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关键词:软基处理;高压旋喷桩;道路修建
一、道路软基处理
道路软基在现代道路修建中是道路修建者经常会遇到的问题,道路软基一般是指道路的地基以前曾经是池塘、沼泽地、洼地、河流等,这样的道路总体的有一个共同的特点:道路的地下淤泥层比较深厚、含水量比较高,而且淤泥的分布不均匀,道路下的淤泥层可能会发生地质沉降。如若按普通的施工过程铺设道路,道路则会在地质沉降的影响下造成路面沉陷开裂,严重缩短道路的使用寿命。因此,在此类路面的施工中,必须针对软基路面进行一些处理。
现代道路软基处理主要有以下方法:表层处理法、添加固化剂、竖向排水法、铺垫材料法、基底换土法、降低地下水法、塑料排水法、粉喷桩法、水泥搅拌桩法、振冲碎石桩法、挤实砂桩法等等。上述所提的软基处理方法并不能涵盖当今所有的道路软基方法,而且在使用这些方法的同时,应该结合工程道路的具体情况如地质实际情况、地理位置、工期造价等多方面因素考虑。除此之外,上述的方法并非单独使用,在实际施工中,往往要将其中几种方法综合使用以达到最佳施工效果。
二、高压旋喷桩
高压旋喷桩,顾名思义,是指用高压促动高速旋转的喷嘴将水泥浆或其他建筑材料替代品喷入土层中,与土层中的土体充分混合并形成了连续混搭的水泥和土体的混合加固体。这样,原来比较松软的道路软基能够提高不少强度,高压旋喷桩比较适宜使用在处理淤泥、松软型泥质土、可塑性较强的粘土、砂土等地基。因此,在一般情况下,高压旋喷桩在道路软基处理中占有比较重要的地位。
高压旋喷桩施工中应该注意的问题:首先,应根据地基的实际情况因地制宜,综合考虑地基类型和地下实际结构形式等因素,做到技术先进化、工程质量最优化,工程造价最低化;其次,高压旋喷桩注浆形式有摆喷注浆、定喷注浆和分旋喷注浆三种类别,应根据不同的工程选择相应合适的注浆方式;然后,应注意高压旋喷桩不适宜于用在卵石、块石等较多的路面状况下,除此之外,地下水流速过快的路面和地下水腐蚀性过强的路面也不适于用高压旋喷桩施工;最后,高压旋喷桩主要用来地基的加固处理,因此,比较适宜用在软基路面。
三、方案研究
由道路软基的特点可知在处理这类问题时使用高压旋喷桩施工可以提高工程效率,缩短工程时间,减少工程造价。总之,高压旋喷桩在软基路面施工中占有很重要的地位。因此,现在高压旋喷桩的施工方案并不是十分完备,笔者认为相关方案的研究可以加快高压旋喷桩在道路软基处理中的运用。
1.道路软基处理中实施高压旋喷桩的一般方案
高压旋喷桩施工的一般步骤是:①现场勘探。施工前要充分勘探施工现场周围环境,观察是否有不适宜用高压旋喷桩的道路状况,并依据现场情况画出施工图,为了保证高压旋喷桩施工下一步的顺利进行,必须进行充分的现场勘探;②高压旋喷桩机定位。即现场施工工人按照施工图上的标识结合现场实际情况放样,在此基础上做好旋喷桩机的定位,做好钻机成孔的明确标识,为下一步的做好准备;③钻机成孔。在高压旋喷桩喷射注浆前必须进行钻机成孔,各桩成孔的深度是由要求的,一般要比设计的深度多0.5m,成孔时应时刻注意保持钻机机体的水平机架不平时注意垫平;④高压旋喷桩设备调试。使喷管处在自由垂直状态时喷管正对之前钻机成孔的孔心,控制偏差不得大于孔径的一半,保证下面注浆的顺利进行;⑤下旋高压旋喷管。即在检查喷浆口通畅完好的基础上做喷浆实验,当测定的喷浆压力符合设计数值时下旋喷管,准备喷浆;⑥水泥浆液配送。针对路面状况搅拌相应不同浓度的水泥浆,当高压旋喷管口冒浆处于正常状态时,开始旋喷提升;⑦泥浆外排。清洗器械之前必须做的一步,与此同时,注意做好已喷桩位的补浆回灌工作和废浆处理工作;⑧清洗器械。防止水泥浆固化,影响旋喷桩机的寿命和工作效率。
2.方案细节
