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在现代工程施工中,特别是在矿山类、隧道建设类等方面,对于渗水问题大部分是借助于注浆法来解决的。在矿山井巷工程的施工前期要对地面进行预注浆工作,这样做的目的就是在地面形成严密封闭的隔水层,阻挡水分的渗入,改善施工的环境,为矿山井巷工程的建设创造良好的条件,保证工程快速安全地进行施工。我国的预注浆技术,特别是地面预注浆技术有悠久的应用经验,在20世纪50年代,我国就开始把预注浆技术应用于矿山、煤矿、隧道等开采工程中,对工程施工有很大的促进作用。到目前为止,地面预注浆技术已取得了较为成熟的发展,注浆孔由以前的10多个、20多个逐渐减少到了个位数;注浆深度也从以前的50~200m增加到了750m;在注浆所需的各种设备方面,也不断得到了完善发展。另外,在定向深井注浆技术上也取得了突破性进展,进一步推动了我国注浆技术向更高的方向发展,实现了注浆与挖掘的同步进行,上部掘进与下部注浆的平行化作业,从而为注浆技术的广泛应用奠定了基础。从我国注浆技术的发展状况来看,现在我国的预注浆技术大多采用的是以水泥作为注浆材料,在注浆工艺方面,采用的是分段下行的方式。这样一来,就会出现比较突出的两个问题,即施工工期长和施工成本高:第一,施工工期长,因为每一注浆孔段都需要多次的进行注浆,对下塞、压水、注浆、体塞、扫孔、养护等各个工序多次重复出现,而且扫孔程序耗时较多,造成钻机台月钻注的效率仅为100m孔/月;第二,施工成本高,以水泥为材料进行注浆,对水泥的需求量增多,如果采用的是立井井筒的施工方式,那么根据我国地面预注浆的高度规定,平均每米井筒水泥注入量为8~14t,最高的话可以达到30t,再加上分段下行方式的施工工艺,耗费的时间较长,从而增加了注浆的施工成本。
2 预注浆施工方案的具体设计
2.1 注浆孔数及排列方式的确定
钻注浆孔的功能一方面具有注浆的作用,另一方面还能够起到提前探测水层的效果。在矿山井巷工程施工中,对于地质的挖掘钻孔工作,可能会在钻孔的过程中遇到地质水层,给施工带来影响,这样可以借助于探水孔的作用来进一步地探明水层的涌水量、涌水压力岩层破碎程度以及岩层的类型等等,然后对这些探测的最终结果数据进行科学的分析,进而制定出所需要注水泥浆的具体参数,保证施工的合理性。在具体的施工中,要根据所要钻孔的直径、注浆孔之间的距离等确定为6个注浆孔数,各个注浆孔之间的距离为2.3cm、注浆孔的直径为90mm。在布孔方式上,采用径向倾斜钻孔方式,具体的偏距设置为3.0m,倾角为5°。
2.2 注浆参数的具体制定
第一,注浆的段高方面。注浆段高的最终确定是要在地质水层的具体厚度、最佳的注浆深度以及最佳的钻孔深度三方面综合分析的基础上来完成的。在矿山井巷工程中,事前的勘察准备工作,可以对富含水层的具置进行确定,在钻进深度达到一定深度时会出现多段的断裂破碎带,而此处就是富含水层。从施工的安全角度来考虑,要安全稳定地穿过这段区间,就要把整个注浆的长度设置为与此深度相匹配的长度,注浆孔要穿过含水层底板以下最合适的距离才可以保证顺利通过。第二,注浆压力。注浆压力的作用是能够保证将预注浆用于压实扩散和充塞,压力一般高于静水的压力。在具体的施工时,要对地下水的压力、水层的深度等方面综合考虑,将注浆压力设置为静水压力的两倍大小。第三,预注浆的配料比例以及使用范围的确定。在矿山井巷工程中,要根据地质含水层的涌水量压力以及地质条件等状况,最终确定出注浆范围的大小;在配料方面,因为预注浆所需的材料为普通硅酸盐水泥和水玻璃,因此,在配比方面要严格按照各个材料的实际所需,运用科学的方法计算出每种配料的合理配比。第四,预注浆的扩散范围。对于预注浆的扩散范围,要根据施工所处的地质条件和环境以及施工操作的特点,从而确定出最佳的扩散半径。
2.3 注浆工艺环节的注意点
