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現階段我國將鉆孔咬合樁應用在維護結構工作當中,這種方式是一種較為新型的維護結構。該方式被廣泛應用的一個重要原因在于,鉆孔咬合樁所應用的全套護壁,在一些不穩定的地層地區也能夠很好的完成成樁工作。除此之外,鉆孔成樁方式的工程造價比較低,能夠適用于各種惡劣的施工環境,為此,該方式具有較大的應用前景。盡管如此,由于鉆孔咬合樁技術目前為止還未發展成熟,施工到目前還停留在研究階段。因此,在施工中應用該方式時應該重視以下問題。
一、軟土地層咬合樁成樁施工工程背景
本文研究中的工程主要是某一交通區間隧道施工,在該工程中咬合樁維護區間段的長度為246米,應用明挖施工的方式進行施工,在這一過程中需要確保開發的深度在10-12米之間,基坑維護設計需要應用1米咬合樁,確保樁的長度在25米左右。另外,要確?;訃o樁和房屋南面的墻體邊緣之間的距離在9-12米之間。該工程施工的地質條件為典型的軟土地層,在成樁范圍基礎之上,要保證淤泥質土層厚度在15米左右,確保工程施工具有一定的穩定性。
二、成樁施工對地層擾動機理的研究
針對成樁施工對地層擾動機理展開研究,那么首先就需要明確咬合樁施工工藝。鉆孔咬合樁施工主要將鋼套管護壁應用機械鉆孔施工技術作為主要施工方式,形成樁和樁之間相互咬合排列的基坑維護結構。施工中主要應用套管鉆機和超緩凝型混凝土施工方案進行施工,在鉆孔咬合樁排列方式方面,需要采用一個素混凝土樁與一個鋼筋混凝土樁進行間隔的方式,如果用a代表素混凝土樁,用b代表鋼筋混凝土樁,那么施工順序可以表示為:
a1-a2-b1-a3-b2-a4......
其中,對于a樁混凝土需要應用超緩凝型混凝土施工方案,這要求在a樁混凝土完成初凝前,b樁施工工作必須完成,在b樁施工的過程中,需要應用套管鉆機切割能力將相鄰的a樁相交部分的混凝土切割掉,確保能夠達到咬合的目的。施工中應用鉆孔咬合樁,主要采用液壓磨樁機垂直下壓,應用干法作業方式,以避免產生泥漿的現象出現。另外,咬合樁會通過鋼套管回轉對土體進行切削,這屬于非擠土樁,但是這種形式的成樁,在成樁過程中依舊會給周圍的土體帶來一定的擾動。
其次,施工中自由式沖抓斗振動會給地層帶來一定的擾動。咬合樁成孔取土一般需要應用沖擊抓斗,為自由落體取物,抓斗在每施工一根樁的時候,會自由落體擊地,次數大約在80-100次。雖然抓斗的取土方式是在鋼套管內沖擊進行取土,但是其周圍依舊會出現明顯的震感現象[1]。如果將波動理論作為依據,將自由式沖抓斗沖擊土體看為相應的震源,那么會有強大的動能轉變成相應的波能[2],并且波能會作用在地基當中,不斷的向著深處擴散,其能量也會在一定范圍內被釋放,此時地基土會將其吸收。一般而言,成樁的過程中,沖抓抓斗會在套筒內豎向的方向上產生周期振動的現象,通過套管第向土層傳播后,將會對土體形成反復的擾動,從而給土地帶來消極的影響。
三、研究成樁施工對鄰近建筑帶來的沉降影響
(一)施工工況
在施工中,為了能夠確保施工的安全,確保對鄰近建筑的影響能夠被及時的反映出來,那么需要針對基坑鉆孔咬合樁施工階段的鄰近樓地表沉降展開有效的監測工作,在本文研究中,由于南側基坑鉆孔咬合樁和監測建筑的距離比較遠,并且南側也會受到北側鉆孔咬合樁會隔斷作用的影響,所以在鄰近建筑物沉降分析研究中我們將不對南側咬合樁施工給建筑帶來的影響展開分析,而主要對北側施工鄰近建筑帶來的影響進行分析。
(二)沉降分析
施工中與2樓施工段相鄰近的存在著兩個施工段,一個是ab施工段,一個是cd施工段。兩個施工段的開始時間不同,在施工前沿著2樓的建筑物周邊布置了幾個沉降監測點。在ab段施工結束一周以后展開監測,監測時間在4個月左右。同時,還需要安裝第一道鋼管以便支撐鉆孔咬合樁施工階段以及壓頂圈梁等施工工作的實施。經一段時間監測以后,發現咬合樁施工所安裝的第一道支撐建筑物出現了較大程度的沉降,并且建筑物沉降的方向都向著基坑的方向傾斜。在眾多監測點中,靠近基坑一側的沉降幅度最大[3]。實踐表明,沉降發展過程與施工階段之間有著極大的關聯,很多部位出現沉降現象并不是在施工以后出現,而是在安裝第一道支撐的時候已經出現沉降現象,這表明及時有效的支撐能夠給鄰近建筑物沉降帶來相應的保障。
咬合樁施工沉降與施工場地的地質條件之間存在著極大的關聯,主要將較差的力學性能作為主要的施工場地,并且確保那些極易受到擾動的淤泥質粘土厚度在15米左右,這樣才能夠為其靈敏度提供保障。
總結:
本文通過對某一施工工程的研究,明確了軟土地層咬合樁成樁施工能夠引起鄰近建筑出現沉降的問題,如果不給予沉降問題高度重視,那么必將會留下極大的安全隱患[4]。目前,我國在建筑施工中,應用最為廣泛的一種維護結構方式是鉆孔咬合樁結構施工,這種施工方式具有一定的優點,它能夠在一些不穩定的地層地區很好的完成成樁工作,并且造價也比較低,因此被廣泛的應用。但是這種方式也能夠導致鄰近建筑物出現沉降的現象,這需要施工人員在施工中做好支撐工作,確保為建筑施工整體質量提供相應的保障。(作者單位:臨沂市建設工程監理公司)
參考文獻:
[1] 潘康.軟土地層咬合樁成樁施工引起的鄰近建筑沉降[J].城市建設理論研究(電子版),2013,(5):89-132.
隨著建筑業的不斷進步和發展,高層、超高層建筑已經成為城市建設的主要元素,越來越深的多層地下室也成為建筑業發展的必然趨勢,施工過程中對深基坑支護的要求也就越來越高。對于地處地質復雜的基坑工程,如何既保證基坑的安全和穩定,又能滿足工期要求,成為基坑施工的重難點。現以泉州萊福仕廣場項目為例,探討復雜地質深基坑咬合支護體系新型施工工藝的應用,傳統咬合樁支護體系均采用混凝土作為成樁材料,該工藝施工難度大,成孔時易偏孔,需連續施工。而新型咬合樁施工工藝利用鋼筋混凝土樁作為基坑支護的受力樁,利用砂漿樁作為封堵鋼筋混凝土樁間隙的止水樁,鋼筋混凝土樁與砂漿樁相互咬合形成四周封閉的基坑支護系統,具有可靠的安全性和良好的止水效果。
1工程概況
泉州萊福仕廣場工程位于泉州市豐澤區東海鎮景觀東路與緯五路交匯處于景觀東路的東側??偨ㄖ娣e為38480.95m2,其中包括地下室面積9073.55m2,地上面積29407.4m2,基坑面積約5154m2,地下室兩層,開挖深度9.1m~12.5m,基坑總周長約420m,基坑支護安全等級一級,支護結構使用年限為一年,場地原始地貌屬海灣灘涂。原地勢較低洼、平坦,后因開發建設需要被人工回填改造成現狀,原地面標高約-0.2m~-0.9m。
2工程地質水文概況
2.1地質概況(1)素填土①-1:灰褐,松散,稍濕。主要由細、中砂及粘性土為主,含較多碎塊石、砼塊等硬雜質。(2)淤泥混砂②:深灰色,流塑,飽和,主要成分為粘粒、粉粒,含腐殖物及貝殼碎片。(3)中粗砂③:灰黃色,松散-稍密,飽和。工程性能一般。(4)殘積砂質粘性土④:灰白色、灰黃色,可塑~硬塑。(5)全風化花崗巖⑤:灰白色,砂土狀。(6)砂土狀強風化花崗巖⑥-1:灰白色,砂土狀,該層風化不均,局部孔段殘留有強風化花崗巖核及中風化巖孤石等。(7)碎塊狀強風化花崗巖⑥-2:灰白色,散體狀。該層為低壓縮性、高強度地層,該層風化不均,局部孔段殘留有強風化花崗巖核及中風化巖孤石。(8)中風化花崗巖⑦:灰白、灰褐色,巖石堅硬程度為較硬巖,該層為低壓縮性、高強度巖層,工程性能好。2.2水文概況勘察期間測得地下初見水位埋深變化為3.50~4.40m,混合地下水穩定水位埋深變化3.60~4.60m。賦存和運移于素填土和雜填土中的為上層滯水,與鄰近的地表水體呈互補關系,地表水水位高時補給地下水,地表水體水位低時,地下水補給地表水。此外還接受大氣降水及地下水側向逕流補給,并通過蒸發及地下側向逕流賦存和運移于淤泥混砂層中的為孔隙潛水,主要接受地下水的側向逕流補給或越流補給,并通過側向逕流等方式排泄。屬弱~中等透水層,水量一般。
3支護設計要求
根據本工程水文地質特點分析,本工程場地原始標高下4m~6m的素填土層含有較多碎塊石、砼塊等硬雜質,且原始地貌屬海灣灘涂,易受潮汐影響,因此選擇采用Φ900的灌注咬合樁作為本基坑的支護樁型,樁頂設置1200×800鋼筋混凝土冠梁連接,基坑內采用混凝土內支撐梁連接。支護結構的剛性支護樁采用C30鋼筋混凝土,樁間距1200mm,樁長18m;素性樁采用M15砂漿,樁間距1200mm,樁長18m,混凝土樁與砂漿樁咬合量300mm。為了保證咬合樁底部有足夠厚度的咬合量,除對其孔口定位誤差(不超過50mm)嚴格控制外,還應對其垂直度進行嚴格的控制,樁的垂直度不得超過5‰,如圖1、圖2所示。
