止水帷幕

止水帷幕（精选7篇）

止水帷幕 篇1

摘要：在基坑降水过程中,外围地下水位降低会对已有建筑物或设施产生不利影响。因此,基坑止水帷幕的设置是工程中至关重要的部分。为了选择合适、经济的桩型,需要对止水帷幕的选择方案进行优化分析。本文按照控制基坑外某一点地下水位降落值为约束条件,以总造价最小作为目标函数,利用有限元软件模拟基坑降水时的渗流场。通过模型模拟的方法,把已列出的方案进行分析修改,最终确定最优方案。结论表明,对止水帷幕方案进行优化分析非常有必要,可以使设计人员更准确地把握方案的优劣。

关键词：基坑,止水帷幕,优化

0 引言

在基坑止水帷幕设计中,如果能够保证基坑不因地下水出现破坏,基本能做到干燥施工,基坑外围的建筑物在基坑抽降水及施工过程中不受影响,止水帷幕就起到了自身的作用。面对众多参数影响而又无法利用现场试验观察实际效果的多种方案,利用有限元等各种软件对工程进行模拟分析能够对工程设计起到一定的指导作用。

本文在建立优化模型时,以止水帷幕的造价最小作为目标函数,以基坑外围某一点的水位下降值作为约束条件,并考虑止水帷幕各种桩型能够施工的长度和桩径限制。采用广义优化方法中的试验法,利用软件计算三种方案并对结果进行分析对比,最终选定造价最低的方案。

1 止水帷幕设置的考虑因素

可作为基坑止水帷幕的材料和成桩方式有很多种,需要根据工程实际条件选用成桩方式。此外还要对桩长、桩径、搭接宽度以及排数等一系列参数做出选择,最后确定的方案还要满足经济和施工的要求。

本文定义各参数符号如下:h为基坑深度;H为帷幕桩长;R为桩半径;d1为桩中心距;d2为桩有效厚度;d3为帷幕桩与基坑内壁的距离;n为桩的排数;S为止水帷幕桩墙的面积。

1.1 桩型

基坑工程中止水帷幕成桩方式有好几种,经常使用的有深层搅拌桩和高压喷射注浆法成桩,这两种成桩方法在搭接良好的情况下,完全可以起到隔水的作用。

1.2 桩的渗透系数

止水帷幕的总体防渗效果受到桩体渗透性能和桩墙施工质量的制约[1]。下面是两种桩体能达到的渗透系数值。

(1)深层搅拌法:不同土质与水泥发生作用,表现出的物理、力学性质是完全不同的,水泥掺入比αw=7%~15%时,水泥土的渗透系数一般可达到10-8cm/s。

(2)高压喷射注浆法:该种桩体在粘性土和砂土中,渗透系数可达到10-6cm/s,砾石土中可达10-5cm/s。一般情况下,桩体整体渗透系数可达到1×10-5cm/s左右,室内试验渗透系数小于1×10-7cm/s。

1.3 桩长及桩径

止水帷幕桩的桩长应满足保证基坑底部不发生流土或管涌。根据流土的允许水力梯度计算出帷幕桩最小埋入基坑长度d,也即知道了桩的最小长度。尤其在既支护又止水时,设计中要保证该最小长度。止水帷幕桩的最小埋入基坑深度为:

帷幕桩总长度可以表示为:

此外,桩的长度受施工能力的影响,可以作为优化模型中的桩长上限。单头深层搅拌机最大成墙深度约30m,三头小直径深层搅拌机最大成墙深度可达到18m左右。高压喷射注浆法施工能够达到50 m深度。

在国内,深层搅拌法的桩体直径为500~850 mm;多头小直径深层搅拌桩成墙厚度为150~300 mm(根据钻头直径确定);高压喷射注浆法成桩随施工工艺不同而不同,最大直径可达到1.8m。

1.4 止水帷幕与基坑的距离

止水帷幕与基坑内壁之间一般要设置支护桩,在设置了支护桩的前提下,止水帷幕桩与支护桩的距离首先应满足施工的需要,不宜太近。否则,易造成后成桩施工钻进困难和对已成桩扰动。对于支护桩受力而言,止水帷幕距支护桩远一些有利;然而止水帷幕距离基坑越远,止水效果越不好,所以也不能无限远离基坑内壁。工程场地非常狭窄时,也可考虑选用在深层搅拌桩止水帷幕中套打技术[2]。

1.5 造价分析

帷幕墙的造价可按照单价M(元/m2)来确定。建造深层搅拌桩防渗墙的工程造价为140~210元/m2,这是根据人工工时、材料消耗、机械工作时间综合整理确定的;对于多头小直径深层搅拌桩,综合造价为120~170元/m2;高压喷射注浆法施工工效较高,单机施工工效为110~160m2/d[3],该工法施工成本大于深层搅拌法,单价在350~600元/m2之间。

1.6 止水帷幕的面积表达式

计算造价之前,要确定出帷幕墙沿基坑四壁的总面积,帷幕墙示意图如图1所示。

由图可表达出止水帷幕墙的长度和宽度分别为(L+2×d3)、(B+2×d3+2×2 R)或(L+2×d3+2×2 R)、(B+2×d3)。

若四周的止水帷幕桩长相同(均为H),止水帷幕桩墙的总面积可以表示为:

则止水帷幕桩墙的总造价可表示为:

1.7 帷幕墙的计算厚度

计算模型中的帷幕墙厚度选用桩与桩搭接最薄弱部位的厚度即有效厚度d2。由桩半径和桩的中心距可推导出帷幕墙厚度的最薄弱处d2为(如图2所示):