第一,工程所需的注浆孔在进行注浆工作之前,要对注浆孔进行细致彻底的清洗工作,保证注浆孔的清洁干净,从而避免在注浆过程中出现问题,提高注浆质量。第二,在进行注浆时,要根据施工所需合理地确定注浆比例,严格遵循相关规定,不能盲目配比,确保施工质量。第三,在注浆工作完成后,进行注浆设备拆除时,要保证注浆压力的合理,在压力适当的时候进行拆除,以防止因为压力过大造成对施工人员的伤害。第四,在施工中,要贯彻安全生产的意识,严格要求施工人员规范化操作,在配浆的过程中佩戴好防护工具,保障人身安全。
2.4 对注浆结果的鉴定
在注浆循环后,要在注浆最薄弱的环节打检验孔洞,以便于对结果的综合评价,检验孔洞的深度不能过浅,也不能太深,要根据实际情况进行确定,来检测检验孔是否存在漏水的现象,与此同时,还要配合对水压的测试,确定出最终的注浆结果。
3 预注浆技术的发展方向
3.1 加大理论研究力度
从当前预注浆技术的应用来看,应该把注浆的浆液与裂隙之间的作用、施工的地质环境构成、地层水文条件的影响等作为重点内容研究,探索出内在的规律,从而为施工中注浆的具体参数提供依据。
3.2 施工技术的不断更新,全方位地提高施工的高效性
对技术的创新,要加大资金的投入力度,积极引进先进的设备和技术,从工程施工的全过程考虑,促使工程施工向着高效、节能、环保的方向发展。矿山井巷工程是一项复杂的工程,需要运用到各种相关技术,有一定的施工难度,因此,加大技术创新不仅仅是内在的需求,更是客观上的必然。例如:高压无级调速注浆泵的引入,加上对注浆过程监测的信息化系统开发等,都是技术创新的体现,对工程施工都有极大的促进作用,从而使施工的高效性得到了保证。
3.3 加强行业交流,优势互补
预注浆技术的应用,在很多的工序上与其他相类似的技术有着极为相似的地方,可以充分地学习交流,有针对性、选择性地为我所用。例如:注浆造孔流程,可以充分地借鉴石油系统中先进的钻探技术,然后根据自身实际加以综合利用,创新出适合自己发展的技术。
3.4 广泛应用到各领域中
由于预注浆技术的综合性较强,具有很大的扩展范围,除了在矿山井巷工程中的运用,还可以适用于交通建筑、水利工程、煤矿开采等行业中。
4 结语
关键词:灌注桩后压浆,主要施工工序
1 前言
灌注桩后压浆施工技术是中国建筑科学研究院的专利技术。它是通过固化桩底和桩侧一定范围内的土体,来提高桩的承载力,解决了桩底沉渣和桩侧泥皮对桩基承载力的影响。论文格式。采用该技术:一可减少桩数或缩短桩长;二可缩短工期;三可减小建筑物沉降。尤其对干成孔桩承载力提高明显。三门峡天盛御景工程地下水位低,在设计持力层以下,根据设计要求采用此项技术。
2 工程概况
三门峡天盛御景工程位于三门峡市大岭路与崤山路十字东南角,占地20亩,地下一层,地上12~17层,剪力墙结构,总建筑面积56467.3M2,建筑高度54.4M。桩基为人工挖孔灌注桩,桩长9~12M,桩径700~800mm,混凝土标号C30, 采用灌注桩后压浆施工技术。
3 施工方案
3.1 施工工艺流程
施工准备 成孔 制作、安装钢筋笼,设置压浆导管、压浆阀 灌注混凝土 桩侧、桩端压浆 检测验收
3.2 主要工序施工方法
3.2.1成孔
成孔的施工工艺与一般施工相同。注意要进行跳挖施工,桩中心间距不小于三倍桩径或两米,成孔后必须清底验收,桩径、扩孔、嵌岩深度、垂直度要符合设计和规范要求
3.2.2 制作、安装钢筋笼,设置压浆导管、压浆阀
钢筋笼按设计要求制作。制作过程中要连同压浆导管一同绑扎,按设计一根桩端注浆管代替一根纵向主筋。桩侧导管设在钢筋笼外侧,为A20焊接钢管,管端距桩底5米,端部设一三通,再在钢筋笼外一圈绑一根塑料管,与三通相连形成一个封闭环。桩端压浆管为A25焊接钢管,设在钢筋笼的内侧与主筋位置相同,管端深入桩端土层100~200mm,设置根数根据桩径选择,d<1000mm的桩沿钢筋笼对称设两根,1000<d<2000mm的对称设三根,d>2000mm的对称设四根,导管端部要设压浆阀。
压浆导管用铁丝绑在钢筋笼上,也可焊在钢筋笼上,要固定牢固,保证位置准确。安装时要用堵头将导管上口堵严,以防杂物掉入造成堵管。
3.2.3 灌注混凝土
桩身混凝土可使用粒径不大于50mm的石子、坍落度80~100mm、机械搅拌、用溜槽加串桶向桩孔内浇筑胡凝土,砼要连续进行,使用振捣棒振捣,不得直接在钢筋笼或压浆导管振捣。