4新型咬合樁施工工藝技術要點
素性樁與剛性樁的成孔方式均采用旋挖成孔,護壁采用泥漿護壁,施工順序為:先施工素性樁再施工剛性樁,素樁采用M15砂漿作為灌注材料,剛性樁采用C30混凝土作為灌注材料。4.1施工工藝流程4.2打樁順序如圖4.2所示,圖中A1~A5為C30鋼筋混凝土灌注樁Φ900,B1~B5為Φ900素樁。傳統咬合樁施工工藝,剛性樁A與素性樁B均采用混凝土灌注,打樁順序為:B1B2A1B3A2B4A3B5A4,剛性樁A應需在素性樁B的樁身強度達到5MPa前完成施工。為保證A1樁不偏位,A1樁需在B1樁與B2樁樁身強度一致時施打,所以B1樁的混凝土初凝時間需調整至40-70小時,坍落度為12~14,B2樁混凝土初凝時間需調整至20-30小時,該施工工藝對混凝土配合比要求高,剛性樁垂直度難控制,咬合量難保證。新型咬合樁施工工藝,素樁B采用M15砂漿灌注,施工順序為:B1B2B3B4B5A1A2A3A4A5……以此類推完成基坑封閉。由于素性樁采用M15砂漿灌注,樁身無粗骨料,所以剛性樁A可在兩側砂漿樁均達到設計強度時再行施打。該工藝剛性樁施工時兩側素樁樁身強度一致,可以很好的控制剛性樁垂直度及咬合量。4.3施工控制要點(1)考慮到現場的實際情況,為了確保定位開孔的準確性,在開孔2m后埋設護筒,保證埋設好的護筒中心與樁位中心的偏差不大于50mm,保證旋挖灌注樁與砂漿樁咬合寬度符合設計要求;(2)旋挖鉆進過程中應利用測量儀器檢核孔位中心是否發生偏移,如發生偏移應及時調整;旋挖樁機操作控制室內有垂直度控制屏幕,每次旋挖鉆進過程中應在X-Y歸零后進行,否則將偏斜;(3)旋挖鉆進過程中應注意對照地質勘察報告,在松軟易塌孔土層沖進時,應根據泥漿補給情況控制旋挖鉆進速度,在硬層或巖層中的旋挖鉆進速度要嚴格控制;(4)在旋挖鉆孔、排渣或因故障停鉆時,應始終保持孔內泥漿面應高出地下水位1.5m以上,并采用泥漿泵不停的往孔內輸送泥漿,以確??變饶酀{相對濃度穩定;(5)剛性樁施工時必須保證砂漿樁有足夠的強度,否則容易產出塌孔、穿孔等情況。
5施工效果
本工程施工前,考慮到咬合支護體系中相鄰素樁強度不一致可能導致剛性樁施工時偏位較大、咬合量不足且需要連續施工等難題,通過運用砂漿樁與混凝土樁相互咬合的施工工藝,成功解決上述問題,并順利完成了本工程的基坑支護工程。本基坑支護工程共歷時45天,共完成支護樁495根,支護結構周長約420m,其中鋼筋混凝土樁248根,M15砂漿樁247根,剛性樁與素樁咬合點495處。基坑開挖后,支護結構受力狀態及變形處于安全狀態,支護樁未發現較大偏位,樁間咬合量得到有效保證,無滲漏水現象,支護結構能夠起到良好的止水、止泥效果。
關鍵詞: 套管咬合樁;方案比選;施工技術
Key words: casing bite pile;scheme comparison;construction technology
中圖分類號:U231+.3 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)01-0142-02
0 引言
在城市地鐵施工中,基坑圍護結構有地連墻、套管咬合樁、鉆孔灌注樁+止水帷幕等,徐州地鐵2號線新元大道站位于易地震液化的粉、砂土,黏土層中,且周圍管線分布復雜,針對具體的施工環境,選擇合適的基坑圍護結構在整個工程實施中尤為重要。本文通過對圍護方案的比選,確定為套管咬合樁,并對具體的施工技術展開描述,最后對工程取得的成果和存在優勢進行總結,是同類工程施工典范。
1 工程概況
新元大道站為徐州市地鐵2號線一期工程中靠近尾端的一個車站,設計為地下兩層島式車站,共設四個出入口和兩組風亭,車站采用明挖法施工,站臺中心里程處開挖深度16.5m。
2 工程地質情況
2.1 地層與巖性
新元大道站地貌類型為廢黃河高漫灘,淺部約18m以上為黃河沖積的粉土、粉質黏土堆積而成,其下為河流沖洪積老黏土,下伏基巖為白堊系上統王氏組粉砂巖,地層走向北東,傾向北西,傾角約10°。
2.2 不良地質作用
本工點場地主要不良地質作用為地震液化,砂土地震液化時,土體失去抗剪強度和承載能力,對天然地基、樁基礎及地下結構都會造成不利影響,為潛在的不良地質作用。
3 圍護結構方案比選
根據軌道交通基坑工程經驗:地下車站基坑根據開挖深度不同一般采用地下連續墻、鉆孔咬合樁、鉆孔灌注樁+止水帷幕、樁墻+錨桿、“SMW”工法樁、土釘墻、水泥土重力式圍護結構等。新元大道車站針對常用圍護結構方案的比較見表1。
新元大道站基坑周邊地下管線分布較為復雜,對周邊地表變形較為敏感,宜選擇對周邊環境影響較小的圍護結構;根據地質條件分析,基坑主要存在流砂管涌風險,需選擇隔水性能較好的圍護結構;綜合周圍環境要求、基坑開挖深度、地質條件、工程投資分析等,新元大道站圍護結構采用Φ1000@800的套管咬合樁。
4 套管咬合樁施工技術
4.1 套管咬合樁的施工流程
如圖1所示,套管咬合樁施工流程為流程:A1A2B1A3B2A4B3……,其中A為素樁,B為葷樁,混凝土終凝后,A樁和B樁相互咬合,成為無縫的連續“樁墻”。
4.2 主要施工方法
①場地平整、導墻施工。咬合樁施工前,應平整場地,清除樁位范圍內的地面、地下障礙物,并封堵地下空洞,然后測放出導墻位置,導墻結構應建于較密實的地基上,并能承受施工機械設備等附加負荷;為保證咬合樁成樁垂直度誤差3‰,設計樁位中心線外放10cm。
②鉆機就位、對中。待導墻有足夠的強度后,移動套管鉆機,使套管鉆機抱管器中心對應到精確測定的樁位中心位置上。
③壓入第一節套管。咬合樁成孔施工前需進行試拼裝,并檢查垂直度。本站單根樁使用套管最長約30m,可采用3根10m長套管拼接,試拼裝時需在平地上進行,測量隊對場地標高進行檢驗。試拼裝后測量班對套管整體垂直度進行檢測,垂直度誤差需控制在1‰以內。
④抓斗取土、校對垂直度。在鉆進取土過程中,應做到隨時控制垂直度。
1)地面檢測:在地面選擇兩個互相垂直的方向采用經緯儀監測地面以上部分套管的垂直度,發現偏差隨時糾正,這項檢測在每根樁的成孔過程中應自始至終堅持,不能中斷。
2)孔內檢查:每節套管壓完后安裝下一節套管之前,都需停下來用“線錘”進行孔內垂直度檢查,不合格時需進行糾偏,直至合格后才能進行下一節套管施工。
⑤鋼筋籠制作安放。鋼筋籠采用現場加工制作,加工尺寸嚴格按設計圖紙及規范要求施作,吊裝采用50t履帶吊,單根鋼筋籠最長26.15m,整體起吊,一次下放到底。
⑥混凝土灌注。安設導管及漏斗懸掛隔水(橡膠球膽)澆筑首批混凝土澆筑混凝土至樁頂拔出護筒,澆筑過程中應將井孔內溢出的廢水、沉渣引流至適當地點處理,防止污染環境。
5 結束語
套管咬合樁與地鐵車站常用的圍護結構相比,在技術上存在如下優勢:
①咬合樁的混凝土終凝出現在樁的咬合以后,成為無縫的連續“樁墻”。它與普通鉆孔支護排樁相比,大幅度提高了支護結構的抗剪強度和安全性,具有良好的截水性能,不需普通鉆孔排樁的輔助截水及樁間擋土措施。
②鉆孔咬合樁與地下連續墻相比的優勢在于:配筋率相對較低,咬合樁通常采用鋼筋混凝土樁和素混凝土樁間隔布置的排列方式,大大降低了支護結構的配筋率;施工更加靈活,采用全套管鉆機,在施工過程中,始終有超前套管護壁,所以無需泥漿護壁,從而節約了泥漿制作、使用和廢漿處理的費用,在當今地鐵工程強調文明施工的要求下更適合;擴孔系數較小,因為在施工過程中始終有鋼套管護壁,完全避免了孔壁坍塌,從而減少了擴孔系數,控制混凝土虧方。
徐州地鐵2號線新元大道站圍護結構經多方案必選,最終確定為套管咬合樁后,啟動施工,歷時3個月,順利完成,在施工可行性,圍護隔水效果以及經濟效益方面等均達到了預期的結果,可作為同類施工條件下深基坑圍護結構選擇時的參考借鑒。
參考文獻:
中圖分類號:TU71 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2012)08-0055-02
0引言
地下空間綜合開發的,使深基坑工程得到空前的重視和發展。以往城市深基坑圍護結構中應用的鉆孔樁多以相切或相離形式布置,這種類型的圍護結構雖能起到擋土作用,但對于地下水較豐富的南方沿海城市來說,其止水效果很不理想。這一方面造成了開挖困難,另一方面還影響圍護結構內部的主體結構施工,直接增加了降、排、堵水費用。咬合樁雖然在國外有成功先例,但那是依靠其先進的機械設備完成的。目前國內的設備在動力及精度控制上尚存在一定差距,南京地鐵通過施工前的充分調研分析論證、施工中的改進優化,在南京地鐵明發廣場站成功應用了鉆孔咬合樁工法,以工藝上的改良彌補了機械設備的不足,具有一定的推廣價值。