钻机成孔过程中应时刻注意地层变化,孔的深度、孔内是否出现塌陷、水泥浆泄露等问题要做详细的记录,之后将详细记录上交项目技术组,为以后的施工当做参考使用。下旋高压旋喷管过程中应测量喷射管长度,喷嘴和喷管方向是否一致,此外,喷油压力要注意是否达到标准值,如若不能达到标准喷射压力,应检查喷射线路和喷口。水泥浆的配送过程中,应综合考虑水泥浆的搅拌时间、搅拌量、搅拌比例、搅拌存放时间(搅拌完成后距离使用的时间)等因素,做到水泥浆的合理使用。注浆过程中,应根据不同情况选择使用单管法、双管法、三管法中的一种。一般,单管和双管的注浆方法不能够回收利用孔口冒出的水泥浆液,而三管法可以回收利用。
关键词:软基路堤基坑支护高压旋喷桩
Abstract: Based on the research of supporting technology of excavating the embankment and foundation pit built on existion railway soft subgrade of electrification reconstruction in Beijing-Kowloon railway, this paper puts forward the technical measures when conducting foundation pit supporting by high pressure jet grouting pile of mutual occlus-arrangement, summarizes the corresponding construction methods.
Keywords: embankment on soft subgrade; foundation pit supporting; high pressure jet grouting pile
中图分类号:U213.1 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
1工程概况
京九铁路电气化改造工程新张湾中桥为2-10m框架桥,位于武穴至蔡山区间,因曲线小半径改造而新建,与既有铁路桥最小间距3.41m。既有框架结构为2-10m框架,设耳墙式桥台,台后填砂,浆砌片石锥体护坡,框架桥北京侧半幅为交通,九江侧半幅为排洪。新建桥梁基坑开挖时需要挖除既有桥台锥体,同时影响既有桥台后路堤土体稳定,桥位布置如图-01所示。
图-01新建框架桥平面布置示意图 单位cm
根据现场调查情况及前期在该地段路基软基处理施工情况,地表1.0m左右为粉砂土,硬塑,其下15m左右为粉质黏土,软塑,σ0=50Kpa,地下水丰富,埋深在地面以下1~1.5m。
2 基坑支护方案确定
2.1 桥梁基坑开挖存在的难题
(1)紧邻既有铁路为繁忙干线,需确保绝对安全,安全压力极大;
(2)新建框架桥与既有铁路桥最小间距3.41m,对既有桥台锥体的开挖量大,且台后锥体填料为中粗砂,稳定性差。基坑开挖面与既有路堤顶面高差达9m,无法放坡开挖。
(3)既有路堤以及新建桥位处地质条件为粉质黏土,地下水丰富且埋深很浅,扰动即为流砂;
(4)框架桥主体工期需要约30日历天,基坑壁暴露时间较长,且正值雨季施工。
2.2方案比选
目前常用的临既有铁路基坑开挖支护措施有人工挖孔桩、钢板桩、高压旋喷桩等。
(1)人工挖孔桩:我们首先考虑采用人工挖孔桩防护,但在开挖到富水的粉质黏土层后,土层被扰动成流塑状态,上涌、缩颈很快,无法继续成孔;
(2)钢板桩方案:由于基底为地下水丰富的粉质黏土,若采用钢板桩,需要设置对撑结构确保钢板桩稳定性,而基坑作业面相对狭小不便于设置对撑结构,同时在既有铁路路堤上打、拔钢板桩都将严重影响行车安全,该方案不可取;
(3)高压旋喷桩方案:采取该方案,通过高压旋喷射水泥浆液,冲击破坏土体,使土和浆液混合固结,形成支护结构,兼具止水功能。且高压旋喷桩施工机械较小,相对适合于在既有铁路路堤上施工,可确保既有铁路行车安全。
所以最终选用高压旋喷桩对既有路堤进行支护。
2.3 支护方案设计