3.2.4桩侧桩端压浆
在桩身砼浇筑完3天后可开始进行压浆,压浆量按下列公式计算:
桩底注浆水泥用量:
桩侧注浆水泥用量:
式中:, ̄桩底、桩侧注浆水泥用量(t)
 ̄桩直径(m) 、桩长(m)
 ̄桩底压浆时浆液沿桩侧上升高度(m)
 ̄包裹于桩身表面的水泥结石厚度,可取0.01~0.03m
 ̄桩底、桩侧土的天然孔隙率:为天然孔隙比
 ̄水泥充填率,对于细粒土取0.2~0.3,对于粗粒土取0.5~0.7
 ̄桩侧注浆横断面数
后压浆水泥用普通硅酸盐水泥,可掺适量外加剂。浆液水灰比0.45~0.60,水泥标号不低于32.5,正式压浆之前,要先进行试压浆,对浆液水灰比、注浆压力、压浆量等工艺参数调整优化,以确定最终参数。被压浆桩离正在成孔桩作业点距离不小于10倍桩径。
压浆顺序为先桩侧、后桩端,桩侧完成3小时候,再对桩端1#管压浆,再间隔3小时候对2#桩端管压浆,对于桩群压浆要先外围,后内部。论文格式。论文格式。
当满足下列条件之一时刻终止压浆:①压浆总量、压浆压力达到设计要求;②压浆总量已到设计值的70%且注浆压力达到设计值的150%、并维持5min以上;③压浆总量达到设计值的70%,且桩顶或地面出现明显上抬。
压浆作业过程应作完整记录 :内容包括:成桩日期、压浆日期、注浆压力、注浆终止压力、注浆量及异常情况备注。
3.3劳动力组织和主要机具
3.3.1劳动力组织
按施工工序划分,分为以下作业班组:①技术组5人,负责技术质量、测量、试验工作;②制浆组6~10人,负责 和浆液;
③压浆班4~8人,负责压浆、安拆导管等作业;④机械电工班2~3人负责机械和现场用电作业,以上为压浆施工人员,不含桩基施工人员。
3.3.2主要机具设备
序号 名称 数量 型号 备注 1 高压注浆泵 1台 BW-250 带压力表 2 叠式泥浆搅拌机 1台 YJ340
3 管钳 5把
4 加筋软管 50m
与注浆泵和导管匹配 5 铁锹 10把
6 磅秤 1台
7 水箱 1个 3
8 注浆接管 2套
关键词:交通运输;公路桥梁;沉降;施工技术
桥台跳车是在公路上是一种常见现象,这不仅会影响到人们生命和财产的安全,还会影响到整个国家的形象,造成这一问题的主要原因就是公路桥梁的路基发生沉降,导致路面不够平顺,因此一定要保证沉降段路基路面的施工质量,从而有效避免沉降现象的发生。
一、差异沉降的概述
差异沉降也就是通常所说的不均匀沉降,是反映土木工程结构地基的便性特征的重要指标。如果差异沉降过大,就会使相应的上部结构产生额外的应力;当超过一定限度时,将会产生裂缝倾斜甚至破坏。一个差异沉降的著名案例就是意大利的比萨斜塔。
二、公路桥梁沉降段的施工机理
(一)路堤变形的施工机理
在公路桥梁中很容易发生路堤变形。目前在公路桥梁施工的过程中,一般都会使用普通的粘性土对路堤进行填土,由于我国公路桥梁沉降段路基路面的施工技术比较落后,很难对背台进行有效的压实,施工现场的地理条件以及气候温度也会对背台压实的密度以及强度造成影响,同时土体含水量的降低会加大公路桥梁沉降的程度。沉降路段路堤的密度以及强度会受到车辆的重量和自身重量的影响,当重量逐渐增多的时候,其密度和强度也会逐渐的提高,因此需要不断的对路堤进行填土,从而有效的控制沉降路段的质量。在对路堤进行填土的时候,其粘性土的材质是不一样的,随着通过车辆的逐渐增多,土体的弹塑性也会逐渐的增强,这会导致路堤变形程度逐渐变大。
(二)台背地基的变形机理
桥梁地基变形属于最常见的现象,沟壑区为多发地段。地基变形的成因复杂,含水量过多、地基的强度不够、土壤空隙太大等,都可引起地基变形。桥梁路堤填筑时应较其它路段高出5厘米到10厘米,高出部分在行车附加应力下会下降。地基的下降使得蛎嬗氲孛娉制剑这样可以保证行车的安全畅通。在填土过程中绝对不允许容量相等,以避免发生地基沉降变形现象。
三、公路桥梁沉降段路基路面的施工设计
(一)公路桥梁的注浆设计