本文著重介紹利用套管鉆機在成樁過程中地質條件工程成本的影響,成樁質量的影響,以及未來開挖后主體結構實施過程中基坑的穩定性,這三點原因綜合判斷鉆孔咬合樁工程實施成敗的重要依據。
1工程概況以及工藝介紹
1.1 工程背景南京地鐵三號線明發廣場站圍護結構咬合樁,第一次被我公司運用于工程實踐,并取得了良好的效果和開端。車站主體圍護結構采用Φ1000@750鉆孔咬合樁,咬合樁的樁底插入K1g-3中風化泥質粉砂巖2.5m,標準段樁長24.3m,端頭段樁長26.4m。
1.2 咬合樁工藝背景及原理概況鉆孔咬合樁是一種新型深基坑支護結構,于1999年首次應用在深圳地鐵支護工程。采用鉆孔咬合樁作地下工程深基坑的圍護結構在國外有成功的工程實例、成熟的施工經驗與工法。鉆孔咬合樁是由磨樁機成樁,樁與樁之間相互咬合,應用混凝土超緩(超過60h)技術使先后成樁的混凝土凝結成一整體,形成能夠共同受力的、致密的止水帷幕。其采用B樁(素混凝土)與A樁(鋼筋混凝土)交錯布置,相互咬合的形式構成排樁墻體結構。它是在地面上采用一種全套管鉆孔機械,沿著深開挖工程的周邊軸線,依靠外套管為護壁;先施作B樁單樁成孔;采用水下灌注法,澆注超緩混凝土成樁,利用B樁緩凝時間,在相鄰兩B樁之間下壓外套管,對其樁身混凝土進行切割成孔,并施作圓形鋼筋混凝土樁,完成咬合工作。如此逐樁咬合進行,以筑成一道連續的鋼筋混凝土排樁墻體,作為截水、防滲、承重、擋土結構。
鉆孔咬合樁適用于含水砂層地質情況下的地下工程深基坑圍護結構,由于鉆孔咬合樁的鋼筋混凝土樁與素混凝土樁切割咬合成排樁圍護,對基坑開挖的防水效果很好。由于采用的是素混凝土樁與鋼筋混凝土樁相間布置,其工程造價在同等地質條件下比連續墻降低40%左右,比人工挖孔樁降低20%左右。鉆孔咬合樁能否保證基坑開挖的安全與防水,關鍵在于鋼筋混凝土樁與素混凝土樁的咬合質量,具體體現在單根樁的成樁應達到3‰的垂直精度。鉆孔咬合樁是一種新型的基坑圍護形式,它具有占地面積小,操作靈活的優點。由于旌工采用液壓磨樁機垂直下壓鋼套管,可隨時監測調整垂直度,所以能很好地控制樁的垂直度。樁間搭接可靠,易于形成封閉,止水效果好,可省去止水帷幕,降低圍護結構成本,加快工期,縮短時間。在本工程中磨樁機器無噪聲,在成孔過程中磨樁機下壓鋼套管超前開挖面2~4m,配合旋挖鉆挖取鋼套管中的土體,形成孔位,無泥漿施工。在平衡開挖過程時采用灌水施工,因為有鋼套管的超前支護不會出現縮徑和孔徑的坍塌。在灌注過程中,鋼套管隨著混凝土面的上升逐段拔出,不影響混凝土的澆注質量。由于沒有泥漿不僅減少施工成本,而且對周圍環境無污染。
2工程地質
明發廣場站擬建場地地貌單元屬于崗地-崗間坳谷區,坳谷地段分布有新近沉積的軟-流塑狀粘性土,基坑開挖深度范圍內以②-1c3粉土、②-2b4淤泥質粉質粘土、②-3b3-4粉質粘土為主,具有擾動后易變形、涌土的特點;基坑緊貼農花河。
3地質條件對咬合樁成樁質量的影響
3.1 淤泥粉質粘土層對咬合樁的影響很多專家學者的文章都在提到咬合樁適合于軟土層,甚至是首選。地質條件在實際的施工生產中非常重要,由上文描述可以看出,主要穿越的地層為淤泥粉質粘土,以及粉質粘土,由于咬合樁實施的主要工具之一就是從地面至孔底的鋼套管,由于粘土層太厚,約占據孔深的三分之二深度,導致擴孔系數的增大,擴孔系數從兩方面增大[1],第一,在向上拔取套管的時候,套管外避均附有厚5cm―8cm厚度不等的淤泥,無形中將孔徑擴大5cm―8cm;第二,在向上提取外套管的一瞬間,由于混凝土容重遠遠大于土體容重,并在第一條原因的基礎上,混凝土瞬間向孔壁四周擠壓,形成了軟土地質有的“樁身將軍肚”。在基坑開挖后,大面積侵限樁的鑿除驗證了當時混凝土嚴重超方的設想,使原材料和人員投入的成本大幅度提高。
淤泥質粉質粘土另外一個較壞的影響,就是容易產生活塞效應[2],在淤泥層抓土時,沖擊抓斗從較高的地方落下,嵌入淤泥層較深,用力向上提取的過程,及其容易對周邊孔位的土體產生影響,尤其是a-2b4淤泥粉質粘土層,該土層具有一定的流動性,極易讓已經灌注成樁的樁體混凝土發生竄管現象,所謂竄管現象就是已經灌注好的素混凝土隔著一根或者幾根樁的孔位,混凝土面下沉,并流入到其他地方的現象。例如B1是剛剛關注完成的素混凝土樁,B2是正在實施取土的素混凝土樁,B1的混凝土面在B2取土a-2b4層時,下降了50cm或者一米,在實施A2的時候,套管底部的刀齒已經超越了B1的樁底,仍然能抓出為初凝的混凝土,就說明B1的混凝土不足,并竄到別的樁位,這樣一來,超灌量就無法保證樁頂的混凝土質量,或者會給后續施工造成接樁等不必要的工序。
3.2 咬合樁設備的勘巖能力從明發廣場的設計要求和咬合樁施工情況綜合來看,全套管液壓鉆機的入巖能力較差,進入k1g-3中風化巖層2m就很難繼續堪巖,由于沖擊抓斗沖出的孔底為尖錐形,制作好的鋼筋籠也無法下到標高位置,只有素混凝土,沒有實際的意義,達不到設計的樁體強度,在入巖較深的樁位上施工,最后的50cm至1m是之前所有土層所用的取土時間的總和還要多,有時不得不考慮下一根鋼筋樁時間和素樁的緩凝時間,必須停止沖擊,強行灌注,所以,入巖能力差,成為了咬合樁施工的一個致命弱點。如果有大面積的未到標高,在基坑開挖以后,對于整個基坑的穩定性會有較大影響。
由于進入中風化約1.5m以后,套管底的刀齒已經無法繼續切割中風化巖石,套管無法進尺,沖擊抓斗需要從更高的高度做自由落體運動,沖擊巖石,這樣一來,沖擊抓斗的抓片很容易卡在刀齒與巖石的接縫處,使沖擊抓斗無法上提,在現場施工過程中,履帶吊會由于用力過大,鋼絲繩突然崩斷;還有可能導致履帶吊的大臂直接彈出,大臂垂直地面,使后部的彈力伸縮拉桿直接作廢。
4總結
4.1 在咬合樁的充盈系數過小(≤15%),本種施工工藝不易選擇在軟土層中適用,及易增加成本,影響樁長質量,后序施工帶來的不便等問題;
4.2 由于全套管鉆機的勘巖能力較差,對于深基坑,巖面較高,對嵌巖深度有嚴格要求的(入巖k1g-3≥2.5m)圍護結構,不宜采用咬合樁施工工藝,將對基坑穩定性可能有較大的影響。
4.3 咬合樁導墻若采用帶有預留筋的預制結構而代替現澆結構,不僅可以更加方便施工,而且經濟性更好等等。
參考文獻:
關鍵詞:淺水位地基;圍護結構;樁;連續墻
Key words: foundation of low water level;envelope;pile;continued wall
中圖分類號:TU47 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)18-0106-02
1淺水位軟土地基常用的擋土圍護結構類型
淺水位軟土地區,常用擋土結構的類型:①水泥土重力式擋土墻;②以SMW工法勁性水泥土攪拌樁;③間隔設置的單排灌注樁和預制樁加止水措施(水泥攪拌樁、高壓噴射注漿樁、MIP工法樁及樁間注漿等)的組合樁排擋土墻;④全套管鉆孔咬合樁;⑤地下連續墻。
2軟土地基常用的擋土圍護結構優缺點及使用范圍
2.1 水泥土攪拌樁
水泥土攪拌樁用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當地基土的天然含水量
水泥土攪拌樁優點:施工時無震動、無泥漿廢水污染;水泥土實體相互咬合較好,比較均勻,樁體連續性好,強度較高;即可擋土又可形成隔水帷幕;適用與任何平面形狀;施工簡便;同一墻體可設計成變截面、變深度、變強度。
缺點:坑頂水平位移較大;坑頂寬度較大。
適用范圍:《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-99[2]中規定:①基坑側壁安全等級宜為二、三級;②水泥土樁施工范圍內地基土承載力?芨150kPa;③基坑深度?芨6m。
2.2 SMW工法樁
SMW勁性水泥土攪拌樁以水泥土攪拌樁為基礎,凡適用水泥土攪拌樁的工況都可使用勁性樁法,特別適合于粘土和粉細砂為主的松軟地層。
勁性樁適宜的基坑深度與施工機械有關,國內一般基坑開挖深度6~10m,國外尤其是日本由于施工鉆孔機械先進,基坑開挖深度達到20m以上時也采用SMW工法,勁性樁法可取得較好的環境和經濟效果。目前在國內此法已用于開挖深度14m的基坑,深度受H型鋼長度約束[3]。