通过现场详细调查,确定按图-02方式布置高压旋喷桩,桩径60cm,垂直铁路方向间距40cm,平行铁路方向间距45cm,桩间咬合20cm,桩长依据路堤边坡递减,保证上端与路堤边坡面齐平,下端在桥梁基坑底面以下5.0m。
图-02 高压旋喷桩布置示意图
3高压旋喷桩施工方法
3.1 高压旋喷桩施工工序
高压喷射注浆的施工工序为原地面处理测量放样钻机就位钻进至设计深度高压喷射注浆喷射结束拔管钻机移位。
结合现场条件,高压旋喷桩的施工顺序为:从坡脚往坡顶依次施工,按照跳孔施工的原则确定成桩顺序,垂直铁路方向施工顺序如图-03所示。
图-03 高压旋喷桩施工顺序示意图 单位:cm
3.2 施工参数的确定
高压旋喷桩浆液采用P.O42.5水泥,水灰比1.0。单重管喷射压力20Mpa,提升速度20cm/min,喷嘴旋转速度20rpm。
3.3 施工方法
(1)原地面处理
将既有路堤坡面植被进行清理,对浆砌片石护坡骨架进行拆除,严格控制清理范围,尽量避免对既有路堤边坡的扰动,对进场道路进行修整。
对施工范围内既有铁路预埋管线进行探测,提前配合设备单位进行防护或迁改。
(2)测量放样
施工前必须根据新建桥梁基坑边线、既有桥台锥体护坡情况,定出高压旋喷桩设置范围边线,再根据方案设计的桩位布置图,定测出桩位。
(3)钻机就位
因作业面位于路堤边坡上,采用25吨汽车吊将钻机吊放置设计桩位处,再人工进行调整,使钻杆对准孔位中心,对钻机垂直度进行校正,垂直度控制在1.5%以内,桩间距偏差控制在50mm以内。
(4)钻进至设计深度
将带喷浆嘴的钻杆钻进至设计深度,插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,采取边射承边插管的方法。射水压力控制在0.5~1.0MPa。钻机过程需认真做好钻孔记录。
(5)高压喷射注浆
喷射注浆前对设备进行认真检查,确保喷浆设备性能良好。当喷射注浆管插入设计深度后,由下而上进行喷射注浆。浆液必须搅拌均匀。
(6)钻机移位
喷浆完毕,将注浆管全部拔出至地面,将桩机移至下一桩位,重复上述施工过程。
4施工安全注意事项
(1)对既有铁路进行限速,按照铁路部门营业线安全施工相关要求加强防护,禁止施工设备侵入铁路行车限界;
(2)在既有铁路路堤路肩、高压旋喷桩顶设置高程及水平位移观测桩,对观测桩变形情况进行认真记录,发现问题及时停止施工并采取抢险加固措施;
(3)因施工期间正值雨季,施工前需认真做好施工范围内及附近的临时排水设施,防止雨水及地下水影响既有铁路路基稳定;
(4)新建框架桥施工期间科学组织,增加投入,尽量缩短施工工期,从而缩短既有路堤及既有桥台锥坡开挖暴露时间,确保安全。
6结论
京九铁路电气化改造工程中,在流砂地质条件下临既有路堤开挖基坑施工,通过采用互相咬合布置的高压旋喷桩作为边坡支护结构,确保了既有路堤的稳定,保证了施工安全和铁路行车安全。在我国铁路提速改造工程和单线铁路增建二线工程中,在软基地质条件下临既有路堤进行基坑开挖是很常见的,高压旋喷桩作为边坡支护结构具有广泛的应用前景。
参考文献
关键词:高压旋喷桩;地基加固;软地基
中图分类号:TU471 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)09-0059-04
高压旋喷桩是地基处理的方法之一,它利用钻机把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴,置入土层预定深度后,用高压泥浆泵等装置,以20MPa左右的压力,把浆液从喷嘴中旋转喷射出去冲击破坏土体,使浆液与土搅拌混合,经过一定时间凝固,便在土中形成固结体,这种方法日本称为CCP工法。
1 工程概况
1.1 工程简介
寿平铁路东起寿光境内的青大铁路田柳站、西至邹平县孙镇,全长约120公里,途经四市五县。由新建寿光至广饶铁路、既有兴广(广饶至博兴)铁路、博兴至邹平铁路三部分组成,东与青大铁路相接,并通过大莱龙铁路直达龙口港,是山东北部沿海港口重要的疏港通道。