注浆设计主要指在液压、气压等原理的效果下将注浆液通过注浆管注入到所施工的桥梁的地层中,通过填充、渗透等方式将土体颗粒或者是岩石裂缝中的空气和水分排挤出来,在经过一段时间的人工控制后、注入的浆液就可以将原来松散的土粒颗粒以及裂缝粘结成一个整体,从而形成一个强度大以及防水性能好等诸多优势的“结石体”。要保证公路桥梁沉降段路基路面的施工质量,就必须采取科学的手段对施工设计进行优化,压力注浆就是一种经常使用的方法。在施工过程中,必须要保证内侧注浆孔与建筑物轴线之间的距离,对外侧进行注浆时,需要采取倾斜的方式,从而保证注浆效果。其他工程应按施工实际情况采取适当措施。施工过程中进行开孔工作时,其墙体必须要有所倾斜,同时其中大部分都是直成孔。如果在施工中采用跳孔间隔的方法,其不仅会增加桥梁结构的渗透能力,还会对钻孔起到清理的作用。对公路桥梁的注浆优化设计,不仅能够有效控制钻探水的压力,还能加快地基下沉的速度,同时要根据施工现场的实际情况进行,找到科学的技术手段,从而保证施工顺利进行。
(二)有效控制注浆的深度
在注浆完成之后,要对其进行相应的检查,检查其是否按设计要求进行注浆,当发现问题时要对其进行及时的处理,从而保证注浆的质量。在上述工作完成之后,还要往成孔里面下管,并且要将其连接到地面,在浆管筛孔处留出4m的地方,同时不允许对这个地方做钻孔的处理。接下来相关部门要对注浆效果进行抽样检测,随机抽取几个注浆管,并且要按照相应的要求以及施工的工序对其进行检验,从而有效的提高施工技术水平,同时有效保证公路桥梁路基路面的质量。在检查完成之后,还要做封孔的处理,并且要对公路桥梁沉降情况作全面的调查,从而使工程的质量得到保障。
四、公路桥梁沉降段路基路面的施工技术
(一)搭板的设置
为了克服桥头跳车的弊病,采用桥头搭板是目前国内常用的有效措施之一。但搭板不能独立的工作,它必须与其周围的结构、土工体和填料进行优化组合,才能获得最佳的效果。以搭板为中心,联合起周围的物体,可称为搭板体系。搭板采用钢筋混凝土结构。一般情况下尽量采用就地整体现浇的施工方案,以确保其余基础的紧密连结。搭板尾端是否设置枕梁,从理论分析和实际效果看,还没有明确的结论,设置或不设置枕梁各有利弊,目前工程界认识不一致。
(二)地基的处理
地基的有效处理可以提高公路的承载能力,同时选择好的地基可以对地基原有的一些优良性加以改善,从而降低因沉降出现的公路变形。在修筑高速公路路堤时,经常会遇到较厚的软土层地基,并且还要向其中添加材料,这就会使软土层地基发生变动,并且基桩的压力也会随之增大,严重的话会阻碍桥台的运转。这些情况都会严重的影响支座和伸缩缝,甚至会造成桥面的断裂,因此必须要减少回填的材料,同时还要提高地基刚度,从而保证桥台的正常运转。当桥台出现不正常位移情况的时候,还可以利用地基的侧向流动来解决这个问题。
在公路桥梁建设的过程中,有些地段会出现沟壑,沟壑地段存在很多的特点,例如:土壤空隙比较大、含水量较多等,利用这些特点可以将其与粘土层做换土的工作,两者有效的结合还能增强土壤的强度。在换土的过程中,对深度是有一定要求的,因此必须要对软土层的厚度做系统的测量,从而保证换土深度的准确性。对于粘土层的施工比较简单,在开挖之前就可以对其做翻晒的工作,换土的最佳深度会受到填土高度的影响。
(三)台背的填筑方式
台背回填是指结构物完成后,用符合要求的材料分层填筑结构与路基之间的遗留部分。在公路桥梁投入使用后,桥梁与路段之间路堤的不均匀沉降是最常见的现象。导致这种现象的原因有很多,其中主要包括:行车荷载对路面的压缩变形、地基沉降以及路基的自身变形等等。路堤不均匀沉降也并不全是因为路面变形所造成的,并且路面变形对于车辆行驶并没有太大的影响。致使路堤的不均匀沉降通常都是台背填筑材料的原因,如果台背的填筑均选用轻型材料,那么路堤的沉降现象会得到更好的改善。轻型材料不仅可以改善路堤的不均匀沉降,还可以使地基的压缩变形得到很好的控制,从而减轻地基的变形程度。同时轻型的台背填筑材料被压实压密后模量同样也可以得到提高,被压实压密的轻型材料还可以更好的缓解因反复荷载所造成的地基变形。
结语:
随着交通事故的逐渐增多,国家越来越重视公路桥梁的施工质量,以及车辆行驶的安全性。对于公路桥梁的路基路面而言,沉降现象会给其带来很大的安全隐患。目前路基沉降已经成为普遍存在的问题,因此我国必须采取有效的措施,做好相应的技术分析,提高施工设计方案的科学性,并且要保证施工技术的先进性,从根本上解决路基沉降的现象,从而有效的提高公路桥梁工程质量和使用效果,减少交通事故发生的概率,促进我国交通行业的发展。
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【关键字】土钉支护技术,深基坑,应用研究
一、前言
现今国内的高层建筑中土钉支护技术应用的很广泛,也是高层建筑的施工重点。很多的建筑工程由于土钉支护技术的失误,结果造成了巨大的经济损失,同时也是建筑工程的工期延误。所以,在建筑工程中,我们应当确保深基坑的安全性和质量,这就需要我们采用土钉支护技术进行深基坑的施工。土钉支护技术的造价较低,施工方法简便,同时工期较短。本文主要通过对土钉支护技术在深基坑中的设计、施工以及检测和在雨季中的处理对策等内容进行分析,从而保证建筑工程的质量和安全。
二、工程概况
笔者所在公司负责某市的一座综合楼,该楼的建筑面积是9.5万平方米。全部采用钢筋混凝土框架结构,该楼有22层,并且有地下室,基坑开挖的深度为9米。通过地质勘查报告可以知道,影响场地基坑支护影响的岩层包括填土层、粉土、黏土、粉砂等。粘土没有钻穿,现场测验有两层地下水,第一层地下水的深度是2到12米,第二层地下水的深度为14米。深基坑东临城市主干道,西侧是住宅区,北侧是一宾馆。
三、基坑支护设计方案
通过现场的地质勘查情况,同时还考虑到工程的安全、经济以及周边情况等因素,对于该工程,我们可以采用土钉支护技术和护壁桩两种施工方案。同时通过地质勘查报告,可知,该场地地下水位较高,因此实际开挖地下3米左右就可以见到地下水。。
1.基坑降水
为了使地下室能够干燥作业,我们使用12口径的管井进行抽水,将降水井安置在距离开挖线1米处,考虑到可能将地下水降到基底一下1米处,因此要在基坑周围布置82口管井,每口管井的距离为八米,在基坑内部布置渗井。降水井的深度为13米左右,将管底封死,同时在管外填上滤料。
2.土钉支护
由于地下结构施工对空间的要求,因此基坑侧壁和地下结构外墙之间的水槽为0.8米,同时土钉墙的高度应该为12米,土钉墙的坡度大约为1:0.2,同时还布置8排土钉。使用20HRB335型号的钢筋,保持水平间距在1.5米。土钉的长度为5米到九米,孔径是110毫米,排拒是1.5米。同时在第二排要采用预应力锚杆,长度为15米。
四、土钉支护施工技术
1.土钉支护工艺原理
土钉支护技术就是在依次开挖基坑土方而形成的坑壁中,通过采用机械进行钻孔,从而将土钉放到孔内,然后向孔内注入混凝土,然后在挂上钢筋网,最后喷射混凝土面层结构,这样就使其形成共同支撑的结构体系,经过这样的施工,一直到挡墙支护完全。
2.工艺流程
首先是基坑降水施工,接着是土方开挖至土钉标高下50cm,然后是土钉成孔,接着是杆体支放,接着注浆,接着坡面修正,接着铺设钢筋网,然后喷射混凝土,然后重复工序至基坑底,最后基底排水沟。
3.基底施工
对于土钉墙的施工,必须要根据开挖来进行,对于基坑的边坡一般应该按照分层分段开挖的原则进行开挖,采用中心岛的开挖方法,也就是说,首先将基坑沿线挖出10米左右宽度的护坡作业平面。将土方开挖到土钉标高一下0.5米处,同时采用机械成空方式,孔径大约为110ram,同时还要控制好空的深度、孔径以及倾角。在成孔以后,要迅速的向孔内插放钢筋,同时进行注浆。土钉杆体的水灰比为0.5,用普通硅酸盐水泥浆进行注浆。在第一次注浆完成后两个小时内,进行第二次注浆,同时要将孔口进行封堵。对于喷射砼施工,我们分段进行在统一分段内,喷射的顺序为自下而上。
五、施工监测
1.地下水位监测
从6月21日项目开工到7月17日,对降水井施工完毕并进行连续的抽水后,必须要保持水位在十米左右,可以达到施工的标准。
2.基坑位移监测