試驗表明,水泥對型鋼的包裹作用提高了型鋼的剛度,可起到減少位移的作用。此外,水泥土起到套箍作用,可以防止型鋼失穩,對H型鋼還可以防止翼緣失穩,這樣可以使翼緣厚度減小到很薄(可
SMW工法優點:對周圍地層影響小;施工噪聲小、無振動、工期短;廢土產生量小,無泥漿污染;適用土質范圍廣;抗滲性好。
缺點:我國SMW工法樁設計的規范規程尚未成熟和完善;水泥土與型鋼組合構件受力機理尚不十分明確;剛度提高系數,水泥土抗壓、抗剪強度設計值及H型鋼與水泥土之間的單位面積摩擦力μf等只能依據工程經驗采用;由于減摩劑性能或施工質量等原因,H型鋼的拔出困難或拔出后較難重復使用,給該工法的經濟性提出疑問;H型鋼的拔出會對水泥土攪拌樁止水帷幕造成一定破壞,在周邊環境要求較高的地段,H型鋼可按不拔出設計。
2.3 鉆孔灌注樁加止水措施形成的組合樁
鉆孔灌注樁與水泥土攪拌樁組合的柱列式擋墻,其鉆孔灌注樁為受力結構,水泥土攪拌樁為止水結構。水泥土攪拌樁和鉆孔灌注樁結合可形成連拱結構,水泥土攪拌樁作受力拱,鉆孔灌注樁作支撐拱角,沿鉆孔灌注樁豎向設置適當的支撐。
此類組合樁的優點是能充分發揮所選擋土結構單元特長;樁體剛度較大;施工工藝較簡單;有一定的止水性;可作為永久結構的一部分。缺點是泥漿對環保影響大;需要有較大的坑頂寬度。
2.4 地下連續墻
地下連續墻無嚴格的定義,因為:①由于目前挖槽機械發展很快,與之相適應的挖槽工法層出不窮;②有不少新工法已經不再使用泥漿;③墻體材料已經有過去以混凝土為主向多樣化發展;④不在單純的用于防滲或擋土支護,越來越多地作為建筑物的基礎。
地下連續墻優點:低震動,低噪音,剛度大、整體性好,變形小,周圍地層不致沉陷,地下埋設物不致受損;較高設計強度、較大厚度或深度均能施工;止水效果好,施工范圍可達基坑用地紅線,可提高基坑使用面積;可作為永久結構的一部分。
缺點:工期長;造價高、采用穩定液挖掘溝槽,廢液及棄土處理困難,需有大型機械設備,移動困難;在很軟的淤泥質土、含漂石的沖積層和超硬巖石等特殊的地質條件下,施工難度大,如果施工方法不當或地質條件特殊,可能出現相鄰墻段不能對齊和漏水的問題。
2.5 全套管鉆孔咬合樁
全套管鉆孔咬合樁按第二序列樁切割第一序列樁時,第一序列樁混凝土凝固情況可分為硬切割全套管咬合樁和軟切割全套管咬合樁。硬切割全套管咬合樁指在第一序列樁混凝土硬化后,實施第二序列樁對第一序列樁進行切割;軟切割全套咬合樁指在第一序列樁混凝土凝固前,實施第二序列樁對第一序列樁的切割。
2.5.1 硬切割鉆孔咬合樁
①基本特點:a.采用雙螺旋動力頭鉆機,在全套管護臂情況下進行長螺旋鉆成孔成樁,上動力頭驅動長螺旋鉆桿,下動力頭驅動套管;b.鄰樁相互咬合一定寬度,形成樁排式地下連續墻。②施工設備:雙旋轉動力頭鉆機,上動力頭驅動長螺旋鉆桿,下動力頭驅動套管。③施工程序:a.提起長螺旋鉆桿和套管,對準樁孔位置;b.同時驅動套管和長螺旋鉆桿,在土中切割鉆進;c.當套管完全進入預定土層中后,單獨驅動長螺旋鉆桿達到設計深度;d.通過長螺旋鉆桿內腔向孔低壓灌混凝土,邊提升鉆桿邊灌注混凝土;e.混凝土灌滿樁孔并且鉆桿完全拔出后,拔出套管;f.混凝土初凝前將鋼筋籠放入。④特點:a.即使在有地下水時,套管切割無需泥漿;b.樁孔垂直度偏差220mm。⑦施工順序:先設置第一序列樁,其后設置與其咬合的第二序列樁。
2.5.2 軟切割鉆孔咬合樁
軟切割方式全套管咬合樁是利用超緩凝混凝土的特殊性能,采用高精度系列全套管鉆機按專門工藝成孔、成樁的一種特殊樁型,通過樁與樁之間的咬合連接,可形成擋土截水的連續排樁圍護結構或地下防滲墻。
全套管鉆孔咬合樁施工工藝的關鍵技術在與先施工樁身混凝土凝結時間要長,3d強度要低,以保證能被后施工樁的鉆機套管下沉時切割,同時混凝土的28d強度能達到設計強度等級,因此混凝土能否滿足設計與施工要求是該工藝成功的關鍵之一。這種切割法屬于軟切割,不會產生施工縫,能起到完全的止水作用。
軟切割方式的全套管鉆孔咬合樁特點如下:
①采用全套管鉆機,在成孔成樁過程中始終有超前鋼套管護壁,所以無需泥漿護壁,無須排放泥漿,近于干法成孔;機械設備噪音低,大大減小工程施工時對環境的污染。②對沉降及變位容易控制,能緊鄰相近的建筑物和地下管線施工。③能有效的防止孔內流砂、涌泥、并可嵌巖,成樁品質高。④能起到完全的止水作用。⑤混凝土強度可按設計要求提高,可靠性高。⑥全套管的護孔方式使第二序列施工的樁在已有的第一序列的兩樁間實施切割咬合,能保證樁間緊密咬合,混凝土終凝出現咬合之后,成為無縫的連續“樁墻”,形成良好的整體連續結構。
軟切割鉆孔咬合樁與常規的深基坑圍護結構形式相比,造價較地下連續墻或加止水措施的鉆孔樁低,與加止水措施的挖孔樁造價相當;但鉆孔咬合樁垂直精度高,各樁間咬合防水效果好,并且可保證無塌孔、振動小,易于控制樁身質量,保證安全,減小對周邊環境的影響。
軟切割鉆孔咬合樁與地下連續墻功能基本相同,且優于地下連續墻:①采用鋼筋混凝土樁和素混凝土樁間隔布置的排列方式可降低配筋率;②鉆孔咬合樁是連續施工的,樁間不存在施工縫,抗滲能力更強,而地下連續墻分幅接頭處的施工縫往往是防滲的薄弱環節;③施工靈活,鉆孔咬合樁施工時可根據需要轉折變線,更適合于施工平面多變的幾何圖形或呈各種弧形的基坑。
3軟土地基五種常見擋土圍護結構技術特性比較
五種擋土圍護結構技術特性比較如表所示。
對比表明在軟土地區五種常見的擋土圍護結構,全套鉆孔咬合樁的綜合技術特性顯優。
參考文獻:
中圖分類號: TV551.4 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
近年來,由于我國城市化進程發展迅速,城市人口急劇增加,所以,城市的建筑空間則顯得越來越狹小。為了有效利用有限的土地資源,我國高層建筑物的數量也在逐年增加,而地下空間的利用也在逐年發揮著重要的作用。特別是近幾年我國城市建設進入了高速發展時期,各種地下工程的建設更是對基坑工程的設計和施工要求越來越高?;庸こ淌腔A工程施工中的重要組成之一,而填海地質上的深基坑施工技術更是涉及地質學、土力學等多個學科的綜合技術。因為填海地質條件復雜,深基坑開挖的環境效應會出現許多問題,這就給深基坑的支護方式提出了更高的要求。本文以深圳某圍護工程為例,深入分析了填海地質上深基坑的施工方法,為經濟合理、安全環保地開展深基坑施工技術奠定了基礎。
1.深基坑施工
1.1深基坑的特點
深基坑工程是土力學基礎工程中的傳統課題,涉及技術多、綜合性強。在設計和施工中,要深入了解深基坑的特點,不僅要注意基坑本身的安全與穩定,還要保證基坑開挖過程中周邊建筑物、道路、地下管網等設施不受影響。而深基坑的主要特點體現在以下幾個方面:首先,基坑開挖的深度較大,周邊環境復雜敏感;其次,填海地質條件十分復雜,地面以下普遍分布深厚的海積淤泥和填砂層;最后,深基坑工期較長,在施工過程中,可能要多次經歷降雨、振動、雜物堆載等不利條件的影響,這就導致其施工突發事件增多,安全性降低。
1.2工程概況
擬建場地原始地貌為海域和濱海魚塘,地面以下普遍分布深厚的海積淤泥,根據建設的要求,場地正在進行填海和軟基處理工程施工?;悠骄鶎挾?0m,最寬處125m,基坑面積為約5.7萬m2,開挖深度為12.8m~16.9m。工程場地范圍內地質比較復雜,分布的主要地層有人工填土、第四系全新統海相沉積層、含有機質中粗砂、第四系晚更新統沖洪積粘土、第四系殘積粉質粘土。水文地質條件有海堤和周邊圍堰、軟土及粘性土隔水層、下部殘積土隔水層和砂層透水層。
1.3深基坑支護方式簡述
由于深基坑周圍環境和不同工程地質、水文條件各異,深基坑常見的支護方式主要有以下幾個方面:第一是排樁支護,是指由呈隊列式間隔布置的鋼筋混凝土人工挖孔樁、鉆孔灌樁、沉管灌注樁、打入預應力管樁等組成的擋土結構。第二是地下連續墻支護,是指在地下挖一道狹長的深坑,在坑內吊放入鋼筋籠,然后灌注混凝土,筑成一道鋼筋混凝土墻形成的擋土結構。第三是土釘墻及復合土釘墻支護,是指將基坑邊坡通過由鋼筋制成的土釘進行加固,邊坡表面鋪設一道鋼筋網再噴射一層砼面層和土方邊坡相結合的邊坡加固型支護施工方法。最后是鉆孔咬合樁支護,是指利用超緩凝混凝土的性能和高精度全套管鉆機,通過特殊的工藝成孔、成樁的一種樁型。該工程中采用咬合樁+錨索或支撐的支護方案,從而達到擋土和截水的作用。
2.填海地質上深基坑施工方法
2.1咬合樁施工