在利用基坑底部流土的允许水力梯度计算帷幕桩的最小埋入基坑深度d时则选用桩墙的最大厚度。选取此值作为计算依据,主要由于桩墙在实际中是厚薄不一的。不同部位计算出的桩埋入深度也不一样,在桩墙较薄的部位算得的数值较小,而在桩墙较厚的地方算得的数值较大。若采用比较小的桩长值则在桩墙厚度较大的地方就不能满足要求,所以在此项计算中选取桩墙厚度的较大值。

2 选择优化方法

优化分析基坑中的止水帷幕,一般需要从帷幕自身的材料、特性和参数考虑,并结合基坑其它参数,运用优化方法,最终确定合理的方案。止水帷幕的作用在效果上表现为基坑外围水位下降值的减小,止水帷幕底部的渗流量远远小于无止水帷幕时。它们之间没有确定的关系公式,只有依靠模拟或试验的方法求出。本文采用Geostudio软件中的Seep/w模块,对基坑、止水帷幕等设定多个参数进行模拟分析。为了减少计算量,在建立模型时,选取一个剖面作为研究二维基坑渗流的对象,并把这剖面依照对称性简化为基坑内侧一半宽度加上基坑外至少影响半径处的距离。模型形状及等水头线示意图如图3所示。

该模型需要设定以下几个条件:

(1)止水帷幕为悬挂式;

(2)止水帷幕有一定的渗透系数。在搭接良好的情况下,一般止水帷幕桩的渗透系数能够达到10-6cm/s以下。所以止水帷幕的渗透系数选取5×10-6cm/s;

(3)抽水一定时间时基坑中心处水位达到要求深度并处于暂时稳定状态;

(4)假设基坑底面各部位处于同一水头,忽略水井的影响;

(5)不考虑因施工引起的帷幕桩成桩质量不好对渗流的影响。

3 建立止水帷幕优化数学模型

帷幕采用的桩体在经过固结后,形成具有很小渗透系数的帷幕墙。帷幕墙的深度在基坑的四周可以视周围环境有所变化。本文中帷幕墙的计算厚度选择搭接处的厚度即桩墙最薄弱处来确定,以保留一定的可靠性。帷幕与基坑壁的距离可按照三种情况界定:(1)支护结构兼做止水帷幕,此种情况的帷幕设置首先要满足支护要求,同时满足防渗要求,这时可按照止水帷幕紧挨基坑设置;(2)基坑外围空间狭小,采用支护桩和止水帷幕桩套打的技术,以节省空间,也可按照止水帷幕紧挨基坑设置;(3)基坑外围环境广阔,有足够的空间施打支护桩和帷幕桩,帷幕桩和支护桩之间有一定距离。此时帷幕离基坑内壁的距离最小为支护体的宽度,一般要大于支护体的宽度,可按照具体情况来确定该距离。

根据以上分析,可建立基坑止水帷幕优化数学模型如下:

设计变量:{X}=[H、R、d1、d3、n]

目标函数:

约束条件:l1≤l≤l2,R1≤R≤R2,d3>支护桩径,n=1,2…,s≤s'(基坑外某处的地下水位下降值不小于某一固定值)。

式中:H为桩长;R为桩半径;d1为桩中心距;d3为帷幕桩与基坑内壁的距离;M为桩的单位面积造价;l1、l2为分别为桩长的上下限;R1、R2为分别为桩径的限制范围;n为桩的排数。

4 工程实例

4.1 工程概况

某拟建的办公楼地上9层,地下1层,基坑深度为自然地坪向下5.70m。基坑宽48m,长58m。可将在基坑和降水影响范围内的工程地质单元层分为7层,各层的物理力学性质指标如表1所示。

拟建工程基坑北侧已建5层办公楼距基坑开挖线为3.20m,南侧2层建筑物距基坑开挖线为1.80 m,其它均为宽阔场地。基坑支护采用土钉支护。

4.2 工程分析

由于基坑南北两侧的附近建筑物距离基坑边线都比较近,基坑深度为5.7m。采用土钉支护,止水帷幕桩可沿基坑四周紧挨基坑壁施工。如果止水帷幕深度在20m以内,且地层条件不复杂时,从施工工效和经济性等方面考虑,宜采用深层搅拌法进行施工;当地层结构复杂,止水帷幕深度大于25m时,宜采用高压喷射注浆法施工。由于本基坑不属于深基坑,又处于地下水埋藏不太丰富的地区,在止水帷幕桩的选型方面可以排除高压喷射注浆法成桩。本文选取三种成桩方案如表2所示,分别运用软件模拟观察帷幕的止水效果,在不合适的地方进行调整修改,直到最终确定最合适的帷幕桩方案。其中帷幕宽度一项在模型中采用桩墙的最小厚度。

因近年来多头小直径深层搅拌桩作为一种新的成桩方法应用较为普遍,本文对于多头小直径深层搅拌桩作为桩型的一种另外列出,和其它深层搅拌桩做防渗效果比较。多头小直径深层搅拌法采用错位搭接的形式,具有适用范围广、墙体连续性好、防渗效果良好、造价较低和施工快捷的优点。这种施工方法不用增加任何施工设备和辅助工艺,是一种值得推广的防渗技术。

基坑深度为5.7m,可知基底在第二层粉土中。按照基底土层不发生流土破坏计算帷幕桩的最小埋入基底深度。土体的临界水力梯度为:

允许水力梯度[i]为:

按照公式求出止水帷幕桩的最小埋入基底深度为:

桩径为0.3m时:

桩径为0.5m时:

双排桩最小埋入基底深度为(桩径为0.5m,帷幕厚为1m):

由上式可知,在帷幕宽度分别为0.3m、0.5m和1m(双排桩)时,帷幕桩埋入基坑底以下分别为0.73m、0.75m、0.8m即可满足基底土不发生流土的要求。在该工程中,假设基坑附近的建筑物在距离基坑2m远处的地下水位下降值不得超过3m,以此为约束条件,综合考虑其它约束条件建立设计方案如表2所示。