在进行土方开挖之前,要对基坑坡顶的水平位移以及沉降位移进行测定,得到原始值。水平位移很沉降位移的监测点沿着基坑坡顶的变现布置,距离为三十米。在进行土方开挖时,要每天检测一次。将沉降监测点布置在深基坑开挖可能影响范围内的市政道路上。对于水平位移,我们采用视准线法,就是说在需要进行位移监测的基坑槽壁上布置一条视准线,并且在改线两端深基坑可能影响的范围内设置两点A、B,将他们作为监测的主站点和后视点。接着就沿着改线在槽壁上设置几个观测点,就可以直接在读数尺上读出位移。
六、雨季中出现的危机情况和处理措施分析
7到8月间,该地区就进入了雨季,雨季给深基坑施工带来了很多的不便和影响,同时伴随着暴雨的来临,边坡支护的安全就面临很大的挑战。
1.危机情况的出现
在基坑的边坡锚钉和面层喷射混凝土施工完以后,在坑壁的局部就出现了一些出水点,同时在基坑西侧的边坡坑壁上,出水点有不断加大并进而形成涌水或者是涌砂的现象。同时在西侧的土体局部的变形变大,有些观测点点的水平位移达到75ram,沉降位移达到90mm。在基坑的北侧和东侧的情况要好一些。通过我们的观测数据分析可知,土方开挖到预先设计的深度,基坑边坡的水平位移相对比较稳定。
2.处理措施
对于坑壁局部渗水,在基槽四壁增加灌水孔,孔深0.6m,高度距槽底0.8m,间距2m。在护壁中插入周边带孔眼的包网塑科排水管,把局部渗水通过暗埋在土钉坡内的塑料排水管引入基坑周围排水沟及集水坑中。利用水泵及时抽排,加快边坡粉土层排水固结。
基坑东(3—1)轴到(3—7)轴采取分级支护.首先把高2.5m.宽4.0m的土卸除。在-7.0m位置增加一排预应力锚杆,高度16m。
按上述措施进行施工和危机加固处理后,对整个基坑及邻近建筑物的位移进行了跟踪监测。各观测点均处于稳定状态。同时对基坑开挖后,地面裂缝的开展情况进行了跟踪监测,各观测点的裂缝均处于稳定状态。
3.情况分析
通过现场的勘查,基坑西、北两侧场地条件较好,全部进行了硬化处理.通过对承平位移监测数据分析,开挖到设计深度,基坑坡顶水平位移在10mm以内,变形稳定。说明水源远近是影响基坑稳定的主要因素,地表水渗入土体造成坡体土层的力学性能指标严重下降和坡体水压力增加。
七.结束语
土钉支护技术在深基坑施工中的应用十分广泛,对于深基坑施工具有重要的意义。
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关键词:浅埋偏压 隧道施工 软弱围岩 注浆
中图分类号:U415 文献标识码:A 文章编号;1672-3791(2012)02(a)-0039-02
1 偏压隧道的工程特性
1.1 偏压隧道的定义
由于各种原因使对称的隧道结构左右两侧所受荷载不同而使结构内力左右不对称的现象称为偏压现象,出现偏压现象的隧道称为偏压隧道。围岩级别高,围岩自身强度就低,隧道开挖引起的荷载全部或大部由隧道结构承担,由于各种原因引起的不对称荷载也就全部施加在隧道支护结构上。按照普氏和太沙基理论,隧道开挖后,其上方围岩将形成天然平衡拱,而天然拱的形成与隧道埋深有关,埋深小时,无法形成天然拱,隧道承受的竖向荷载与地形便密切相关,因此偏压隧道多数处于软岩、浅埋且有较大地形横坡的地段。
1.2 隧道偏压的影响因素
影响隧道偏压的因素有一下几个方面:地形因素、地质因素和工程因素,其中前两种属于内在因素,第三种属于外在因素。
2 浅埋隧道特性研究
浅埋隧道与深埋隧道相比,主要是难以形成承载拱。浅埋隧道多数有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩等对隧道开挖有很大影响的特殊地形、地质问题。在开挖过程中和开挖完成后会出现拱顶下沉急剧增大、隧道净空收缩、地表开裂等,有时也会出现掌子面失稳。
所以,在这种情况下,要采取掌子面稳定措施和控制地表下沉措施。地表下沉与埋深有密切关系。埋深大时,在隧道横断面内形成了承载拱,开挖引起的下沉局限在隧道周边,而埋深浅时,没有形成承载拱,开挖下沉会直接达到地表面。在这种情况下,埋深小的隧道,因不能期待形成承载拱,故为防止支护下沉、增强支撑力而应采取必要的措施,并研究采用药液压注、垂直锚杆等辅助施工方法。浅埋隧道掌子面前方的先行下沉很大,会造成很大的地表下沉,因此,研究前方地层的改善、管棚、水平高压旋喷等辅助方法是必要的。在浅埋偏压软弱围岩隧道施工时,为了保证安全及工程质量,节约投资、加快进度和保证运营期间的安全,必须采用一定的技术措施,包括正确的施工方法,合理的支护形式等。因此浅埋偏压软弱围岩隧道施工一直是隧道施工过程中需要面临和解决的重要课题之一。