咬合樁是指采用機械磨孔、套管下壓、套管內抓斗取土,在樁與樁之間相互咬合排列的基坑圍護結構形式。其排列方式一般為一個素混凝土樁和一個鋼筋混凝土樁間隔布置。如圖1所示。咬合樁采用套管鉆機施工,樁施工分成兩序,一序樁采用緩凝混凝土灌注,緩凝時間控制在初凝60小時,終凝時間70小時,混凝土等級為C25。二序樁在相鄰的一序樁施工之后初凝之前進行,混凝土等級為C30。其主要施工步驟為:首先,平整場地,放坡開挖基槽至設計施工面標高,測量放線,確定咬合樁施工坐標。其次,施工導槽,為咬合樁施工作準備,咬合樁成孔至設計標高,質量檢查與驗收后,吊放鋼筋籠,灌筑混凝土。最后,按“先素后葷”的順序施工咬合樁,素樁采用緩凝砼,不配筋,葷樁在素樁初凝前用套管成孔。
圖1.咬合樁平面示意圖
2.2 錨碇、錨索施工
錨碇施工時,首先要開挖預壓砂、錨碇板預制和吊裝。施工時,開挖的寬度和坡度均須符合設計要求,并保持邊坡穩定;錨碇板采用二十五噸汽車起重機進行吊裝,吊裝時人工配合起重機對錨碇板進行對中、定位。其次,制作和安裝錨索,共分為下料、除銹防腐、安裝三個步驟。最后,回填預壓砂和張拉鎖定。在錨索上方和錨碇后側位置,按設計要求進行回填砂,在回填預壓砂密實度達到設計要求、錨墊板和錨具已安裝、相應張拉設備配套標定后,即可進行錨碇的張拉,錨碇抗拔力設計值為360KN,鎖定荷載為250 KN,采取分兩次張拉后鎖定。錨索施工時,分為測量放線、造孔、制作和安裝錨索、灌漿、張拉和鎖定幾個步驟;錨索鉆孔機械的選用、鉆孔速度的控制、錨索防腐處理、灌漿和張拉控制是錨索施工關鍵。
2.3降水施工
降水施工時,首先要鉆孔成孔并安裝鋼筋籠,把長螺旋鉆孔機在測量定位好的點位上放平穩,使鉆桿垂直,對準樁位鉆進至設計深度后空鉆清底。鉆孔成孔以后,把制作好經驗收合格的鋼筋籠進行吊裝。接著要填濾料,濾料沿井孔四周均勻地填入,并要保持連續,將泥漿擠出井孔。填濾料過程中,要隨時測定濾料填入高度,當填入量與理論計算量不符時,要立即查找原因并及時解決。最后要洗井,在提出鉆桿前利用井管內的鉆桿接上空壓機,先進行空壓機抽水,待井能出水后提出鉆桿再利用活塞洗井。
2.4土方開挖
土方開挖是土和巖石進行松動、破碎、挖掘并運出的工程。其開挖方式有全面開挖、分部位開挖、分層開挖和分段開挖等。該工程采用分層分段開挖的形式。分層的厚度按錨索的位置確定,每層土方開挖至錨索標貫以下0.5m;采用分段跳槽開挖,分段順序根據錨索施工情況而定,每段距離一般為50m左右。土方開挖必須在鋼腰梁安裝完成、錨索鎖后才能進行;挖土采用履帶式單斗反鏟挖掘機,運土采用自卸汽車,場內土方轉運用裝載機。
2.5施工監測
為了避免周圍已有建筑物、市政設施、地下管線等受到損壞和干擾,需要進深基坑施工進行監測,以保證基坑工程的安全[3]。監測主要內容為樁頂位移、樁身應力、測斜、支撐、錨碇及地面沉降等。該工程通過信息化施工,監測小組與駐地監理、設計等各方建立良性的互動關系,積極進行資料的交流和信息的反饋,進而優化設計,調整方案,最終保證工程的順利進行。
3.填海地質上深基坑工程變形的影響因素
影響基坑變形的因素眾多,目前總結出來的因素大致可以分為三類,分別是:自然水文地質因素、設計因素和施工因素[4]。自然水文地質因素中,土體物理性質如壓縮模量、泊松比、重度和粘聚力都會影響基坑變形,而水文環境如地下水的水位、降水等容易造成流砂和邊坡失穩;設計因素包括圍護結構剛度、入土深度、支撐剛度和位置、支撐預應力等;施工因素包括時空效應、開挖方式等。掌握了基坑變形的影響因素,制定相應的解決措施,可以有效防止基坑施工的變形移位。
4.結語
為了更好地適應工程建設的快速發展,深基坑施工技術需要不斷地改良、優化,而填海地質上的深基坑施工技術更是基坑施工技術良好應用的體現。本文總結已有成功經驗,以具體案例分別從基坑支護方案優化選擇、施工工藝的改進、現代化信息技術的綜合應用等方面對深基坑的施工技術進行了優化。以達到深基坑施工中環保高效、經濟安全的工程建設要求,為我國現代化工程建設提供指導。
參考文獻
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Abstract: the metro project is the largest city in the history of the investment in infrastructure projects, hangzhou has been listed as one of the "ten key projects" and cities point engineering projects. Testing for the opening of the subway engineering marks from "work" planning demonstratable stages to formal "implementing construction" stage, and it was a 20 years of big cross and realize "subway dream" turning point.
Key words: the subway engineering; Structure leakage; Construction technology
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A文章編號:
引言:
杭州地鐵試驗段工程為弄清軟土和粉土條件下進行大規模施工積累施工和管理經驗。一般試驗段選擇在具有地質代表性、拆遷少,易實施的地段,或影響工期的關鍵節點。而杭州市地鐵試驗段某站地質條件復雜、交通繁忙、動遷量大,具有市區施工的代表性。同時,圍護結構采用新型的鉆孔咬合樁工藝,值得很好總結。
該車站橫跨城市主干道,交通繁忙,只能倒邊施工;穿越新開河,不能斷流。車站范圍還涉及橋梁的撤除和復建;用地性質復雜,集體土地和國有土地混雜其間,企業包括國有、集體和合資等,有住宅、商鋪,須拆遷18000平方米,動遷難度大;建設單位涉及錢江新城指揮部、市河道指揮部、上城區農居中心等4家單位,協調難度大;管線種類多,數量達25條,有的埋深達6米,管徑1200mm,管線保護和遷改難度大。
1 地鐵工程施工技術難點
1.1 基坑深
由于要穿越新開河,車站又要貫通,車站的底板埋深-18米,樁長達33~35米。
1.2 施工工序多
車站工程涉及鉆孔咬合樁、SMW工法樁、旋噴攪拌樁加固、截流圍堰、基坑開挖與結構施工等多道工序,工序間相互穿插和制約,項目管理難度高。
1.3 鉆孔咬合灌注樁施工
鉆孔咬合灌注樁在國內屬于新工藝,施工設備少,可施工25米以上樁長的更少。灌注樁緩凝和垂直度的監測與控制以確保止水是難點之一。
1.4 周邊建筑物保護
基坑附近3.5米處有一幢9層簡易框架樓房,有50多戶居民,夯擴短樁長僅6-7米。椐測量,現已發生位移。按常規采用旋噴樁加固保護。
1.5 交通組織
采用倒邊施工的方案,必須確保軍便梁或排樁能夠承受重載車輛不間斷的通行,而不影響基坑開挖安全及保證道路不沉陷。
1.6 基坑施工降水
根據水文資料,有潛水層和承壓水?;泳c降水方法是保證基坑開挖安全的關鍵。
1.7 河流圍堰
新開河具有城市排洪和景觀功能,不能斷流。施工時圍堰加Φ1000泄洪管,以保證泄洪要求。但是在圍堰上實施鉆孔咬合樁存在一定的技術問題。
2.鉆孔咬合灌注樁施工
鉆孔咬合樁是一種新型的圍護結構,由于其樁心相互咬合,解決了傳統排樁相切時防水效果差的問題。該工藝最近已經在深圳地鐵和南京地鐵等工程中得到應用,也用于杭州市新城暗挖隧道的圍護結構中。該工藝具有以下優點:防水效果好;成孔垂直精度高;套管護壁,干孔作業,無泥漿、無沖擊、無振動、無噪聲,能安全文明施工;投資相對節省。
2.1 車站設計方案切實可行,但實施難度大
車站(中間站)設計方案橫跨城市主干道,下穿新開河, 地下雙層貫通,有6個出入口。雖然工程難度和投資增加許多,但是從城市發展和吸引客流的長遠來看是值得的。
2.2 車站設計的平面布置及出入口的位置還有優化和改進的余地
設計人員一定要多次深入現場踏勘,比如9層樓房的保護問題(無論是拆除還是旋噴樁保護)涉及資金上千萬元。
鉆孔咬合灌注樁有其許多優點,但是樁長超過25米由于可選液壓鉆機稀少,嚴重影響工期。應該與地下連續墻方案進行綜合技術經濟比選。但是在樁長在18米左右的圍護結構具有一定的優勢。現在據報道,SMW樁工法已用于地鐵工程而且達到-16米的記錄。因此,同樣值得方案比選。