根据表2中所列举的三种方案的参数分别建立模型模拟分析,其参数及分析结果见表3。

4.3 方案优化

由所建立的三种方案的模型可以看出,多头小直径深层搅拌桩所需桩长最长,普通单排深层搅拌桩和双排深层搅拌桩次之。这里的渗透系数设置了相同的值,事实上多头小直径深层搅拌桩作为一种新的工艺,有着很大的优越性。分析各方案的总造价如表4所示。

5 结语

经过方案的优化,从分析及结果可以看出,控制基坑外某处的水位降落值的原因是为了控制该处的地层沉降量,进而明确保护范围。止水帷幕的主要参数为帷幕的长度和本身的渗透性,把这两项控制到位,防渗效果已经成功了大部分。帷幕的长度可以通过保证基坑底部不发生流土或管涌、工程经验、试验等多种途径获得;帷幕墙的渗透性除了满足设计厚度要求外,施工中还必须能够控制质量。多头小直径深层搅拌桩价格低廉又能起到止水作用,从止水帷幕的体积和材料用量以及造价这一系列的比较值来看都远远优越于其它桩型,在基坑的防渗工程中有着很大的应用空间。在实际工程中可以按照方案比选的方式,进行多方面验证,尤其是针对基坑外围渗入基坑的水量和基坑外围的建筑物沉降,对方案进行适当修改。最终选取能够保证工程安全、价格低廉的方案进行设计,依靠这样的方法,达到优化的目的。

参考文献

[1]张明,吴如军.搅拌桩防渗帷幕试验研究及应用[J].施工技术,2002,31(8):43～44.

[2]贺为民,固龚培,魏风华等.关于深层搅拌桩止水帷幕几个问题的探讨[J].地质与勘探,2002,38(6):91～94.

[3]水利部水利建设经济定额站,中水北方勘测设计研究有限公司.水利工程概预算补充定额[S].郑州:黄河水利出版社,2005,91～93.

止水帷幕桩封闭降水施工 篇2

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。

止水帷幕 篇3

1 工艺流程

1.1 基坑周边环境

金色维也纳滨河小区住宅楼基坑工程, 位于南中环以北、平阳路以西, 基坑深约12m, 地下2层, 基坑呈长方形。基坑周围既有建筑物密集, 且距基坑边较近:北侧居民自建房距基坑边最近约3m;南侧桩基础住宅楼距基坑边约6m;西侧浅基础房屋距离基坑边约11m。基坑周边环境复杂, 施工场地十分狭窄。

1.2 工程地质及水文地质

(1) 水文地质。根据勘察报告显示场地范围内地下水主要为潜水含水层, 主要含水层为3、4层。场地西侧距离汾河大约为800m, 地下水系丰富, 潜水主要接受大气降水补给, 主要排泄于自然蒸发。

1.3 支护设计方案

根据地质条件及场地周边环境, 本基坑采用混凝土灌注桩加三轴搅拌桩止水帷幕支护桩内设钢支撑的组合式支护结构, 设计参数如下:

(1) 灌注桩:采用直径800/900mm@1200mm的钢筋混凝土灌注桩;

(2) 止水帷幕:本工程使用三轴搅拌桩直径850mm@l200, 水泥掺量20%, 长度为19m, 单排布置;

(3) 内支撑体系:内支撑采用预应力钢管支撑, 钢管为630mm×14mm。

2 基坑止水帷幕漏水分析

2.1 止水帷幕漏水情况

根据基坑设计方案, 基坑外侧共设置8口观测井用于观测地下水位。每口观测井深度为16m, 进入含水层。

在基坑开挖过程中存在以下现象:

(1) 基坑西侧局部降水井水量很大, 在基坑外出同部位观测井内加入食用颜料, 基坑内降水井水变色, 说明基坑底以下止水帷幕存在漏水点;

(2) 基坑局部存在细砂层, 在细砂层出存在涌水、涌砂情况, 危害十分重大;

(3) 止水帷幕漏水不明显, 但是局部土体表面湿润, 无水流出现。

2.2 止水帷幕漏水原因分析

通过组织专家进行现场论证分析, 并分析设计方案, 施工资料等, 最终确认止水帷幕漏水的主要原因为:

(1) 施工中止水帷幕的冷接头处理不当, 垂直度可能存在误差, 局部地段帷幕沿基坑周边未完全封闭;

(2) 根据地勘报告及现场踏勘, 漏水点多为含水的粉砂层, 在止水帷幕施工过程中, 施工用水井距止水帷幕施工点较近, 造成粉砂层中的水泥浆被地下水流冲刷稀释, 未形成具有一定强度的整体, 止水帷幕中间形成“吊脚”桩;

(3) 止水帷幕施工中存在搅拌不均, 下降速度过快, 局部地段止水帷幕质量不好, 存在渗漏现象。

3 处理措施

根据上述分析的止水帷幕漏水原因及现场情况综合分析考虑, 采取了以下处理措施:

(1) 使用速干水泥高压旋喷桩对坑底以下的止水帷幕的漏水处进行大范围封闭修补, 旋喷桩进入含水层以下的隔水层深度不小于1.5m, 保证基坑内外的含水层被完全隔断;

(2) 对于坑壁的涌砂点, 若涌砂量小且基坑变形无突然增大的情况, 采用安装引流管, 先行将水引出, 确保粉砂不再流出, 然后采用双液注浆封堵漏点, 待漏点封堵完毕后拆除引流管;

(3) 若只是坑壁表面浸水, 且无恶坏趋势, 基坑变形在安全范围内, 则需要加强对基坑变形、地下水位、房屋沉降的监测, 安排专人24小时监测, 同时加快地下室外墙的施工, 及时回填;

(4) 坑内的深层降水井兼做承压水的减压井, 土方开挖过程中不间断抽水, 随着土方的分层开挖, 调整降水井的抽水量及抽水速度使承压水头不大于坑底隔水层的承压能力, 确保坑底不发生管涌。