山东省路桥集团有限公司承建的SDK25+929.40跨卧甲路框架中桥采用高压旋喷桩。SDK25+929.40采用4.0+12.0+4.0m钢筋混凝土框架结构,与道路法向夹角为35°,框架基地及出入口翼墙基地采用旋喷桩进行加固处理,桩顶设碎石加筋褥垫层。
1.2 工程地质资料
1.3 主要工程数量
SDK25+929.40跨卧甲路框架中桥高压旋喷桩工程数量如表2所示。
2 高压旋喷桩施工
2.1 施工准备
本工程施工前预先进行了现场试桩典型施工,然后通过现场开挖、抽芯及静力载荷试验进行检测,总结施工参数并做相应修正后指导大面积施工。进行施工前主要进行以下准备工作:
2.1.1 人员配置及队伍安排。施工前,进场人员应满足施工需要,并经监理审批主要进场人员申报表。拟投入每班组高压旋喷桩施工的人员配置如表3所示:
每班组高压旋喷桩施工计划配置各类管理人员9人、施工生产人员21人轮流施工。
2.1.2 施工机具准备。施工前,进场设备数量和性能应满足施工需要,并经监理检查验收,进场施工机械、设备报验表。投入高压旋喷桩施工的机械设备如表4所示。
2.1.3 施工临时设施的建设和规划。施工前,做到场地“三通一平”,施工所用水泥经检验合格后,由拌和站运输至施工现场,施工场地平整,满足施工需要。旋喷桩平面布置图选好挖水泥浆池地点及水泥堆放地点。施工便道利用路基贯通便道和既有乡村道路就近引入,施工标准按项目部编写的便道施工方案实施,宽度和路面结构应满足工程车辆运输通行需要。施工用水可与村民协商就近取用村民灌溉用水,根据前期水源考察能满足施工用水需求。设立临时生活设施。施工用电就近使用项目安装调试好的变压器。
2.1.4 施工测量与现场核对。框架涵施工前,测量班应根据项目部测量组复核加密的导线和水准控制点,加密旋喷桩面位置和高程控制点。测量精度应满足相关技术要求。测量班在放出旋喷桩“十字桩”后,应在现场用灰线画出桩的位置,根据灰线位置进行现场调查地形地貌、地下管线和三电迁改情况,并与设计文件对比,平面位置、高程、地质水文等情况是否与设计一致,如有较大出入,应及时与相关单位联系,以便及时处理。
2.1.5 内业准备。施工前应对施工设计图纸进行认真审核,并到现场核对,及时发现设计图纸中的差、错、漏等问题,并与相关单位及时联系,及时处理。设计图纸审核完成后,及时进行技术交底,让各层管理和作业人员熟悉图纸,掌握技术要求和标准,确保工程质量满足设计与验标要求。
2.1.6 技术准备:应用我项目的定位复测成果进行施工定位放线;根据设计文件,进行主要材料及其他材料进场前的取样检验,确保工程材料质量;根据施工合同、施工调查、设计文件、施工规范、验标和项目编制的实施性施工组织设计、项目质量计划,作为组织和指导施工、提供技术标准和工作程序的依据;对施工工序进行详细的技术交底,对施工的人员进行岗前培训。
2.1.7 施工顺序如下:征地拆迁场地清理测量放线现场核对编制施工方案开工报告工程实施施工自检报检签证试验检测质量评定工程验收土地复耕工程保修。旋喷桩施工场地在征地范围内,所以对于土地复耕无需施工。
2.2 施工工艺和方法
2.2.1 施工工艺流程。按照施工图纸设计要求,框架涵箱体旋喷桩直径60cm,长4.0m,翼墙处旋喷桩直径60cm,长8.0m。采用单管旋喷的方法,施工工艺流程为:施工场地平整测量定位机具就位钻孔至设计标高水泥浆配制喷射注浆同时提升旋喷结束成桩。
施工工艺流程如图1所示:
2.2.2 施工方法。
(1)平整场地:先平整场地,清除地面和地下可移动障碍,应采取防止施工机械失稳的措施。
(2)测量定位:首先采用全站仪放出高压旋喷桩施工的控制桩,然后用钢尺放出旋喷桩的桩位,钉好小木桩,撒白灰标识。然后,现场技术人员用水准仪测量要就位点的标高,并根据施工图纸设计桩顶标高及桩长计算出桩底标高,并交底于现场钻机操作人员,以控制旋喷桩施工长度满足设计要求。
