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旋噴樁墻與二重管無收縮漿液注漿施工技術

詳細

《此文章摘錄自北京市城德建設工程有限公司技術交流版塊》

北京城市鐵路14標段區間隧道通過建(構)筑物底的加固

崔志杰1 惠麗萍1 王志德2 曾湘德2 王榮權
(1.
北京市城建設計研究院,北京 100037)
(2.
北京市城德建設工程有限公司,北京 100029)

 :文章介紹了北京城市鐵路14標段區間隧道右線通過建材大廈東側拱形門頭和空調冷卻塔地下時,采用旋噴樁墻和二重管無收縮漿液注漿施工技術,保證了建(構)筑物的安全,保證了工期。

關鍵詞:旋噴樁;防滲;二重管;注漿;加固;安全

工程概況

北京城市鐵路14標段里程K39 + 302.59 ~ K39 + 482.817區間隧道段在建材大廈主樓東側的地下通過,其右線隧道穿過大廈東門廳拱形門頭和空調冷卻塔的基礎下面。采用淺埋暗挖方法施工,平面位置見圖1。隧道結構為雙連拱斷面,中洞法施工,即先施作中洞,再施作左右邊洞,最后形成雙連拱斷面。由于此段地層回填土較厚,且土質較松散,因此施作中洞時造成建材大廈東門廳拱形門頭和空調冷卻塔不均勻下沉,下沉量為4 mm ~14mm,造成了為了門頭和冷卻塔基礎的局部傾斜。為保障建(構)筑物的安全和正常使用,進行了綜合保護和土層加固處理。


該工程綜合保護和土層加固處理的范圍及工藝和技術為:

a .對建材大廈主樓的保護,即在主樓和區間隧道之間施作擋土防滲墻,避免因隧道開挖施工造成大樓基礎地基土流失而影響大廈的安全。擋土防滲墻采用高壓旋噴注漿工法。

b .大廈東門廳拱形門頭鋼拱腳基座及側墻條形基礎地基加固頂升,使已下沉的拱形門頭抬高,滿足規范要求。同時對地基加固,以保證區間隧道開挖貫通時基礎的穩定。地基加固及頂升采用二重管無收縮漿液注漿施工技術

c.冷卻塔的基礎地基加固及頂升,采用二重管無收縮漿液注漿施工技術。

場地工程地質、水文地質條件

該場地地層由人工堆積層和第四紀沉積層組成,現分述如下:

2.1人工堆積層:(本場區填土的最大厚度為7.0 m)

素填土①層:主要為粘質粉土和粉質粘土,暗褐黃色~黃褐色,可塑~軟塑,夾薄層砂卵石填土,含少量灰渣及腐植物;

雜填土①1層:雜色,松散,主要成分為磚塊、灰渣、碎石、建筑垃圾,局部為殘留水泥路面。

2 . 2 第四紀沉積層:

粘質粉土、粉質粘土③層:褐黃色~黃褐色,濕~飽和,可塑~硬塑,含云母、氧化鐵等;
   
重粉質粘土③1層:褐黃色~棕黃色,濕,可塑,呈透鏡體分布,含氧化鐵;
   
砂質粉土③2層:褐黃色~黃褐色,飽和,硬塑,呈透鏡體分布,含氧化鐵及少量砂粒;
粉細砂③5層:褐黃色,密實,飽和;該層層底標高為25.99 ~28.37 m。

2.3 地下水:

上層滯水:實測水位標高為35.65 ~38.59 m,水位埋深為2.5 ~6.35 m,賦存于雜填土①1層、素填土①層、粘質粉土、粉質粘土③層,主要補給來源為大氣降水。
潛水:實測水位標高為37.29 ~35.04 m,水位埋深2.98 ~7.54 m,賦存于粉細砂③5層。

高壓旋噴擋土防滲樁墻設計和施工

3.1設計

沿建材大廈全長,即里程K39 + 302.59~K39 + 482.817段,在大廈與城鐵區間隧道之間施作擋土防滲墻,墻長約157.6 m.。采用雙排高壓旋噴咬合樁構成墻。樁徑φ500 mm,樁頂標高37.000 m,樁端標高29.000 m,旋噴樁長8.0 m,樁間距450 mm,排間距346 mm,呈梅花形排列,設計總樁數638根,形成寬0.89 m,高8.0 m, 157.6 m的擋土防滲樁墻根據地下市政管線分布情況,樁墻位置最終確定在污水溝與熱力管線之間,考慮地下市政管線的具體情況,樁墻位置可略作調整,但必須連續,不得中斷。見圖2。