3 超前支护
对于围岩的自稳能力较差时,为了预防坍方,必须采用超前支护体系,主要的内容有超前锚杆、小导管注浆、管棚、全断面预注浆、深孔注浆、帷幕注浆以及在洞口浅埋段采用的地表注浆等。
在软弱破碎地质隧道施工中,虽然采用深孔注浆达到了止水固结的目的,但固结范围有限,加上地质及注浆有些不确定因素,为保障施工万无一失,一般在开挖前均采取超前支护,超前支护一般采用超前锚杆或超前小导管。对于地下水压较大的隧道,开挖前一般还要采取排水降压措施,主要采取钻孔排水,钻孔深度应超出注浆范围。
浅埋偏压软弱围岩隧道施工需要解决的问题是掌子面的稳定性和合理化施工(安全而快速的施工)两大问题。对掌子面稳定性起重要作用的超前支护,是确保掌子面前方稳定不可缺少的手段。从作用效果看,超前支护可有以下几方面作用。
(1)梁效果:超前支护的结构可视为一个沿隧道纵方向的粱结构,发挥一个刚性梁的效果。
(2)壳效果:超前支护可在掌子面前方形成一个壳结构,以其厚度和刚性来保证隧道掌子面及其周边围岩的稳定。
(3)改良效果:把隧道周边围岩的强度加以改善,这是注浆法的主要效果。
3.1 超前锚杆
在隧道周边,未开挖前先施作超前锚杆,起到预先加固的作用,其主要参数为:
全苗杆的直径φ=20mm~30mm;
长度1=3.0m~5.0m;
间距d=0.3m~0.5m;
外插角α=10”~15”。
锚杆一般采用普通砂浆锚杆,特殊情况下可采用药包锚杆或迈式锚杆。
3.2 小导管注桨
小导管超前注浆,是在地基灌浆法基础上发展起来的一项围岩加固止水技术,它同时具有超前支护作用,是不良地质隧道与地下工程施工常用的一种开挖辅助措施。
在隧道开挖掌子面上,沿设计开挖轮廓线以外0.2m~0.3m,钻孔安装小的钢花管,然后进行高压注浆加固,等浆液达到一定强度后再进行开挖。其主要参数为:
小导管的直径φ=40mm~60mm;
长度1=3.Om~5.0m;
间距d=0.3m~1.0m。
3.2.1 技术特点
超前支护体系,提高了岩体的稳定性,控制了围岩松弛变形,增强了施工的安全性。加固效果好,注浆质量易于控制。采用常规小型机械,无需配备专用设备,工艺操作简便。
3.2.2 适用范围
适用于风化很严重、节理很发育和碎石土、砾石土等各种软弱围岩条件下的隧道及地下工程地层加固,也可用干处理坍方主体。
3.2.3 主要技术措施
小导管水泥一水玻璃双液预注浆止水加固松散围岩。
3.3 管棚
当围岩十分软弱、破碎、变形量很大时,一般在V、VI级大变形的条件下,可采用长管棚的超前加固措施,其主要参数为:
管棚的直径φ=108~180цun;
长度1=10m-40m;
间距d=0.5m~1.0m;
注浆压力F=1.5MPa~3.0MPa。
管棚法的基本原理就是在开挖之前将一个伞形的金属保护棚架预先安放在隧道开挖轮廓线的外弧线上,该棚架由一定间距排列的大惯性矩的钢管构成,起到保护下部地层开挖的作用,一般超前长度在5m~30m,有短管棚、长管棚。先用钻机打一定深度的钻孔,然后插入金属钢管,再用注浆机压入水泥砂浆或混合浆液,待其凝固后就可以开挖。在法国马赛地铁2号工程、日本第一福田尾隧道、成渝高速公路中粱山隧道工程、北京第三使馆区的供热管线工程的暗挖隧道等都使用了该工法。
4 深孔注浆
为了防止或减轻地下水对施工特别是对开挖的影响,必须对地下水进行处理。近年来,在浅埋偏压软弱围岩隧道施工中探索出许多行之有效的办法,使这些隧道的施工得以正常进行,并加快了施工进度,提高了工程质量,保障了施工安全。
浅埋偏压软弱围岩隧道处理地下水原则一般是以堵截为主,排引为辅。堵截地下水的方法主要有两类:一类是整段进行注浆止水,并加固松散岩体,这种办法是将整段岩层结构通过高压注浆进行调整,相当于提高围岩等级,使围岩在原有基础上整个综合指标得以改善,主要措施有深孔劈裂、挤压注浆。另一类是对隧道开挖轮廓线