(3)机具就位:用吊机移至桩位附近,然后人力慢慢移动至施工部位,由技术员负责指挥校准桩机,使桩机水平,导向架和钻杆应与地面垂直,倾斜率小于1.5%。
(4)钻进:钻进采用单管法施工。该施工方法优点为钻孔完成时插管作业也同时完成。在钻进过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,喷嘴可以边喷水、边插管,钻孔深度达到设计要求后停止钻进。钻进过程中宜采用低水压,高转速快速钻至设计标高。
(5)浆液配制:配制水泥浆液采用袋装P.O32.5普通硅酸盐水泥,水泥浆液配制比例按照图纸要求通过室内配比试验或现场实验确定,根据《铁路工程地基处理技术规程》(TB10106-2010)13.2.6规定,水灰比可取0.8~1.5。本方案首先施工的3颗试桩拟分别采用水灰比为1.0、1.2、1.3。旋喷桩每延米水泥用量可参考表5。
为消除离析可以选择加入水泥用量2%的早强剂,拌制水泥灰浆时,先注入水,再加水泥,每盘搅拌时间不得少于120min,水泥浆液应在使用前30min制备,并在拌和机中不断搅拌,直至喷浆前。水泥浆液从拌和机倒入集料斗时要过滤筛,把水泥浆液中的硬块滤出。
(6)喷射注浆:在插入高压旋喷管前应先检查高压设备和管路系统,设备的性能必须满足设计要求。设计无要求时采取下列以往经验数据作为试桩用的工艺参数。
注浆管:提升速度12~18cm;旋转速度10~20r/min。
水:压力20~25MPa;流量85L/min。
浆液压力:≥20MPa;流量>60L/min。
空气:压力0.5~0.9MPa;流量0.7m3/min。
做高压水射水试验,检查密封圈是否密封良好,通道是否畅通,合格后方可喷射浆液。
按照上述各项工艺参数进行施工,并随时做好各项
记录。
喷射时,先将压力提升至规定的喷射压力,喷浆旋转30s,待水泥浆液与桩底土搅拌均匀后,再边提升、边喷浆,提升应反向匀速,提升速度为250mm/min,距桩顶1m时,逐渐放慢提升速度和搅拌速度,保证桩头均匀密实。
3 旋喷质量检测
3.1 单桩复合地基静载荷试验
在施工完成后40d,对高压旋喷桩进行了单桩复合地基静载荷试验,经综合评定,承载力满足设计要求。
3.2 钻芯检测
成桩28d后进行了钻芯取样,芯样外观均匀,整体性较好,桩长满足设计要求,钻蕊取样结果见表7。
3.3 桩身水泥土强度试验
芯样抗压强度试验结果见表7,可以看出,进行芯样的抗压强度满足设计要求。
4 结语
高压旋喷桩法施工及养护周期长,与换填法相比不足之处显而易见,但其成本低、经济性好,而且后期效果稳定,是一种值得推广的地基处理方法。
参考文献
[1]李相然.高压喷射注浆技术与应用[M].北京:中国建
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矿产与地质,2006,(3).
[5]曹作龙,陈杰东.采用高压旋喷桩加固软弱地基[J].西
Abstract: In subway shield tunnel construction, there often occured frequent phenomena of water and send gushing when shield into and out, with Beijing and Tianjin metro subways as examples and under shield work well envelope and engineering geological and hydrogeological conditions through the scheme comparison, a reasonable preventive measure can be selected, which will play a very good effect.