4 处理效果评价

基坑止水帷幕在土方开挖的同时进行修补, 共封堵坑壁漏水点3处, 坑壁浸水点4处, 坑底高压旋喷桩1处, 至主体施工结束, 再无漏水现象出现, 基坑漏水的问题得到了较好的解决。基坑的整个施工过程中, 加强了对地下水位、基坑变形、房屋沉降等的监测。

4.1 基坑变形监测

本基坑周边房屋密集, 安全性高, 延基坑一周共布置了42个水平位移观测点, 监测基坑变形全部满足设计要求。

4.2 房屋沉降监测

基坑周边的房屋多为村民自建房, 自建房无基础, 对基坑变形极为敏感, 我们在每个房屋上布置了沉降观测点。

从上述监测结果中可以看出, 周边地下水位及基坑变形、房屋沉降均处于可控安全范围内, 本工程所采取的处理措施有效的确保了基坑及周边既有建筑物的安全, 本工程取得圆满成功。

5 结束语

本文在分析了基坑地质情况及地下水的分布的基础上, 成功解决了基坑止水帷幕漏水的问题, 通过这一工程实例得到以下几点启发:

(1) 三轴搅拌桩止水帷幕作为一项隐蔽工程, 其施工质量受施工人员责任心、设备、工艺等多种因素影响, 因此必须加强施工过程的质量控制与管理, 严格按照规范及图纸要求执行, 确保止水帷幕的质量;

(2) 施工用水一定要避开止水帷幕的施工, 且保持一定安全距离, 避免因抽水而引起的地下水流速过大, 造成三轴搅拌桩水泥浆被稀释而影响帷幕的质量;

(3) 针对止水帷幕漏水的情况, 应在详细分析漏水的原因并根据现场具体情况结合土层及地下水的特性对症下药, 采取有针对性的措施。

摘要：以金色维也纳滨河小区基坑工程为例, 从施工工艺、地质条件等多方面对深基坑三轴止水帷幕漏水的原因进行诊断分析。针对常见的止水帷幕漏水问题, 在对场地地质情况及周边环境进行充分分析的基础上, 提出有针对性的止水帷幕综合处理措施。

关键词：深基坑,止水帷幕,漏水,补救措施

参考文献

[1]启民, 孔永安.我国深基坑工程事故的综合分析[J].科技情报开发与经济, 1999, 29 (2) :55-56.

[2]杜嘉鸿.高压喷射注浆技术应用现状及新进展[J].探矿工程, 1995, (4) :4-10.

止水帷幕 篇4

由我单位承建的某项目西标段工程, 位于铜陵市, 属于棚户区改造的民生工程, 受到当地政府的高度重视。本工程包括9栋单体和地下车库, 地下室三层, 基坑开挖深度约14 m, 深基坑采用单排灌注桩和两道钢筋混凝土内支撑作为支护体系, 单排双轴深搅桩和桩间高压旋喷桩作为止水帷幕。

2 地质水文情况

根据岩土工程勘察报告, 场区地层层序自上而下依次为:

(1) 1层填土:层厚0.50~4.8 m, 呈杂色, 湿, 较松散, 其成份主要为粉质粘土夹碎砖石、混凝土块等。

(1) 2层尾砂:层厚4.7~12.00 m, 呈深灰色, 饱和, 松散~稍密状, 主要成份为粉细砂, 夹少量软塑状粉质粘土薄层, 为铜官山铜矿排放的尾矿砂, 回填时间超过20年。

(1) 3层尾砂混淤泥:层厚0.80~3.9 m, 呈深灰色, 饱和, 松散状, 主要成份为粉细砂, 夹20%~40%左右的淤泥, 属高压缩性土。

(2) 层可~软塑状粉质粘土:层厚0.70~1 6.7 0 m, 呈灰黄~灰黑色, 很湿, 含腐植质, 属中等偏高压缩性土。

(3) 层碎石土:层厚0.7~8.1 m, 灰黄色, 湿, 中密~密实状, 碎石成份主要为石英砂岩, 硬塑状粘土充填。

(4) 层强风化闪长岩。

(5) 层中风化闪长岩。

水文条件:勘察期间, 钻孔揭露深度内, 地下水水位埋深为0.7~2.3 m, 标高为15.55~20.63 m, 年变化幅度约为1.0 m。

3 止水帷幕施工

由于地质条件差、地下水位高、开挖深度大等特殊因素, 止水帷幕施工开始就列为重点控制项目。2011年8月, 我单位组织了施工经验丰富的队伍进场, 编制了详细的施工方案, 在施工前对现场作业人员进行了安全技术交底, 对止水帷幕的重要性、场地的复杂性、施工的难度性和设计要求等做了详细的介绍, 并列出了本工程施工的重要控制措施。

施工前, 根据图纸设计和现场试桩情况, 制作了双轴深搅桩施工各项参数公示牌, 包括叶片直径、水泥掺量、钻进下沉和搅拌提升速度、垂直度偏差、桩位偏差、送浆压力、钻杆钻速、钻进深度、移机距离等, 以方便施工过程控制。施工过程中, 我方根据各项参数和技术要点严格控制, 因为地质条件复杂, 双轴深搅桩施工多次遇到不明障碍物而偏位, 钻杆提升后发现磨损严重并附着有细小的磁性颗粒, 其中6次发生钻杆抱死无法钻进和提升, 最终以钻头折断而失败。我方技术人员立即以绝对坐标记录好位置, 经监理和业主单位确认后, 设计单位据现场实际情况, 在深搅桩未连续施工的区段, 增加高压旋喷桩进行补救, 确保止水帷幕的质量。

