基本无水, 基坑西侧的总参办公大楼无明显裂缝和变形等损坏, 监测数据表明, 止水帷幕达到良好的止水效果和保护临近建筑物的功效, 经济效益比较好。

结论

在地铁车站基坑降水井外施做旋喷桩形成止水帷幕, 有效保证了基坑外建筑物的安全, 同时提高了旋喷桩范围的地层稳定性, 保证了基坑的安全。