关键词:盾构法;高压摆喷法;高压旋喷桩;深层搅拌桩;止水帷幕;土体加固
Key words: shield method; high pressure swing; high pressure spin spray pile; deep mixing piles pile waterproof curtain; soil reinforcement
中图分类号:U23文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)12-0142-02
0 引言
盾构法建造隧道,因其机械化程度高、对地层的适应性较好、对施工人员起到安全保护、其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制,因而广泛用于水下公路、城市地铁、电力通讯、市政公用设施等各种隧道。
任何方法施工工程都有风险,盾构法施工隧道也不例外。盾构法施工,最容易发生事故的是盾构机进站和出站。因为进站和出站都必须破坏车站(或工作井)围护结构,盾构工作面将处于开放状态,这种开放状态将持续较长时间,水土压力一旦不能及时挡住,地下水、流砂、涌泥等会进入工作井,就会如同推倒的多米诺骨牌,严重的整个车站或隧道都会毁于一旦。以南京地铁为例,盾构机进、出站都或多或少出现了涌水涌砂现象,都进行过抢险;台北地铁新店线221标盾构竖井发生涌水涌砂事故,造成周围六栋房屋受损,临近管线破坏,路面产生裂缝。因此,笔者在天津地铁和北京地铁用盾构法施工隧道时,特别重视盾构机进、出站的风险控制,本文对这一问题的处理经验做一总结。
预防盾构机进、出站时发生涌水涌砂事故的措施主要是土体加固和止水。当前常用的土体加固技术有SMW工法、高压旋喷桩、深层搅拌桩、降水法、分层注浆法、冻结法等;常用的止水措施有高压摆喷法止水帷幕、降低地下水位。从施工便利和经济角度考虑,常采用高压摆喷法止水帷幕+高压旋喷桩土体加固、深层搅拌桩+降水井方法。
1 高压摆喷桩止水帷幕+高压旋喷桩土体加固
天津地层以粉质粘土、粉土层为主,地下水位高(距地面0.5m),水的压力大,盾构机进站出站风险很大。根据天津工程地质和水文地质条件,天津地铁车站(或盾构工作井)围护结构绝大多数采用地下连续墙型式,基坑降水采用坑内降水措施,盾构机进站、出站洞口外常采用高压摆喷法止水帷幕+高压旋喷桩土体加固措施。
工程实例:天津地铁2号线沙柳路站。本工程车站主体围护结构标准段采用厚600mm地下连续墙,深度26.5m,端头井(盾构工作井)采用厚800mm地下连续墙,深度29.5m。高压摆喷法止水帷幕+高压旋喷桩土。体加固位置:端头井围护结构外纵向8m,采用高压旋喷桩土体加固,之后3m采用高压摆喷法止水帷幕(共11m),宽度、厚度均为盾构机外径+各3m。如图1:
土体加固、止水施工前,原设计的洞口外端头加固只有6m长,专家认为不够,增加3条措施:加固体增加到11m,可将8m长的盾构机完全包住;抢险队伍准备1t聚氨酯放在盾构机进站位置,一旦出漏,立刻注聚氨酯堵漏;增加3口降水井,一旦出漏,立即抽水,降低水压力。
1.1 高压摆喷施工采用参数:设计高压摆喷桩8排,桩径Φ800mm,排与排菱形布置,咬合200mm,单排桩中心距0.6m,摆喷角度90°,双扇摆喷。
1.2 高压旋喷桩施工采用参数(二重管):设计高压旋喷桩12排,桩径Φ800mm,桩中心距为693mm,咬合107mm,梅花形布置。
高压摆喷止水帷幕和高压旋喷桩土体加固实施后,在盾构机四次出站、四次进站过程中,发现洞门漏水点非常少,只在局部发现过渗水点,无须处理,亦未启动应急预案,土体加固和止水效果非常好,达到了预期目标。