桩间高压旋喷桩施工过程中, 因为灌注桩的不规则扩孔, 桩间高压旋喷桩不能像图纸设计那样靠近灌注桩, 且钻杆也多次遇到障碍而发生较大偏位。由于尾矿砂颗粒较细, 喷浆过程中多次出现注浆管爆裂, 且水泥浆上涌量较大。

2011年11月开始土方开挖, 基坑开挖过程中采用管井和轻型井点降水, 并在止水帷幕外设置回灌渠, 确保周边建筑和道路的安全。当基坑开挖8 m深时灌注桩间漏水、流砂严重, 导致止水帷幕外侧塌陷, 基坑内土方无法开挖到设计标高。

4 漏水原因分析

(1) 场地内的尾矿砂经过近百年的堆积, 尾矿砂中铁矿粉、硫化物等成分经过化学反应形成不均匀的胶结硬块和磁性物质, 双轴深搅桩和桩间高压旋喷桩施工过程中, 钻杆碰到胶结硬块发生偏位、倾斜磁性物质吸附钻杆造成钻头折断, 致使止水帷幕施工产生搭接不良的质量缺陷, 未能形成完整封闭的止水帷幕, 是产生侧壁渗漏的主要原因。 (2) 场地内的尾矿砂细度模数较小, 在含水量丰富时沉淀密实度不均匀, 桩间高压旋喷桩成桩效果较差, 出现不规则的瘦腰缩颈;灌注桩施工时充盈系数偏大 (平均约1.5) , 桩身发生不规则扩孔桩间高压旋喷桩施工时钻杆不能有效的按照图纸设计位置施工, 且灌注桩成孔时的泥浆护壁较厚, 致使高压旋喷桩施工时喷浆不能冲破泥皮与灌注桩有效的咬合在一起, 出现缝隙。在侧壁水压力较大时出现渗漏水现象, 也是产生止水帷幕渗水流砂的重要原因。

5 堵漏方案施工

根据专家组意见, 对于已开挖的区域 (坑边场地狭小) , 停止基坑降水, 并回填基坑内支护桩边6 m范围内的土体。在支护灌注桩间机械引孔, 解决灌注桩扩孔造成的高压旋喷桩施工障碍, 再用小型高压旋喷桩机在引孔内注浆, 确保堵漏高压旋喷桩与灌注桩能有效的咬合在一起, 形成完整的止水体系。

我单位引进专业堵漏施工队伍, 经过对现场水文地质条件和实际情况的考察, 专业堵漏队伍决定采用GXY-2K型钻机在灌注桩间引孔至设计深搅桩桩底标高, 然后用XP-20A型钻机注浆, 确保高压旋喷桩施工位置准确。堵漏高压旋喷桩施工各项参数根据图纸设计、试桩记录和专业堵漏经验, 参考如下:水泥参量38 0~400 kg/m、水灰比1∶1、喷浆压力2 MPa、水压30 MPa、喷浆量150~180 L/min、提升速度0.8~0.12 m/min, 有效成桩半径约为600~700 mm。钻机引孔前由技术人员确定好桩位, 并全程指导堵漏高压旋喷桩施工。

堵漏结束两周后, 我方挖开6条桩缝均无明显漏水, 但有2处在堵漏桩和灌注桩交界处有轻微渗水, 一个小时后便形成漏水缝隙, 并夹杂有尾矿砂。虽然比堵漏前有了很大的改观, 但仍不能满足基坑施工要求, 通过与堵漏单位磋商, 对现场有轻微渗水点的部位采用人工堵漏。即先用编织袋装掺有水泥的砂土回填较大的空洞, 确保基坑和止水帷幕的安全;然后用稻草和棉絮对漏水点进行堵塞;最后在灌注桩间用纯水泥浆砌筑退台式的挡土墙, 并用纯水泥浆抹面, 确保挡土墙的完整性和密封性。由于基坑开挖深度较大、地下水位偏高, 考虑到侧壁水压力大且挡土墙开始强度较低, 砌筑时留置泄水孔, 待挡土墙强度来劲后对漏水较小的泄水孔用棉絮进行堵塞。

为了保证地下室能够顺利的施工, 我单位编制了基坑内明排水施工方案, 在支护桩边砌筑截水沟和集水井, 并安排专职人员进行抽水。

6 经验总结

针对西区深基坑止水帷幕的失效治理, 项目部召开了经验总结大会。首先通报了事故造成的直接经济损失和工期延误损失, 然后分析项目施工管理中的不足, 如施工经验欠缺, 对特殊地质条件下施工工艺是否合理没有认真的研究, 在止水帷幕施工多次出现缺陷时, 未能认识到问题的严重性;管理不够细致化, 在止水帷幕施工过程中未能全程监督指导, 未对各项施工参数进行记录和统计分析, 没有分阶段对操作工人进行技术培训和考核。

通过止水帷幕堵漏, 我深刻体会到“预防为主”的重要性, 解决问题最好的方法是把问题消灭在萌芽状态。谨此实践经验与大家分享, 希望能在以后工作中带给大家帮助!

摘要：在经济飞速发展的今天, 高层建筑越来越多, 深基坑随之成为热门研究课题, 但在复杂地质条件下深基坑止水帷幕施工技术仍不够成熟, 常常对建设项目造成较大的安全事故和经济损失。

止水帷幕 篇5

在我国东南沿海经济发达地区, 围海造地软基处理技术在临海工业区及港区的建设具有重要意义, 特别是在厦门地区, 陆域面积较少, 沿海滩涂资源非常丰富。然而, 沿海自然地基在自重荷载作用下尚未完成固结, 而其上的陆域吹填土多为粉细砂和海相淤泥粘土, 使得软弱地基具有含水量高、压缩性大、强度及承载力低等特点。含水量高、强度低的沿海滩涂软土地基, 较不适宜堆载预压处理, 如果高强度并同时大面积开发建设将导致堆载料严重不足;如果采用传统的水泥搅拌桩处理, 又存在处理深度有限、造价过高的明显缺点。因此成片的软基处理方案常采用真空预压进行加固。对于大面积真空预压来说, 一般多采用分区施工, 分区块真空预压中止水问题显得尤为重要, 比较常用的方法是采用密封沟或是淤泥搅拌桩形成密封墙进行处理。本工程采用淤泥搅拌墙止水帷幕技术, 在真空预压过程中, 真空度基本维持在80k Pa左右, 抽排水效果明显, 地基排水固结经检测达到预期效果。