2.4 實施性施工組織設計非常重要
建議對工程重點和難點要進行專題研究論證,確保工程質量和安全。同時要考慮許多不確定因素對工期的影響,優化工序組合,進行動態管理。
3、地鐵車站結構防滲漏監控
針對地鐵車站結構防滲漏問題,我們認為需從以下幾方面進行控制
3.1設計
3.1.1在設計階段應檢查強制性規范的執行情況。建筑設計方面應檢查車站防水等級、防水措施、誘導縫留設距離是否符合防水規范要求;建筑材料的選用是否充分考慮了防水抗滲要求。
3.1.2結構設計方面要注意結構中的突變部位,應驗算其剛度是否滿足防開裂要求。設計時盡量避免出現結構突變。
3.2防水結構
3.2.1主體圍護結構防水主體圍護結構(地下連續墻)的質量直接影響內襯結構的自防水效果。而每幅地下連續墻的接縫是其薄弱環節,為保證接縫質量,必須檢查鄰幅槽壁的清刷工作,經反復清刷后的刷壁器上無結塊泥團;混凝土澆筑時槽內泥漿比重應控制在設計和規范允許范圍,同時必須保證混凝土具有較好的和易性;混凝土澆筑時要求連續緊湊,以避免由于澆注間隔時間過長而產生夾泥現象。
3.2.2主體結構自防水
(1)模板安裝直接影響混凝土的質量。如橫向誘導縫的模板,在中埋式止水帶和預留鋼筋安裝后,模板被分成數塊,上面還有大量的孔眼,地下連續墻面凹凸不平等情況,若處理不好就會產生滲漏。施工縫端頭模板安裝是防水的重點部位,施工前必須采取有針對性的防范措施,施工中檢查側模固定時是否損壞了止水帶。
(2)內襯墻施工前,應要求施工方對圍護墻的滲漏點進行全面處理:鑿除墻體帶泥表面,特別應清除嵌入地下連續墻鋼筋籠上的泥土。
(3)防水混凝土除采用適量的磨細粉煤灰外,尚需加入具有補償收縮功能的特密斯(TMS)復合防水劑。施工中應通過限制用水量,控制坍落度,混凝土凝結后使用塑料薄膜覆蓋,結構頂板采取浸水養護等方法來保證結構自防水的效果。
(4)對一些特殊部位,如施工期間頂板和中板留有的大開孔,為了防止大開孔處頂板混凝土的開裂,使用了鋼纖維混凝土。
3.2.4施工縫的防水
(1)水平縱向施工縫使用鍍鋅止水鋼板,若處理不當將是防滲水的薄弱環節。因此要求在焊接止水鋼板時要保證嚴密;澆筑混凝土面應控制在止水帶高度的一半;綁扎豎向鋼筋前必須鑿毛表面,封側模前應將墻體下部的雜物清理干凈,澆筑混凝土前先澆水濕潤,并在其交接表面鋪設一層水泥砂漿。
(2)橫向施工縫的防水使用中埋式止水帶和遇水膨脹橡膠膩子止水條兩道防線。3.2.5沉降縫的防水
該縫設置在與主體結構相連的出入口處,工程中使用外貼式止水帶、可注漿型中埋式止水帶和內裝可卸式止水裝置。外貼式止水帶的要求與誘導縫處理相同,可注漿型中埋式止水帶應注意必須在結構沉降達到穩定后,再進行注漿處理。對內裝可卸式止水裝置的預埋件安裝,應檢查螺母與預埋件鐵板焊接的嚴密性,以及防銹處理是否到位,內裝可卸式止水槽內的排水管是否預留好。
3.2.6出入口圍護結構與主體圍護結構的防水
主體圍護結構(地下連續墻)與出入口圍護結構(SMW工法)交接部位是防水最薄弱的環節,一般可通過注漿處理和采用高壓旋噴樁處理兩種形式。當基坑深度較淺,若為砂性土時,可采取注漿處理;較深時應采用高壓旋噴樁的方式處理,其止水效果較好。
3.3結構頂板附加防水
頂板結構表面在混凝土達到強度后,需做低膜量聚氨酯防水涂料,因此要對基層的低凹部位,使用聚合物防水水泥砂漿修補平整,轉角部位做到圓順,陽角應打磨其尖角,并采取必要的加強措施。保持基面干燥清潔,均勻交錯涂刷防水涂料。重點控制誘導縫、施工縫、平面與垂直面交接部位、頂板上有突出構筑物及預留孔洞部位等。
結語:地鐵車站工程防滲抗漏是一項系統工程,涉及建設、施工、設計、監理、材料供應等單位。而監理作為其中重要的一個環節,除首先自身需全面了解滲漏原因,掌握抗滲堵漏的方法外,還應嚴格把好各道工序的質量關,落實到施工過程監督管理中,并積極參與協調,使各方配合密切,共同創造出優質的地下車站工程來。
參考文獻:
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1 工程概述
明挖地鐵車站的基坑工程主要由基坑圍護結構、基坑內支撐系統、基坑降水等組成。圍護結構和內支撐施工控制的好壞直接影響基坑的安全穩定,常見的基坑失穩、管涌等安全事故的發生多數都與圍護結構和內支撐有關。某地鐵車站設計采用明挖順作法施工,全長259.6m,寬18.9m,頂板覆土埋深約5.0m,明挖基坑開挖深度達18m,圍護結構采用φ1000@750鉆孔咬合灌注樁,插入比約為1∶0.8。該車站由于受房屋拆遷和交通疏解的影響不能全面開工,為確保工期不受影響,設臨時封堵墻(咬合樁墻)將車站分為東、西兩區,先進行東區基坑開挖和主體結構施工。在東區基坑開挖過程中先后兩次發生基坑內涌水涌砂現象,不同程度地對周邊環境和車站基坑安全造成了一定的影響,經過及時采取措施沒有造成較大損失和影響,通過對這個實例的分析總結,提出一些預防措施和技術對策。
0 引言
旋噴樁內插型鋼作為基坑圍護結構不僅止水性好而且構造簡單,型鋼的插入深度一般小于旋噴樁深度,施工速度快,型鋼可拔出進行回收重復使用,最重要的是施工機具可適應狹小空間作業,可避免管線等構筑物切改引起的費用,成本較低。
1.旋噴水泥土配合比的確定
用水泥作固化劑時,水泥與水反應生成水化生成物,再與粘土礦物反應,從而膠結了粘土顆粒形成強度較高的水泥土。需要對擬加固原狀軟土的含水量、滲透性、土質成分、粒徑、級配、有機質含量等進行調查分析和相應的室內試驗,再針對作相應的加固配比參數、施工工藝方式設計,從而使水泥土加固能發揮最大效用。結合擬加固土體的含水量進行具體分析,確定合理的漿液含水量。
2.入土深度的確定
旋噴樁內插型鋼工法由型鋼和旋噴水泥樁共同組成,需要確實兩部分入土深度:一是型鋼的入土深度,另一是旋噴樁的入土深度。型鋼的入土深度應根據墻體的內力、變形控制條件以及基坑抗隆起等的穩定性綜合分析確定;水泥土旋噴樁的入土深度主要依據水力條件確定。為了基坑施工結束后型鋼能順利回收,一般型鋼的入土深度比旋噴樁的入土深度小一些,經驗是500mm~1000mm。
1)型鋼入土深度的確定
型鋼的入土深度主要由基坑整體穩定性、抗隆起穩定性和抗傾覆穩定性綜合確定,H型鋼尚應滿足圍護墻內力、變形的計算要求及考慮地下結構施工完成后型鋼能順利拔出。根據工程經驗,基坑整體穩定性、抗隆起穩定性和抗滑移穩定性驗算中,往往基坑抗隆起穩定性常成為控制條件。因此,型鋼的入土深度 應重點考慮抗隆起穩定性驗算。
2)旋噴樁入土深度的確定
沿海軟土地區或者地下水位較高的地區,在基坑開挖過程中極易在滲流力的作用下產生土體的滲透破壞,即當地下水的向上滲流力大于上覆土的有效重度時,土粒會處于浮動狀態,產生滲流失穩現象。所以旋噴水泥土樁的入土深度 主要通過水力條件確定,包括防止管涌、防止底鼓和考慮降水對周圍環境的影響等三方面的內容一般可依據 條件初步確定旋噴水泥土樁入土深度,再綜合上述三個方面的水力條件加以校驗和調整。
3截面形式及組合剛度
1)截面形式的確定
旋噴樁內插型鋼擋墻截面形式基本上是單排型鋼布置方式,有時根據實際情況需要旋噴樁會做成雙排以進行防水,僅在其中一排內插型鋼起主要受力作用。工程上按型鋼在旋噴樁截面中的位置分為兩類形式:全位和半位,如圖1所示。
圖1 旋噴樁內插型鋼截面布置形式示意圖
“全位”截面形式即型鋼在旋噴樁中全截面布置,全面承擔荷載,具有結構對稱、整體剛度大、抗彎能力強等特點,但鋼材耗費量較大。按受力單元承擔荷載的大小,全位形式主要用于側壓較大且水泥土抗剪強度較低的情形,半位形式能較大限度的發揮水泥土的剛度貢獻,減少用鋼量。
“半位”截面形式將型鋼布置在旋噴樁受拉區,充分利用兩種材料的特性,即型鋼的抗拉性和水泥土的抗壓性,以提高樁墻的彎曲抗拉性能,同時水泥土部分參與抵抗變形的貢獻較大,受力較為合理。但這種組合形式缺乏實驗數據及理論分析,目前應用的較少。
旋噴樁內插型鋼擋墻截面的尺寸主要取決于其承載力和剛度。這種組合剛度的大小由兩種材料的截面布置決定。旋噴樁內插型鋼水泥土墻截面設計主要是確定墻體厚度、型鋼截面和型鋼間距。