2 深层搅拌桩+降水井
北京地层以粉质粘土、粉细沙层为主,地下水位较天津低(距地面8~10m),但隧道仍处于潜水~承压水地层中,盾构机进、出站的风险仍不可忽视。根据工程地质和水文地质条件,北京地铁车站(或盾构工作井)围护结构绝大多数采用钻孔灌注桩型式,基坑降水采用坑外降水措施,盾构机进站、出站洞口外常采用深层搅拌桩+降水井方法。
工程实例:北京地铁8号线永泰站。本车站围护结构采用钻孔灌注桩,桩径Φ800mm,标准段桩中心距1400mm,两端盾构井段桩中心距1200mm,桩间采用挂网喷射混凝土封闭找平,桩顶设冠梁。深层搅拌桩+降水井位置:端头井围护结构外纵向11m采用深层搅拌桩土体加固,宽度、厚度均为盾构机外径+各3m;降水井设置3口。如图2:
2.1 本工程深层搅拌桩施工参数有:①搅拌钻杆的钻进、提升速度:0.5~1.0m/min;②搅拌钻杆(轴)的转速:60r/min;③钻进、提升次数:往复2次;④施工桩径:Φ600mm,咬合200mm,梅花形布置;⑤施工桩长:止水帷幕桩长12.7m;⑥水灰比0.55,水泥浆液比重1.75g/cm3;⑦28天无侧限抗压强度为1MPa;⑧每根桩每延米水泥用量(50kg);⑨灰浆泵功率:75kW;⑩垂直度偏差限值不超过1.0%、桩位偏差限值偏差不应超过50mm。
2.2 降水井施工参数有:①井类型:管井;②管径/壁厚(mm): Φ400/50;③井管类型:无砂水泥管;④滤网(目):80;⑤滤料(mm):2~4;⑥井深(m):22。在盾构机进、出站前,降水井水位应降至隧道结构底部以下0.5m,以防凿除洞门后涌水涌沙。在本标段盾构机四次出站、四次进站过程中,只在局部发现过渗水点,对工程施工没有影响,无须处理,本方案效果非常好,达到了预期目标。
3 结语
在盾构法施工地铁隧道工程中,针对盾构工作井的围护结构和工程地质、水文地质条件,从施工便利和经济角度出发,合理地采用土体加固和止水措施,对有效地预防、控制凿除盾构工作井洞门后发生涌水涌砂事故是非常重要的。
参考文献:
[1]徐至钧,全科政.高压喷射注浆法处理地基[M].北京:机械工业出版社,2004.
关键词:高压旋喷桩 止水帷幕 技术及其质量控制
1.工程概况及水文地质条件
1.1 工程概况
长春站交通枢纽工程-北广场换乘站,是长春城市轨道1号线(地铁)与4号线(轻轨)的换乘站,站址位于铁北二路与人民大街交叉路口西侧,1号线(地铁)呈南北走向、4号线(轻轨)呈东西走向,两线交角约62°43’。1号线地铁站部分为地下三层岛式站台车站,站台宽度12m,4号线轻轨站部分为地下双层岛式站台车站,站台宽度12m,两站采用“T”型换乘。地下一层为地铁、轻轨共用站厅层,地下二层为地铁的设备层及轻轨的站台层,地下三层为地铁站的站台层。本工程北广场换乘站及风道、出入口,其施工方法均采用明挖法施工。
1.2 工程地质与水文地质概况
1.2.1 地质土层
第四系冲积粘性土和冲洪积砂土:
冲积②-1粉质黏土:可塑偏硬,层厚0.70-3.30米;冲积②-2粉质黏土:可塑偏软,层厚0.80-5.00米;冲积②-3粉质黏土:可塑,层厚1.80-6.50米;冲积②-4粉质黏土:硬塑,层厚1.80-7.00米;冲积②-5粘土:硬塑-坚硬,层厚5.20-10.80米;冲洪积②-6粗砂:层厚0.70-4.00米。
1.2.2水文地质条件:
实测地下水位埋深0.80-4.50m,水位高程介于215.69~211.25m;根据长春市地下水动态长期观测资料,地下水随季节性变化,年变化幅度1.5~2.0m。拟建场地地下水赋存于第四系粘性土和砂土层中,含水层的厚度在15.0-20.0米,其中粉质黏土②-1层至②-3层透水性中等;②-4层至②-5层透水性差,基本为不透水层;②-6砂土层透水性良好,并具有一定的微承压性,其下部的泥岩为不透水层。