3.2 施工

(1)主要設備
該工程共投入兩臺套旋噴設備,主要機械設備見表1。


(2)施工工藝及主要技術參數

采用二重管高壓旋噴工藝,選用PO32 .5普通硅酸鹽水泥,根據現場試噴實驗后決定主要有效參數:

高壓水:壓力P = 20 Mpa ~ 25 Mpa, 水量Q =60 L/ min ~70 L/ min。

壓縮空氣:壓力P = 0.5Mpa ~ 0.7 Mpa,風量Q =0.8 m3 / min ~1.0 m3 / min;

漿液:壓力P = 0.5Mpa ~ 0.7 Mpa;漿液比重 1.65 ~ 1.67。
提升速度:15 cm / min ~20 cm/ min。
旋轉速度:16r / min 。

(3)施工工藝

流程圖(見圖3)


 施工順序

a .定位放線

按設計要求放線定孔位,反復量測孔距,誤差不大于5cm,并準確測量孔口地面高程。應經甲方、設計、監理多方核驗認可。

b .鉆孔 

采用XXY-100型鉆機鉆進,泥漿護壁。鉆進過程中,須隨時注意觀察鉆機的工作情況,鉆孔垂直度偏差控制在0.5 % 范圍內。

c.下噴射管
  將高噴臺車移至孔口,先進行地面試噴以調整噴射壓力。為防止水嘴和氣嘴堵塞,下管前可用膠布包扎。下噴射管至設計噴射深度。

d.制漿
  按設計要求制備漿液,并準確測量漿液比重。高噴灌漿采用PO 32.5普通硅酸鹽水泥。根據地層條件,可以利用回漿與水泥料混合拌制水泥漿液,根據灰漿漿液比重適當調整水泥加入量。漿液比重控制在1.65~1.67。

e.噴射提升
  噴射管下至設計深度,開始送入符合要求的水、氣、漿。待漿液冒出孔口后,即按設計的提升速度、旋轉速度,自下而上開始噴射、旋轉、提升,到設計的終噴高度停噴,并提出噴射管。

f.回灌

噴射灌漿結束后,應利用水泥漿進行回灌,直到孔內漿液面不下沉為止。

g.沖洗

噴射結束后,應及時將管道沖洗干凈,以防堵塞。

(4)高壓旋噴擋土防滲樁墻注漿孔位布置(見圖4)


(5)特殊情況處理

孔口不返漿時,查明原因停止提升噴射管,通過停噴、靜噴、或加大漿液稠度,多次反復直至返漿。因停電、機械事故而停噴繼續開噴時,應將噴射管下插50 cm,以保證樁墻的連續性。

(6)完成工作量
  
施工期間,實施兩機組同時作業。其中,1#機組成樁299根,2#機組成樁339根,總成樁638根。累計完成旋噴樁5104延米,上部引孔空鉆孔累計4083延米。水泥用量為1914 t,泥漿外運9856 m3。

3.3工程質量評述

將先期施作的旋噴樁頂作至地表,作為質量檢查試驗樁。從開挖情況看,旋噴樁樁徑為600 mm ~700mm。兩排旋噴樁構成的擋土止水墻厚為950 mm ~1050 mm。由于墻身為水泥與土混合的固結體,其強度和密實性比原土有較大提高,能滿足擋土防滲保護建(構)筑物的要求。

二重管無收縮漿液注漿加固設計和施工

4.1設計

(1)拱形門頭基礎地基加固及基礎頂升(見圖片1)

拱形門頭基礎地基加固范圍為:南、北兩側上頂寬4.3 m ,下底寬6.5m ,深6.5 m,長13.0 m。東側上頂寬1.5 m,下底寬3.5 m ,深4.5 m,長24.7 m,見圖5、圖?;A頂升允許傾斜度 ,區間隧道開挖貫通時,基礎沉降控制在5 mm以內。



(2)空調冷卻塔基礎地基加固和頂升(見圖片2)

空調冷卻塔基礎地基加固范圍為:每側寬出基礎邊線0.5 m,即寬5.7 m,長33.5 m,深3.5 m,見圖7。加固后的地基應滿足地下區間隧道開挖通過時,變形控制在規范允許范圍。