1 工程概况

港中路西段 (含4#排洪渠下游段) 工程全长1.92km, 路面宽45m, 为城市I级主干道设计。根据地勘单位提供的勘察报告显示, 拟建场地底下的淤泥厚度为2.10~21.30m, 为此本工程的软基处理范围为全段道路路基、4#排洪渠渠底及排洪渠北侧堤岸岸基, 共分7个分区, I~Ⅵ区采用真空联合堆载预压方式处理 (堆载厚度3m) , Ⅶ区为堆载预压处理 (堆载厚度6.5m) 。自2009年7月开始砂垫层铺设和塑料排水板打设, 分区排水板和淤泥搅拌墙施工完成后, 安装抽真空设备, 铺设上下双层分别为350g/m2、250g/m2的土工布和真空膜, 然后进入为期3个月的真空联合堆载预压期, 真空预压全过程真空度应维持在80k Pa以上。经监测单位的数据整理分析, 到2010年底, 本工程全部完成真空联合堆载预压施工, 地基总沉降量、固结度、地基承载力等主要指标满足设计要求, 按设计要求卸载交地。

2 淤泥搅拌墙施工

搅拌墙按每个分区四周布置, 搅拌桩单桩直径700mm, 成墙时彼此搭接200mm, 桩距500mm, 采用二排桩, 桩长深度以穿透淤泥进入粘土层下0.5m为止, 见图1。

2.1 淤泥搅拌墙施工基本要求

(1) 淤泥搅拌墙采用二排桩, 桩长深度以穿透砂层, 进入不透水层0.5m为准, 施工时需要沿搅拌桩位置线每隔30~50m进行钻孔, 判断搅拌桩实际打设深度。

(2) 搅拌桩采取四喷四搅施工工艺, 下搅速度1.2m/min, 上搅速度0.8m/min。采用淤泥或浮泥制成淤泥, 淤泥比重>1.35, 不得含有粗颗粒, 粘粒 (<0.005mm) 的掺入比为35%。

(3) 施工时间与排水板施工同时进行, 排水板施工先进行边界部分, 然后进行搅拌施工。淤泥池应布置在加固区外, 如在加固区内, 底部应铺设塑料薄膜和土工布, 防止淤淤泥渗入周边的砂垫层中, 场地内保持清洁。

(4) 采用插杆的办法对搅拌桩进行抽样检查, 不合格的必须进行重打。

(5) 桩打好后, 将密封膜压入沟内, 以确保真空预压的有效实施。后在上面堆填挡水的土堤。施工中应注意真空测头和孔压头导线引出的地方, 不能搞破导线。

2.2 搅拌墙施工密封技术

为保证大面积真空预压搅拌墙持久有效地发挥其隔水功能, 除严格按照搅拌墙的施工工艺参数及墙体参数进行控制外, 还应按如下技术措施处理:

(1) 淤泥搅拌墙密封深度。淤泥搅拌墙的密封深度, 一方面取决于墙体的抗渗功能要求和气密性持久性要求, 同时还要求其渗漏水较少。对沿海陆域吹填造地地基, 周边无建筑物需保护, 则搅拌墙密封深度以保证其持久气密性及减小浅层渗水为原则;另一方面真空预压时, 加固区内降水一般不超过10 m, 水位降深以内的土体容易受周边渗透及漏气影响, 搅拌墙深度应控制在13m以内。施工前, 对处理范围按密封轴线每50~100 m一个点进行钻孔探摸, 若砂层很浅, 深度小于2 m, 可直接开挖密封沟进行周边密封处理;若砂层较深, 则采用淤泥搅拌墙, 搅拌墙深度以进入砂层下淤泥50cm为准。

(2) 共用淤泥搅拌墙桩帽技术。对于大面积真空预压, 相邻区块真空预压密封墙为两区共用, 并且会出现共用角点密封, 而相邻区块之间真空预压不一定同时施工, 不可避免地会对下一区块真空预压施工带来难度。因此, 对分区处理共用角点情况, 上一区块淤泥搅拌墙施工时需向下一区块多打出2 m (见图2) , 以便下一区块搅拌墙连结施工和预埋膜。对于共用搅拌墙, 为有效解决相邻区块不同时铺膜, 搅拌墙固结对下一区块铺膜影响, 上一区块压 (踩) 膜时, 同时将下一区块密封膜3~5 m压 (踩) 入共用墙内, 当下一区块大面积铺膜后, 再与预埋膜现场采用专用聚氯乙烯胶水粘合, 见图3。

由于相邻区块抽真空时, 共用的搅拌墙尚未完全固结, 承受来自两侧的真空吸力作用, 高含水量的墙体失水, 细颗粒被抽至附近土层或砂层, 搅拌墙表层将沉陷, 并形成较深的空洞, 共用密封墙处的密封膜易拉裂, 特别是当采取联合堆载前需及早处理。因此, 在铺设膜的过程中, 先将3~4 m宽的土工布压入搅拌墙, 以防淤泥颗粒在真空作用下流失, 再踩入密封膜, 并在相邻区块密封膜间填塞泥包袋, 高出顶部20cm, 顶部采用密封膜粘结封堵, 防止共用密封墙承受双向渗流沉陷开裂问题, 而共用搅拌墙同时受到真空排水固结而达到加固效果。对共用淤泥搅拌墙进行桩帽改进, 使共用搅拌墙密封能经历单向抗渗、双向抗渗过程, 不但能保证相邻区块真空预压同时抽真空, 也能避免上部土方加载或卸载的不同步性造成不利影响和保证搅拌墙本身的加固效果。