值得說明的是,廖少明等曾對葷素咬合樁的抗彎性能進行了研究,認為在咬合樁設計的時候需要考慮素樁對咬合樁擋墻抗彎性能的貢獻。在旋噴樁內插型鋼圍護墻工作階段,素樁在未現裂縫的情況下,素樁承擔了相當比率的彎矩,其分擔作用明顯,設計時有必要考慮其作用。素樁的開裂情況是影響咬合樁截面抗彎剛度變化的主要原因。在葷素樁二者協調變形階段,素樁的存在加大了受壓區的面積,隨素樁開裂情況變化而不同的咬合樁臨界彎矩承載力也不同,素樁對整個圍護結構的提高有很大的作用。
旋噴樁內插型鋼工法所筑成的擋墻結構是由型鋼和水泥同組成,擋墻中的水泥土除了需滿足水力條件外,尚必須保證它有足夠的強度,特別是型鋼之間非加筋區部位的那部分水泥土。因為水泥土的抗拉強度很小,所以應避免水泥土處于彎曲應力狀態,這就要求型鋼間距不能過大,保證水泥土的強度由受剪,受壓控制。
2)組合剛度的計算
在擋墻正常工作狀態下,水泥土的剛度貢獻不能忽視,尤其顯著的是水泥土的附加剛度效果。因此,只考慮內插H型鋼的單獨承載,水泥土作為強度儲備的擋墻設計思想是保守的,不能達到優化設計的目的。
旋噴樁內插型鋼墻從受力特征角度可以分為三個工作階段:1)彈性共同作用階段。其特征主要表現為:水泥土開裂前,型鋼水泥土組合結構基本處于彈性工作狀態,組合剛度即為型鋼材和水泥土剛度之和;2)非線性共同作用階段。水泥土開裂初期,兩材料之間發生微量黏結滑移,組合結構的撓度增大,但組合結構的剛度下降速率較慢;3)型鋼單獨工作階段。隨著荷載的增加,水泥土開裂深度越來越大,新的裂縫不斷產生,組合結構撓度增長較快,水泥土的作用已不明顯,可以認為只有型鋼單獨起作用。
旋噴樁內插型鋼擋墻通過H型鋼和水泥土兩種材料的粘結作用工作,其受力變形機理相當復雜,尤其是型鋼需拔出時減摩劑的介入使二者的共同作用更為復雜。不同插入方式的組合梁所表現的水泥土剛度貢獻程度也有所差異,其中二插一形式最大,三插二次之,滿插最小,這與單根H型鋼周圍的水泥土體積多少有關,從而影響其對型鋼的約束作用。
4.型鋼抗拔驗算
旋噴樁內插型鋼中型鋼、水泥土、減摩劑三者之間的粘結、滑移關系非常復雜。一般認為:若不考慮減摩劑的影響,型鋼―水泥土間的粘結作用由三部分組成:水泥土中水泥膠體與型鋼表面的化學膠結力;若考慮型鋼回收,則可達到節約鋼材和有效降低工程成本的目的,而為確保型鋼的回收,旋噴樁內插型鋼工法設計時,需進行型鋼抗拔驗算。即從較完好地回收型鋼出發,求型鋼埋入旋噴水泥樁中的深度。
關鍵詞: 水平旋噴樁技術;優化施工;地鐵
Key words: construction technology of Horizontal Rotary Jet;optimizing construction;subway
中圖分類號:[U25] 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)04-0081-02
0 引言
水平旋噴樁施工技術在近年來的國內施工中得到了大量的應用,如在深圳地鐵大~科區間的運用,在北京地下熱力管線施工中的應用,都取得良好的效果。這是由于柱體的相互咬合,隧道將處于形成的旋噴拱棚的保護之下,這樣隧道內的土方開挖就能安全地通過含水砂層和軟弱松散土質,能較有效地控制地面沉降,確保管線、構筑物及道路交通安全。
但是水平旋噴樁也有其缺陷,如抗剪切能力弱等。本文通過實際施工過程中的經驗總結,提出優化的水平旋噴樁施工技術,并將其實際應用到青島地鐵某段中,取得了不錯的效果。
1 工程概況
保兒站~河西站區間隧道富水VI級圍巖起始里程為K15+838.35(河西站南端起點里程),左線終點里程K15+655,全長183.35米,右線終點里程K15+672.07,全長165.19米。左右線單洞單線平行布設,中心線間距13m,開挖高度6.64m、寬度6.34m,埋深8.15~13.1m,進洞后呈27‰下坡。隧道場內地質主要以人工填土層、粘土層、中~粗砂層、碎石土層、粗?;◢弾r、細粒花崗巖、構造巖組成。本段區間隧道主要穿越第四系砂層、粘土層及強~中風化巖層,其中第四系松散土層自穩能力差,尤其是飽和砂土、礫砂及碎石土地層易坍塌,發生突水。場區松散巖土類孔隙水,主要分布于剝蝕堆積斜坡及侵蝕堆積一級階地地貌單元。主要含水層砂土層、礫砂層及碎石土層,為第四系潛水~微承壓水。
在區間隧道的大跨線位置為隔水層,厚度約1.5米左右,隔水層以上為透水性非常好的中到粗砂層,也是地下水的主要賦存水層,有明水成股流出;隔水層以下為含泥較重的粗砂~礫砂~碎石土地層,水的滲透系數較小,但是存在明水滲流。由于旋噴樁的支護和阻擋作用,水基本為清水,未出現流沙。
2 水平旋噴樁原理及技術特點
2.1 原理 在施工時,采用鉆噴一體水平鉆機打設水平孔,鉆進至設計深度后,在緩慢旋轉撥出鉆桿的同時,通過高壓泵以25~35MPa的壓力,把配制好的漿液(一般為水泥漿)通過高壓管道和鉆桿,輸送至噴嘴,借助漿液沖出噴嘴時強大的沖擊力壓力和速度切削土層,使漿液與遭受切割和破壞的土體形成混合體;當鉆桿以恒定的自轉和外拔速度向外拔出時,使鉆成的水平孔周圍一定范圍內的土體與漿液充分攪拌、混合,形成直徑均勻的樁體。因為漿液已經與切割的地層形成較為均勻的混合樁體,漿液凝固后便形成具有一定強度的樁體(與被切割的地層有關,砂層強度可達到10Mpa)。
圖1為水平旋噴樁施工工藝流程圖。
2.2 技術特點
①強度高:漿液在超高壓和高速的情況沖出噴嘴,且鉆桿不停的在旋轉和外拔,使漿液與土體充分混合形成樁體,從而形成一種類似混凝土的固結體,沿隧道縱向很好的起到混凝土梁的作用。
②均勻性:漿液的噴出壓力是基本不變的,且鉆桿的自轉和外拔速度也是恒定的,因此可以確保成樁直徑的均勻性。
3 第一環旋噴樁施工方案
為確保隧道開挖安全,并控制地表沉降,采用止水帷幕水平旋噴樁作為施工方案,為了達到止水帷幕的作用,我們沿隧道開挖輪廓線形成一圈旋噴樁套拱。具體做法為:旋噴樁徑700mm,沿隧道環向布置間距為400mm,環向搭接300mm;在開挖掌子面布設斷面旋噴樁時,按照間距1×1m梅花型,根據沿縱向的深度不同,其樁徑采取差別樁徑:端頭樁徑達到1200mm,長度為3m,其他部位樁徑控制在400mm左右。這樣可以阻擋掌子面正前方來水,保證端頭能夠封閉;其他位置旋噴樁,僅起改良掌子面地層的作用。
考慮到每環旋噴樁的打設精度,每次施做長度控制在15m以內,施工完成后,開挖預留3m不施工,作為下一個注漿加固段的注漿巖盤。為了保證環向旋噴樁打設的精度,方便旋噴鉆機擺設,隧道開挖時,設置加大段,即每個旋噴加固段開始的前5m范圍內,隧道開挖時徑向擴挖30cm。
4 隧道水平旋噴樁施工方案優化
鑒于水平旋噴樁樁間咬合的效果不理想,但能夠很好的確保隧道開挖安全,控制地表及建筑物的沉降??紤]到本段隧道的地面環境復雜的事實,水平旋噴樁有非常明顯的控制沉降和防止隧道坍塌的優勢,為此制定了以“環向水平旋噴樁+砂層斷面注漿加固”為核心思想的施工方案,配合使用超前小導管注漿彌補旋噴樁不能咬合的缺陷,開挖后背后回填注漿及時跟進,增加洞外井點降水以改善洞內開挖人員的作業環境。
施工方案:
①水平旋噴樁沿隧道周邊的打設范圍為拱部+邊墻;根據第一環水平旋噴樁施工經驗,水平旋噴樁環向間距仍為400mm,旋噴樁徑為700mm,理論上環向搭接300mm;
②根據開挖情況,上臺階拱腳處為含水砂層和透水性差的含泥碎石層的結合,兩側拱腳每小時有接近20m3的滲水流出,水量較大,在開挖時容易形成空洞,存在施工風險,因此在拱腳地下水賦存區域,在外側增設五根樁,局部形成雙排咬合;
③為更好的控制沉降,在兩側拱腳處,沿隧道軸線方向各打設一根樁Φ700樁,作為拱架安裝基座,起到防沉降作用。
根據第一環經驗,再加上右線第二環超前支護水平旋噴樁是由我單位自己組織設備和人員施工,仍先打設15m,摸索經驗總結后,逐漸將打設長度加長至20m或25m。
為了使旋噴樁在隧道四周形成有效支護,沿徑向向隧道外側按照一定的角度打設旋噴樁,所以每段旋噴樁的前面3~5米大部分在開挖的過程中被破除,而后面3~5米則遠離了開挖輪廓線,除不能很好的控制超挖外,還可能存在樁間間距分離過大、不能形成支護套拱的現象,特采取水平旋噴樁循環搭接3m方式解決。
由于旋噴樁由隧道內向隧道外打設,為沿隧道徑向外插,角度不宜控制,目前采取水平和豎直兩個方向的角度進行控制,如圖2所示,根據設備實際情況,為減少旋噴樁的破除量,盡可能的靠近初支輪面;根據不同的樁長確定旋噴樁終鉆輪廓線,選擇合適的角度,保證被破除的部分旋噴樁能與上一循環相互搭接,使旋噴樁末端離開開挖輪廓線的距離盡可能小。利用樁的環向間距在起鉆點輪廓線上定出樁位,然后徑向在終鉆輪廓線上定出終鉆樁位,這樣可以分界出水平和豎直兩個方向的偏移尺寸x,y值,則水平角度α=x/L;豎直角度β=y/L,再減掉或者加上隧道本身縱坡或者平面角度。