2.1布桩形式:桩长20m,旋喷桩直径600mm,双排,桩体咬合200mm。
2.2技术指标:①钻孔位置≤50,②钻孔垂直度≤1.5%,③桩体搭接>200,④孔深±200,⑤为防止旋喷桩体因水泥浆固结而出现顶部凹陷,达不到桩顶标高,应采取回灌。⑥喷浆过程中因故停浆,重新喷射时桩体搭接长度≥100,以保证旋喷桩的整体性。
3.止水帷幕施工
3.1施工机械设备型号及技术参数
XP-30型旋喷钻机 西安产 自重710kg 双重管高压注浆 额定电机功率18KW,旋喷深度为30m,喷嘴1个,喷嘴直径1.8,旋转速度为10~25r/min,提升速度为10~35cm/min。
其他附属设备:
JB-80型搅拌机 自重270KG 额定功率6KW
SH-310型排污泵 自重150KG 额定功率2.5KW
3.2施工工艺
旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程。施工中一般分为两个工作流程,即先钻孔后喷射并按一定速度提升搅拌,以保证每延米桩浆液的含量和质量。
3.2.1工艺简述
先进行场地平整,清除桩位处地上、地下的一切障碍物,场地低洼处用粘性土料回填夯实,并做好排浆沟。
(1)定位:测量放线定孔位,并用钢筋头标识每个孔位。(2)造孔(引孔):钻杆应与地面垂直,倾斜率小于1.5%,钻孔到设计深度拔出钻杆。(3)贯入注浆管:插入∮100旋喷管至桩底,在插管过程中为防止泥沙堵塞喷嘴,可用较小的压力边下管边射水。(4)喷浆材料、制浆:在插入旋喷管的过程中检查水泥,水为地下水,制浆注意控制水灰比,在水至搅拌箱标内标注水线位置开始倒水泥,搅拌时间不少于30S且宜控制在4小时以内使用。(5)喷射提升:自下而上进行旋喷作业,旋喷头部边旋转边提升,在高压泵作用下将水泥浆均匀连续地送入被搅拌的土中,本工程施工参数为试验桩总结确定;气压0.7Mpa、液压26Mpa、提升速度20cm/min,施工中随时做好旋喷时间、用浆量、冒浆情况、压力变化等记录。
3.2.2工艺流程(见下图)
3.2.3施工质量控制要点
(1)本工程采用双重管高压旋喷,即用高压泵产生26Mpa左右的高压喷射泥浆,同时在其周围环绕一股0.7Mpa左右的圆筒状气流,形成水泥浆液射流外面包裹一层高压空气,进行高压泥浆喷射流和气流同轴喷射冲切土体,同时完成置换、填充。
(2)为防止泥浆堵塞喷嘴,本工程采用特细丝网对水泥浆液提前过滤。
3.2.4施工注意事项
(1)当喷射注浆过程中出现下列异常情况时,需查明原因并采取相应措施:•流量不变而压力突然下降时,应检查各部位的泄漏情况,必要时拔出注浆管,检查密封性能。•压力陡增超过最高限值、流量为零、停机后压力仍不变动时,可能是喷嘴堵塞。应拔管疏通喷嘴。(2)当高压喷射注浆完毕后,或在喷射注浆过程中因故中断,短时间(小于或等于浆液初凝时间)内不能继续喷浆时,均应立即拔出注浆管清洗备用,以防浆液凝固后拔不出管来。(3)施工中应做好泥浆处理,及时将泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。
4.检验效果
本工程施工中利用旋喷技术成功施作了一道封闭的止水帷幕,并在基坑内采用降水井降水;经过2009年至2010年半年的考验来看,在深基坑施工时,止水帷幕整体防渗效果良好,达到了预期效果,可在类似工程中推广应用。
参考文献:
〔1〕建筑地基处理技术规范JGJ79-2002