3 密封效果分析

为了进一步了解淤泥搅拌墙的密封效果, 尤其是在高真空度情况下搅拌墙气密性的持久性, 监控量测单位在6个区的搅拌墙内外分别埋设了真空度测点、孔隙水压力和水位观测点。以下结论由监测单位提供:

(1) 墙内外真空度。真空度取真空预压期间的最大值进行比较, 共用密封墙都进行了桩帽处理, 真空度在密封墙内传递深度可达6 m以上, 超过3 m真空度衰减较快。因此, 采用桩长平均13m以内双排长搅拌墙足以保证80k Pa真空度的持久 (见图4) 。

(2) 墙内外孔隙水应力。在加固区内的孔压消散值最大, 引起周围、周边及加固区外的水向区内渗流, 而且真空预压期间加固区内孔压消散值基本上沿深度一致。采用搅拌墙改变了区内外的渗流场, 土体内水分的流动, 同时存在跨越渗流和绕流, 表明双排搅拌墙具有较强的抗渗能力。

(3) 真空预压加固效果。通过采用淤泥搅拌墙密封技术进行真空预压软基处理, 道路软基得到有效处理加固, 同时采用桩帽的共用密封墙也得到了有效加固, 确保处理区域保持了稳定的真空度。经监测单位检测, 真空联合堆载预压3个月后, 主要监测指标均达到设计要求的标准: (1) 按实测沉降曲线推算的固结度大于90%; (2) 连续10d实测沉降速率不大于2.0mm/d。

4 结束语

(1) 在进行大面积软基真空预压加固处理时, 采用淤泥搅拌墙止水帷幕能够保证周边密封性能在高真空荷载下的持久稳定性, 可使真空度长期维持在80k Pa以上。

(2) 对共用搅拌墙进行桩帽处理, 使共用搅拌墙密封能经历单向抗渗、双向抗渗过程, 不但能保证相邻区块真空预压同时抽真空, 也能避免加载与卸载的不同步性造成不利影响和保证搅拌墙本身的加固效果。

(3) 实践证明, 针对真空预压的特性, 从淤泥搅拌墙止水帷幕隔气、弱透水性出发, 对搅拌墙进行改进, 能有效保证大面积真空预压真空度向深度的传递、加固区内孔隙水压力消散和水位降深。2010年底经汇总分析监测数据得出:真空预压联合堆载加固总平均沉降量达0.76m, 预测的工后沉降量为4.02~21.72cm, 均小于30cm, 推算平均固结度介于90.4%~92.6%之间, 地基承载力等指标达到设计要求的标准。

摘要：结合工程实例, 主要详细地介绍采用淤泥搅拌墙作为真空预压止水密封措施的主要施工技术和难点, 并提出了相应对策。

止水帷幕 篇6

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

止水帷幕 篇7

地铁施工中往往会遇到地下水而影响正常施工, 传统做法是做降水井通过抽水将地下水位降低, 为基础施工创造干作业条件。然而, 在场地狭小的情况下无法进行降水井施工操作时, 只能通过其他方法来解决这一问题。

本文结合北京地铁14号线丰台北路站的工程应用, 研究砂卵石地层深孔帷幕注浆止水施工技术。

1 工程简介

北京地铁14号线丰台北路站位于丰台北路北侧跨万寿路南延线道路 (万丰路) , 东西向布置, 为三层叠落型侧式车站, 与地铁9号线丰北路站呈“T”字形零距离换乘。车站主体采用明挖法施工, 主体基坑总长279.800 m, 标准段总宽度13.800 m, 总高23.450 m, 顶板覆土2.90 m~3.39 m, 为地下3层单跨箱形结构。车站东侧邻近卢沟桥乡政府、丰台区人大常委会;西侧为冠京饭店、公交323总站;结构外边线距万丰桥最近距离12.4 m;距冠京饭店最近距离6.5 m;距卢沟桥乡政府最近距离17.5 m。

车站站位范围内管线众多, 沿丰北路东西走向的重大管线有7条:D2 200 mm的污水管、3 200 mm×2 000 mm的雨水方沟、3 000 mm×1 100 mm (D1 600) 的雨水方沟 (管) 、DN1 000给水管、DN159中压液化气管、DN426中压燃气管、DN108 (DN209) 高压液化气管;车站施工时全部改移至基坑外侧, 各管线密贴。

2 工程地质及水文地质条件

本工程车站的土层自上而下依次为人工填土、新近沉积土层、第四纪晚更新世冲洪积地层、第三纪沉积岩层。车站主体位于卵石⑤层、卵石⑦层。场区范围内地下水类型主要为潜水, 主要含水层为卵石⑦层, 主体基坑深26.52 m, 基底标高20.08 m, 进入潜水2 m~3 m, 地层底部存在不透水层 (砾岩层) , 含水层厚度约8 m。

工程周边环境较特殊, 采用普遍使用的基坑外管井降水存在以下两个困难:

1) 车站位于丰台北路, 呈东西方向布设, 主体基坑南侧现况及改移管线共计9条, 各种管线间距近乎密贴, 无布设基坑外降水井的位置。

2) 地层特殊, 上部由力学强度低、透水性弱的土层组成, 下部由透水性强的砂、砾、卵石层构成。下部土层的透水性远大于上部土层, 而且其水源补给充足。这种土层结构特点, 增加了基坑工程降水的难度, 很难形成降水漏斗。