4.2施工工藝的選擇

該工程主要以改變土層的密實度、滲透性及抗壓強度為目的,使基礎下土層增加粘結性及抗壓強度,從而穩固地基和基礎,保護建(構)筑物。同時,采用二重管無收縮雙液垂直與傾斜回抽注漿相結合的施工工藝,通過注漿方向、注漿壓力、注漿量的控制,實施動態注漿,即根據建(構)筑物不均勻下沉的具體情況和區間隧道開挖時建(構)筑物的地基變形情況,調整注漿參數,達到頂升已沉降的基礎,控制其沉降量及沉降差的目的。該工藝采用兩種漿液(A液和BC液),漿液無收縮,對土層有較強的滲透作用和固結作用。施作時采用電子監控手段,可根據需要定壓、定向、定量施作,亦可以調節凝結時間。經過幾年的工程實踐,積累了成功的施工經驗。目前,此工藝已成為先進的、成熟的工藝。

2   雙重管無收縮雙液注漿主要設備

序號

設備名稱

型號

功率(kw)

數量

用途

1

鉆機

ZJ1500/2000

15

6

鉆孔

2

雙液注漿泵

SYB-60/5

7.5

6

注漿

3

立式雙層攪拌器

SJB-300*2

3

2

攪拌灰漿

4

電焊機

30

1

電焊

4.3施工

(1)施工主要設備

該工程施工共投入六臺套注漿設備,主要機械設備見表2。

(2)注漿材料

注漿材料特性:對地下水而言,不易溶解;對不同地層,凝結時間可調節;對含砂層能控制滲透距離。

 注漿材料配比:

      A  液:水:水玻璃 = 0.65 : 1

 液:水:水泥: H : C

= 1:0.44:0.0168:0.0032

(3)注漿加固施工工序

鉆注漿孔 —→ 注入漿液 —→ 每一注漿孔完成后、拔出注漿管、封堵注漿孔 —→ 進入下一注漿孔施工。

(4)注漿壓力
  
綜合考慮注漿目的和結構所能承受的壓力,施工時注漿壓力一般控制在0.3 Mpa ~ 0.6 Mpa。

4.4 注漿孔布置


(1)東側門廳拱形門頭基礎地基加固注漿孔布置見圖8,注漿孔縱向間距1.0 m ~1.2 m??孜徊贾帽荛_市政管道。
  注漿順序為先垂直后斜向。垂直孔注漿后首先在基礎周圍形成帷幕,防止斜孔注漿時漿液外泄,保證注漿范圍和質量。
(2)
空調冷卻塔基礎地基加固注漿孔布置見圖9??孜徊贾帽荛_市政管道。

4.5 注漿施工監測及結果

鑒于該工程注漿處理的特殊性,根據施工進度對在施段跟綜監測,對注漿技術參數隨時進行調控。

先期注漿施工的東側門廳拱形門頭,共布設觀測點14個。200215日施工進場開始監測,觀測數據顯示,除控制其下沉外,截止到215日,門廳拱形門頭整體平均抬高16 mm,最大值為21.7 mm、最小值為2.7 mm。各觀測點均高于初始值,注漿抬高效果明顯。冷卻塔共布設觀測點13個,整體抬高明顯,最大抬高值為31.3 mm、最小抬高值為1.5 mm,僅有一個點未抬起,但也滿足設計提出–5 mm的要求。

區間隧道開挖貫通時進行了沉降觀測,觀測結果見表,觀測點布置見圖10。



4.6完成工作量及工期

施工期間,共完成注漿孔218根,合1526延米;共耗水泥250 t,水玻璃877 t??偣て跒?span>48 d。

綜合施工質量評價

該工程是通過注漿工藝對淺埋暗挖地下隧道施工通過較弱地層綜合處理的一個典范。即采用咬合旋噴樁在隧道與建筑物基礎間形成擋土防滲墻,以解決因施工擾動引起建(構)筑物地基土松散、流失危及安全。又采用二重管無收縮雙液注漿,實現較大基礎的加固、穩定和頂升糾偏等。同樣是注漿施工,由于其施工工藝的不同,注漿材料的不同,施工技術參數的不同,產生了對地基土不同作用,達到了不同的綜合處理和地基加固的目的。

旋噴樁施工的擋土防滲墻和二重管無收縮雙液注漿施工的地基加固,都極好地滿足了設計要求,達到了預期的目的。建材大廈及其東門廳拱形門頭、空調冷卻塔得以保護。該段區間隧道于2002225日順利貫通。

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