施工時,由于角度難以控制,一般以鉆機長度為基準,根據水平及豎直的外插角度,計算出鉆機頭較鉆機尾的水平及豎直方向的偏移量來控制鉆機角度。鉆進過程中角度的控制目前僅靠鉆機固定牢固和鉆桿的剛度來保證。
剩余區間隧道由全斷面VI級圍巖逐漸過渡至中風化圍巖地層,部分區段為上軟下硬地層。而地下水主要賦存在VI級圍巖的中粗砂層、礫砂層及碎石土層中,為了保證止水效果,隨著開挖的不斷前進,要求旋噴樁縱向打入中風化層的深度不小于1.0m,區間隧道進入中風化地層斷面部分,水平旋噴樁可停止打設,即由隧道仰拱至拱頂,逐漸減少,直到全斷面進入巖層。
5 小結
止水帷幕水平旋噴樁作為新工藝、新技術,利用已自行開發成功“鉆噴一體機”及其全套配套設備,能夠確保成樁效果,但是不能形成止水帷幕,但在軟弱地層中的綜合效果優越于超前管棚和超前注漿,適用于下穿圍巖差等要求嚴格的暗挖工程。
作為新興的工藝和技術,水平旋噴樁有非常明顯的優勢和發展前景,但仍然有很多需要改進和提高的地方,歸納如下幾個方面:①目前水平旋噴樁鉆機設備仍處于開發階段,仍需要在使用過程中,總結經驗教訓,對設備進行不斷改進和優化,降低設備的故障率。②鑒于目前水平旋噴樁不能很好達到止水帷幕的效果,有必要根據不同的地層和條件,采取一些輔助措施彌補旋噴樁的不足,如樁間小導管或者超前注漿等措施。
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基坑滲漏是基坑止水帷幕施工中常見的一種施工缺陷,基坑止水帷幕無論采用深層攪拌樁,還是采用高壓旋噴樁,均存在此類問題,故有“十坑九漏”之說。天津市地處沿海地下水極為豐富,基坑開挖越深,止水帷幕承受的水壓越大,對基坑圍護止水方案設計、施工質量要求都很高?;訃o一旦出現滲漏,不僅影響地下室土建施工,而且還會給周邊環境造成破壞,引發管線變形破壞,道路、建(構)筑物坍塌等災難,危害性很大。根據止水帷幕滲漏情況,分析產生滲漏的原因,提出正確的治理措施,才能保證正常施工的進行。
天津市河西區某大型商業體,基坑開挖深度12.6米,基坑面積6.4萬平方米,圍護主體使用ф800灌注樁擋土,ф850雙排深層攪拌樁、SMW工法(攪拌樁ф850、H型鋼700×3000×130×24)止水,六道水平混凝土內支撐,由于一步土方開挖和帽梁施工對攪拌樁有輕微擾動,及排水溝處置不當?;娱_挖時發生滲漏,泥沙與水俱下。根據地質報告及周邊情況對滲漏進行了分析。
1 深基坑止水帷幕滲漏的原因
基坑圍護止水帷幕滲漏情況較復雜,必須對滲漏類型進行劃分,分別治理。通過多個基坑施工實踐,筆者認為根據滲漏深度位置的不同,可分為基坑開挖面以上滲漏(俗稱:明漏),和基坑開挖面以下滲漏(俗稱:暗漏)兩種情況;根據所用的材料不同,又可分為鋼筋混凝土縫隙滲漏和水泥土縫隙滲漏兩種。本工程基坑滲漏兩種情況都存在。
一般基坑滲漏有三種情況:
1.1 基坑底部有較大水壓力的滯水層
止水帷幕深度位于滯水層但又沒有完全將此層封閉,基坑開挖后等于地基卸載,土體中的壓力減少,坑底的大口井、工具柱樁、支護鋼筋混凝土灌注樁等薄弱部位均有可能產生管涌和流砂,處理不當還會造成坑底隆起,甚至危及周圍地下管線和建筑物的安全。
1.2 非地下潛水水源對止水帷幕的破壞
地下管道滲漏、距離河道較近、降雨過多造成土體含水量過大,土體顆粒懸浮流動,使圍護結構受主動土壓力增大,由此引發因圍護結構變形量過大造成止水帷幕斷裂,從而產生滲漏,如果水量過大,還有可能引發基坑工程事故。
1.3 其它破壞原因
隨著基坑開挖深度的不同,圍護結構所受的土水壓力也發生了一定的變化,一些未被發現的深層攪拌水泥加固土成墻質量問題逐漸的體現出來,如成墻時相鄰組之間相互沒咬合上或咬合量較小、斷漿后接縫不嚴或銜接量不夠、攪拌不均勻帶有雜物造成夾層或夾塊、水泥加固土受地質中土的活性以及特殊地質的影響固結不好或沒有固結等因素,均可造成止水帷幕滲漏。一般此種滲漏流量較小但夾帶泥沙較多,由于時空效應,基坑局部土體形成流沙,處理不及時基坑外土體會形成較大的空洞,危及基坑及周圍地下管線和建筑物的安全。
根基地勘報告本工程地下不存在有較大水壓力的滯水層,但隨著基坑的開挖地下管道的滲漏及周邊土體含水量大且地下水位較高,造成從基坑頂部向基坑內滲水的情況,形成明漏,同時由于水泥攪拌樁成樁質量的不理想,從基坑中間部位發生滲漏,且局部滲漏的情況比較嚴重,已經形成暗漏;但通過觀察,初期滲漏夾帶泥沙較多,后期滲漏為清水,沒有在地下形成較大空洞,沒有對造成較大影響。
2 滲漏的治理
基坑開挖面以上圍護結構堵漏時,由于采用的基坑圍護結構形式不一樣,所用的材料不同分為鋼筋混凝土縫隙滲漏和水泥土縫隙滲漏兩種,在堵漏施工時進行了分別治理。
2.1 鋼筋混凝土縫隙滲漏
基坑開挖面以上,以鋼筋混凝土材料為主體的圍護結構,充分利用鋼筋混凝土強度高、膠結性能良好的特性,進行堵漏。針對這類滲漏,我們采用的堵漏方案是:先疏后堵。即在滲漏處預埋導流水管,將滲漏出來的水疏導出去;然后在縫隙間使用瞬凝混凝土封堵,待混凝土達到一定強度后,最后封堵導流管。
2.1.1 堵漏材料
包括導流水管,瞬凝水泥,填充物。
2.1.2 堵漏施工工藝
堵漏工藝流程:
清除混凝土表面充填空洞安裝鋼筋網片固定導流管立模板拌制瞬凝混凝土封堵縫隙混凝土養護封堵導流管
(1)鑿除滲漏部位鋼筋混凝土縫隙表面的泥土和雜質,露出新鮮混凝土面。
(2)有時由于滲漏時間過長,縫隙中的泥沙已經流失,出現較大的空洞,可以使用舊棉絮或廢舊布料塞填空洞。舊棉絮及廢舊布料既可以阻止泥沙流失,又可以透水,也不像泥土那樣容易被水分散流失。
(3)如果縫隙空間較大,可將混凝土中的鋼筋鑿出,焊上鋼筋網片,或綁扎鐵絲網片,以固定混凝土。
(4)在縫隙中合適的位置安放固定導流水管,導流水管要深入縫隙一定長度,也要露出封堵混凝土一定長度。
(5)如果縫隙較大,應在縫隙外立模板,以防止混凝土流失。
(6)使用瞬凝水泥拌制混凝土,封堵縫隙。封堵時要保持導流水管暢通,并將導流水管固定在封堵混凝土的中間。
(7)混凝土養護數小時,達到一定強度后,即可封堵導流管。
2.1.3 可能存在的缺陷及其解決方案
當滲漏水壓力較大時,雖然滲漏點被堵住了,壓力水又可能從其他薄弱部位突破出來。出現這種情況,應對其他被壓力水突破的部位繼續堵漏,為了避免這種情況沒完沒了地重復發生,再次堵漏時可以不封堵導流管,這時應當在導流管入口處增加過濾材料,如安裝過濾網,過濾布等,以阻止地基土中流失過多的泥沙,形成新的空洞。
2.2 水泥土縫隙滲漏
基坑開挖面以上,以水泥土材料為主體的圍護結構(SMW工法),基坑開挖后,出現局部滲漏。由于水泥土的強度低、膠結性能差,使用上述瞬凝混凝土加導流管堵漏法,堵漏難度較大。為此,我們在實踐中探索出另一種疏堵結合的物理“膨脹材料堵漏法”,方法簡單易行,效果較好。
2.2.1 堵漏材料
包括吸水膨脹材料,材料袋等。
2.2.2 堵漏施工工藝
堵漏工藝流程:
修挖滲漏縫隙材料準備充填縫隙空洞頂撐膨脹材料膨脹材料吸水膨脹
(1)修挖滲漏縫隙,修挖時有意識地把滲漏點挖成“里大外小”的洞隙,便于安裝膨脹材料。
(2)根據經修挖的滲漏縫隙空間情況,把膨脹材料裝入材料袋,在材料袋定向膨脹方向用美工刀劃出幾道口子,以便膨脹材料吸水膨脹。
(3)安裝膨脹材料,膨脹材料要塞緊滲漏縫隙,不留空隙。
(4)膨脹材料需要數十分鐘,甚至數小時吸水后物理膨脹,充盈縫隙,達到堵塞縫隙,阻止流沙流泥。
2.2.3 可能存在的缺陷及其解決方案
使用膨脹材料對縫隙進行堵塞,堵住縫隙后還會有少量的清水滲漏。堵住這類滲漏縫隙后,雖然可以防止流沙、流泥,以及管涌的發生,緩解滲漏,減輕基坑圍護滲漏對周邊環境的影響,但這一措施的缺陷是不能完全止水。使用這種堵漏措施之后,如果水壓力明顯降低,可以使用上述先疏后堵的堵漏方案,徹底封閉滲漏點,達到徹底止水的目的。
3 結論
深基坑止水帷幕出現滲漏的原因較多,攪拌樁成樁質量是否良好是止水帷幕是否成功的關鍵之一,成墻時相鄰組之間相互沒咬合上或咬合量較小、斷漿后接縫不嚴或銜接量不夠、攪拌不均勻帶有雜物造成夾層或夾塊造成滲漏比較普遍,在施工過程中應采取多攪、加大漿量等措施保證工程質量。
在本工程兩種止水帷幕施工形式中,SMW工法成樁質量更好、滲漏較少、造價更低,并同樣易施工、進度快、施工無噪聲的特點,適用于同類深度的是基坑施工。