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高压旋喷桩作为止水帷幕的应用

2020-06-20 来源:二三四教育网
高压旋喷桩作为止水帷幕的应用 作者:卢长生 方四发 来源:武汉长江隧道工程市政建设集团项目部 站内搜索 按标题搜索站内搜索 日期: 2006-3-15 文章页数:[1] 关键词:长江隧道、高压旋喷、止水帷幕 一、工程概况 武汉长江隧道为武汉市重点工程,是武汉市重要的过江通道,位于武汉长江一、二桥之间。隧道江北起点为汉口大智路与铭新街的交叉口,江南终点为武昌友谊大道南侧规划中的 沙湖路。 本工程项目较多,有匝道、明挖暗埋隧道、暗挖隧道、盾构隧道,隧道总长3630米。 武汉长江隧道工程武昌LK5+304.6~LK5+480段为明挖暗埋段,基坑围护结构为Φ1200钻孔灌注桩,桩间距为1.2米;基坑坑底采用双联搅拌桩进行抽条加固,加固深度为基坑底以下3m,加固厚度为3m,加固宽度为3.0m;对于该场地地下水治理采用侧向帷幕结合深井降 水方法,深井降水采用Φ250深井管,井深30米。下面仅就对侧向帷幕作一个介绍。 侧向帷幕采用在钻孔灌注桩桩间施作Φ1300mm高压摆喷旋喷桩(半圆形),摆喷体角度180°,桩体之间咬合100mm,桩体强度qu≥2MPa。围护结构使用阶段不参与主体结构受力。 摆喷桩结构布置具体见下图。

二、地质情况及水文情况

1、工程地质

基坑开挖范围内的地层主要有人工填土层(地层代号①1、①2)、可塑粘土层(地层代号④1)、软塑

粉质粘土层(地层代号④2)、稍密粉土层(地层代号④3)、软塑粉质粘土层(地层代号④4)、淤泥质粉质粘土层(地层代号④5)、中密粉土层(地层代号④6)、中密粉细砂(地层代号⑤2)、密实粉砂层(地层代号⑤3)。场地地下水主要有上部滞水、潜水、承压水三种类型。上部滞水主要赋存于人工填土层及第四系粘性土层中,其水量较小;潜水主要赋存于长江河床下的粉细砂、中粗砂层中,与长江具有密切的水力联系;承压水主要赋存于长江两岸粉细砂、中粗砂层中。根据竖井降水井现场测试数据显示,现场地承压水

水位在地表下3.6米。

本段防水的重点在于④3粉土层,该土层夹在两层淤泥质粘土层之间,位于地面下11.5~12.0米左右,层厚50cm左右,由于该层为透水层,且在基坑开挖范围内,该层处理的好坏,直接关系到基坑日后开挖是

否漏水。

根据本段的地质情况,设计采用在桩间设置φ1300旋喷桩进行止水,旋喷桩深度达到基坑底2米,通

过桩间旋喷桩与灌注桩的咬合从而达到止水的效果。

2、地下水文情况

场地地下水主要有上部滞水、潜水、承压水三种类型。上部滞水主要赋存于人工填土层及第四系粘性土

层中,其水量较小;潜水主要赋存于长江河床下的粉细砂、中粗砂层中,与

长江具有密切的水力联系;承压水主要赋存于长江两岸粉细砂、中粗砂层中。根据场地所取

上部滞水、承压水的水质分析结果,场地地下水对混凝土及混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构有

弱腐蚀性。

场地上部滞水的水位埋深在0.5~2.80m之间(相当于标高20.7~23.90m)。场地承压水水头在5.90~

9.00m之间(相当于标高15.51~19.67m)。

三、旋喷桩工作原理

高压旋喷桩是利用工程钻机钻孔至要求深度后(或引孔旋喷一体机),利用高压旋喷台车把安有水平喷嘴的注浆管下到设计标高,利用高压设备使喷嘴以一定的压力把浆液喷射出去,高压射流冲击切割土体,使一定范围内的土体结构破坏,浆液与土体搅拌混合固化,随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱形桩体,凝固后便在土体中形成圆柱形状、有一定强度、相邻桩体相互咬合成一体的固结体,该工艺起到止水与土体加固

的作用。

四、施工工艺

1.桩孔测量定位

(1) 依据规划红线图,总平面图及桩位布置图等资料,测量放出控制点轴线,请业主及监理复测验收。

(2) 在不受施工影响的地方设置若干个永久性控制点及方向线,根据总平面布置图及桩位布置图建立测

量控制网。

(3) 用经纬仪及水准仪测量定位,并经二次检测确认无误后方可确定旋喷孔位,并在孔位之上做上明显

和稳定的标记。

2.钻孔施工

钻进成孔:先采用工程钻机引孔。

钻孔直径和深度:钻孔时,其引孔口径为Φ110mm~Φ130mm,终孔直径不小于Φ91mm。终孔深度为设

计要求深度以下500mm。

引孔钻进时,原则上采用清水钻进,若出现垮孔,采用优质膨润土作为制浆用主要材料,新制泥浆配合比拟为:水750L,粘土650kg,碳酸钠6~8kg,如采用双重管引孔旋喷一体机,则引孔由旋喷台车自身完