以外进行环形注浆,形成止水帷幕,防止或减小地下水进入开挖工作面,这种办法并不能改变开挖段的岩体结构。主要措施有浅孔注浆、管棚注浆、小导管注浆、中空锚杆注浆以及目前正处于研究阶段的水平旋喷注浆技术等。排水辅助措施有导坑、钻孔排水等方法,目的是排水降压。下面主要介绍深孔注浆。
深孔注浆适用于断层破碎带、软弱破碎围岩,地下水特别发育,易形成涌水以及因地下水而造成特大坍方的隧道。深孔注浆分为深孔充填注浆和深孔劈裂注浆。
4.1 准备工作
主要是对工程地质进行分析,收集分析钻孔的排碴;记录分析钻孔的推进压力,钻速以及钻进不同长度时出水量的大小,推断开挖面前方的地质构造、岩性、水源位置及水量大小。
4.2 止浆墙
由于开挖面围岩软弱,注浆时有较高的压力,易引起开挖面垮坍,严重影响注浆效果和施工安全,因此开挖面必须设置止浆墙。
对于未坍原始岩体,一般采用挂钢筋网、喷射混凝土作止浆墙。具体作法是:先在开挖面钻孔,埋设注浆用孔口管(孔口管一般用φ150mm-200mm,长1.5cm-2.0cm钢管制作),钢筋网焊在孔口管上,钢筋网网格间距30cm,再喷射15cm~20cm厚的C20级混凝土,这样网喷混凝土与开挖面岩体共同形成止浆岩盘。如在坍方地段,则应设置加厚混凝土止浆墙。一般灌注100cm~150cm厚C20级混凝土作止浆墙。
4.3 钻孔作业
孔口管作为钻孔导向管,在注浆设计中应加以布置,布置原则应根据注浆段长度、加固扩散范围等参数决定。钻机作业机具可采用液压凿岩车、地质钻机、锚杆钻机等。
4.4 注浆作业
将注浆混合器连接在孔口管上,试压洗孔,将孔眼内的石碴冲掉,保证注浆通道顺畅;注水约2min~3min,使围岩孔隙畅通:然后进行注浆,对于软弱、断层带的围岩体,先注纯水泥浆,注入一定量或达到一定压力后,并持续5min,再注双液浆(CS),如注纯水泥浆大量漏浆时,可先注双液浆(CS),再注纯水泥浆,最后再注双液浆。
注浆过程应作好记录,记录注浆时间、注浆量,注浆压力变化,围岩、止浆墙以及已支护或衬砌地段的窜浆情况。注浆结束后,拆卸注浆部件,清洗干净对注浆机械进行检修保养,保证下循环注浆使用。一般采用推进式注浆,即分段累进注浆。当有的部位钻孔过程中出水量很小时,可一次钻到设计深度,然后进行全孔一次注浆。如在钻孔中发现出水量较大时,应分段钻孔,比例sm,再加10m,15m,直到设计深度,注浆与钻孔一致,分次进行。注浆一般按由内向外,由下到上的顺序进行。
5 隧道开挖
开挖手段上,采取两种方法,一是在特别软弱的围岩段,采用非钻爆措施;二是在一般软弱围岩地段,采用松动爆破,微振动爆破。这两种方法的目的是一致的,就是尽可能地减小开挖对围岩的扰动。开挖后必须及时进行支护加固,加固措施一般采用型钢支架或格栅钢架,布设径向锚杆,挂钢筋网,喷射混凝土系统支护体系。施工前应充分考虑了地质和施工条件、埋深和断面尺寸、围岩级别、坡面情况、地下水及气候条件、施工进度与围岩承载拱形式的关系等因素,进行方案论证,并通过多种方案进行比选确定,洞口段施工主要采用正向施工法和反向施工法。
6 监控量测
隧道量测通常分为施工前和施工中两个阶段,隧道开挖前的量测主要是通过地质调查、直接剪切试验、现场实验等手段来掌握围岩的特征(构造、物理力学性质、初应力状态等)的。现场量测指的是施工中的量测,是在施工阶段进行的,其主要目的是监视施工状态(锚固效果、松弛范围等);控制变形并及时采取措施;修正设计,正确而经济地施工。施工中的量测系统包括的内容有:坑道周边位移的量测;围岩内松弛范围的量测;支护结构与围岩间的接触应力的量测;支护结构内应力的量测等。
通过对现场量测结果的分析,可以正确地判断围岩的稳定状态,控制‘施工顺序以及支护结构的承载能力等。大量工程实践证明,量测手段配合其他量测工作,能使设计、施工达到更满意的效果,对提高工效、降低成本、保证安全均有非常重要的作用。因此,在现代隧道施工中量测作业是必不可少的。
参考文献
[1]仇.地下工程近接施工力学原理与对策的研究[J]科技资讯,2003