因此, 为解决这些施工难题需采用非降水技术。综合考虑施工工艺等各种因素, 拟采用注浆止水帷幕的方式进行处理。

3 注浆止水帷幕施工工艺

针对现场卵石粒径大、强度高、成孔较为困难的情况, 采用旋转冲击式钻机。该设备能够克服现场地层成孔的困难、成孔效率高。注浆设备为进口多功能注浆机、双重管注浆同步拔管系统, 其突出特点是:注浆机配备进口流量计, 可以实现压力和流量的双控, 实时显示各注浆的流量与压力, 根据对注浆压力的控制, 一方面可以保证地层充分注浆, 另一方面可以实时监控不会过量跑浆、漏浆, 造成不必要的浪费。

履带式液压钻机见图1。

地层的孔隙率较大, 地质复杂不均匀, 并且注浆范围长达14 m, 属于大范围注浆。全段一次性注浆在注浆段高且大, 容易造成塌孔、扩径等现象, 不易保证注浆质量。只能选用分段式注浆。分段后退式注浆是最合适的注浆方式, 既能保证注浆质量, 又能实现注浆工程的高效经济。因此选用双重管后退式注浆施工工艺。

3.1 施工工艺流程

双重管后退式注浆施工工艺流程如图2所示。

3.2 注浆系统布置图

本工程钻孔与注浆分开作业, 施工效率提高。注浆作业采用多管同步注浆, 可实现一次同时注3个~5个孔。注浆系统连接布置如图3所示。

3.3 注浆孔位布置

本工程采用内外双排注浆孔, 孔间距900 mm, 两排间距600 mm梅花形交错布设, 注浆土体可以相互咬合密实, 围护桩与注浆土体形成一体的止水帷幕墙, 平面布置见图4。注浆深度为现况水位以上2 m至砾岩层以下0.5 m, 形成高度为14 m的止水帷幕墙。施工时先注外排孔, 然后注桩间内排孔, 实现最优的注浆效果。

3.4 钻孔及安设双重管

钻孔按设计进行, 本工程钻孔垂直度控制在3‰范围内, 孔位纵横向偏差控制在50 mm范围内。钻孔达到设计深度时, 停止钻进, 清理后放入双重管, 双重管安设完毕, 然后封口安装拔管器, 如图5, 图6所示。

3.5 注浆

3.5.1 注浆加固参数

1) 注浆深度与孔深相同, 注浆压力为1.5 MPa~2.0 MPa。

2) 扩散半径:浆液扩散半径为0.5 m。

3) 配合比:水灰比采用1∶1.3, 之后的水泥浆液与改性水玻璃浆液按体积比1∶1配合。

4) 双重管注浆时, 注浆压力达到3.0 MPa时, 止浆塞往上提0.1 m后, 继续注浆。

3.5.2 材料性能

1) 浆液配制。

A液:水泥浆采用普通硅酸盐P.O42.5水泥, 配合比为水∶水泥∶高效分散剂∶无收缩灌浆剂=1∶x∶0.065∶0.065。

B液:水玻璃采用浓度42 Be', 配合比为水玻璃∶明矾∶硫酸铜=1∶0.03∶0.03。

C液:速凝剂, 配合比为水∶磷酸=1∶Y。

注浆时先注速凝的化学浆一定量后再注水泥—改性水玻璃双液浆。注浆过程中这两种浆液一直混合注浆, 但桩间注浆孔以速凝的化学浆磷酸—水玻璃浆液为主, 桩后一排由改性水泥—水玻璃浆液为主。

注浆时根据现场情况是否冒浆 (冒浆会通过注浆管冒至地面) , 冒浆采用B液与C液, 不冒浆选用A液与B液, A液与B液配比1∶1, B液与C液配比为1∶1。

2) 注浆参数。

配制双液浆浆液凝胶时间为:A液与B液30 s~90 s, B液与C液2 s~10 s。水灰比:采用水灰比为1∶1.3的水泥浆, 水泥浆中添加一定比例的减水剂和无收缩灌浆剂。

3.5.3 注浆工艺

1) 浆液注入。

通过双重管将浆液压入地层中, 采用同步注3孔~6孔, 一次性整体注浆方式。同时同步注3孔~6孔, 可防止浆液流失, 还可达到局部一体化。

2) 注浆顺序。

注浆时一定要先注桩间一排, 然后过24 h以后才可注桩后一排, 注桩后一排时需跳孔注浆, 然后补中间孔时也得间隔24 h, 一定要防止注浆浆液初凝前施工临近的注浆孔。

3.5.4 注浆之后的效果

地铁14号线丰台北路站基坑开挖至基底后, 桩间及基底基本无渗水, 能够满足施工需求。注浆效果见图7。

4 结语

地铁14号线丰台北路站利用上下分段后退式双液注浆, 确保了注浆止水深度范围内的止水效果。通过对基坑内外观测井水位变化可以看出, 止水帷幕实现了其止水效果, 使基坑内水位下降到了基底以下, 满足了基坑内无水作业的要求。

通过对注浆工艺及浆液的改进, 使浆液在地层中均匀扩散, 提高了浆液结晶体的耐久性, 实现了止水的目的, 保证了工程的安全顺利实施。

综上所述, 注浆止水帷幕可以广泛采用于厚卵石地层及漂石地层, 应用前景较好。

摘要：结合北京地铁14号线丰台北路站工程现场卵石粒径大、强度高、成孔困难的地质条件, 对基坑降水的难题进行了研究, 提出了注浆止水帷幕的处理方式, 并阐述了注浆止水的施工工艺及技术要点, 达到了预期的止水效果。

关键词：注浆止水帷幕,砂卵石地层,地质,钻孔

参考文献

[1]张民庆, 汪玉华, 郭晓华.广州地铁越秀公园站注浆截水帷幕施工技术[J].施工技术, 2002, 31 (1) :31-32.

[2]祝世平, 王伏春, 曾夏生.大红山矿帷幕注浆治水工程及其评价[J].金属矿山, 2007 (9) :79-83.