成。

施工时,分别建立泥浆系统与高喷水泥浆系统,防止串浆、混浆。

3.水泥浆液制备

(1)浆液和水泥材料:高喷灌浆采用32.5 普通硅酸盐水泥或复合水泥,浆液水灰比为1∶1~1.5∶1,

水泥掺量为18%,采用高速搅拌机搅拌,纯拌合时间不少于1 min,且应连续制浆。

(2)浆液搅拌及浆液质量控制:选用ZJ-400型高速搅拌机,进行浆液搅拌,由送浆工对浆液浓度、密

度、温度和时间等进行检测和记录,据此控制浆液质量。

4.高压旋喷灌浆施工

(1)地面试喷:钻孔验收、高喷台车就位并对准孔口后,为了直观检查高压系统的完好性以及是否能

够满足使用要求,首先应进行地面试喷。

(2)开喷:喷管先至指定深度后,拌制水泥浆液,即可供浆、供风、供水开喷。待各压力参数和流量

参数均达到要求,且孔口已返出浆液时,即可按既定的提升速度进行喷射灌浆。

(3)高喷灌浆保持全孔连续一次作业,作业中因拆卸喷射管而停顿后,重复高喷灌浆长度不小于0.3m。

(4)在高喷灌浆过程中,出现压力突降或骤增、孔口回浆浓度和回浆量异常,甚至不返浆等情况时,

查明原因后即使处理。

(5)当孔内出现严重漏浆,拟采取以下措施进行处理:

A.降低喷射管提升速度或停止提升;

B.降低喷水压力、流量进行原地灌浆;

C.喷射水流中掺加速凝剂;

D.加大浆液密度或灌浆水泥砂浆、水泥粘土浆;

E.向孔内冲填砂、土等堵漏材料。

(6)在高喷灌浆过程中,水泥用量根据现场土层情况确定,保证180~250kg/m(180度摆喷)。

(7)供浆正常情况下,孔口回浆密度变小、不能满足设计要求时,拟采取加大进浆密度或进浆量的措

施予以处理。

(8)装、卸喷射管时,采取措施密封、加快装卸动作以防止喷嘴堵塞。

(9)高喷灌浆结束后,充分利用孔口回浆或水泥浆液对已完成孔进行及时回灌,直至浆液面不下降为

止。

(10)施工中如实记录高压旋喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常情况及处理等。

五、质量保证措施

(1) 设备安装平稳对正,开孔前须严格检查桩位和开孔角度。施工时应控制好高喷桩的标高。

(2) 保持引孔泥浆性能,孔壁完整,不坍孔,确保高喷管顺利下至孔底。

(3) 高喷管下井前需在井口试验检查,防止喷嘴堵塞。

(4) 高喷管下至距孔底0.5m时,应先启动浆泵送浆,同时旋转下放,下至于孔底(开喷深度)后,再

启动高压泵和空压机,各项参数达到要求后方可提升,提升速度控制在8~15cm/min。

(5)高压旋喷作业时各压力参数如下:

三重管:

浆压:0.2~3 MPa

水压:20~30 MPa

气压:0.4~0.7 MPa

两重管:

浆压:20 MPa

气压:0.4~0.7 MPa

直径达到Φ1300mm的旋喷桩采用三重管,小于Φ1300mm的旋喷桩可采用双重管。

(6) 浆液配制必须严格按照配比均匀上料,经常检查测定浆液比重,并做好记录。

(7) 高喷作业中,必须注意观察水、气、浆(两重管为气、浆压)压力和流量达到设计要求,发现异常,

要立即停止提升,查明原因,及时处理。

(8) 分节拆卸高喷管时,动作要快,尽量缩短停机时间。

(9) 因故停机(卸管或处理故障)时,需将近高喷管下放至超过原高喷深度0.1~0.5 m处,重新开机

作业,以避免回灌体出现新层。

(10) 遇到较硬地层时应降低提升速度,高喷参数达不到要求孔段应进行复喷。

(11) 采用两序施工(间隔一个)防止串孔。

(12) 为确保回灌体强度,冒浆不得回收和利用。

(13) 遇漏水孔段,应停止提升,继续注浆,冒浆后再提升;漏失严重时应采取堵漏措施,并做好记录。

(14) 高喷作业时,各岗位要明确分工,统一指挥,协调一致。

(15) 高喷结束后,要立即清洗管路设施。

(16) 各种记录资料及时整理上报。

六、成本分析

七、实施效果

在旋喷桩止水帷幕实施后,在基坑的开挖过程中,发现桩间漏水点比较少,只在局部发现过漏水点,在发现的漏水点处通过注水玻璃双液浆的方式进行处理,能比较迅速的堵住漏水点,总体来说,效果比较好,

达到了预期效果。

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