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基坑止水帷幕施工方法

327 2021-09-02 13:34:00

概述

在确定深基坑工程围护体系时,应根据工程水文地质条件和环境条件,确认是否需采用止水帷幕。选择止水帷幕型式应结合工程水文地质条件、基坑围护结构型式、场地条件、施工条件等综合考虑。目前形成止水帷幕的工法主要有;高压喷射注浆法、深层搅拌法、压力灌浆法、射水成墙法、小径钻孔灌注法等。

各种形成止水帷幕工法的优缺点简介如下;

高压喷射注浆法成幕质量好,适用土层广,但成本较高。

深层搅拌法成本低.但只适用于软粘土地基,适用范围详见第 5 章有关部分介绍。压力灌浆适用地层较广,施工方便,但注浆法可控性差,形成完整的帷幕较难。注浆法常用于堵漏,采用化学浆液效果更好。

射水成墙形成简易地下连续墙止水帷幕。这种墙体适应地基变形能力差,当地基变形较大时,容易产生裂缝造成漏水。

小径钻孔灌注法形成止水帷幕。该法采用小的钻孔灌注桩去填补大的围护桩之间的空隙,形成止水帷幕,现有成功例子,但也有施工工艺不当造成漏水失败的例子。

当采用定喷或摆喷与围护桩共同形成止水帷幕暮时。也要注意止水帷幕对围护结构变形的适应性以及采取正确的施工工艺使形成的止水帷幕有较好的完整性。

在选用时应因地制宜,综合分析,选择合理的止水帷幕。 10.4.2 高压喷射注浆法 1.布孔形式及孔距堵水防渗最好按双排或三排布孔,采用旋喷形成帷幕。正三角形分布如图 10.4-1 所示,孔距应为0.866dn(do—旋喷桩直径)。也可采用摆喷、定喷形成止水帷幕。

2.若抗渗材料中掺入 2%~4%的水玻璃,其抗渗性能有明显提高。

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3.施工操作要求

高压喷射注浆法分单管法 、二重管法和三重管法。单管法喷射流为单一的高压水泥浆液喷射流。二重管法喷射流为高压浆液喷射流与其外部环绕的压缩空 气喷射流,组成为复合式高压喷射流。三重管法喷射流由高压水喷射流与其外部环绕的压缩空气组成,亦为复合式高压喷射流。待喷射流冲切土体形成较大空隙。再由同轴的注浆管注入压力为 2~ 5MPa 的浆液充填。三种方法采用不同的机械。高压喷射注浆法施工操作的要点如下;

(1)施工前要检查高压设备和管路系统,其压力和流量必须满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封圈必须良好。

(2)垂直施工时,钻孔的倾斜度一般不得大于1.5%。

(3)在插管和喷射过程中,要注意防止喷嘴被堵,在拆卸或安装注浆管时动作要快。水、气,浆的压力和流量必须符合设计值,否则要拔管清洗再重新进行插管和旋喷。使用双喷嘴时,若一个喷嘴被堵,则可采取复喷方法继续施工。

(4)喷射时,要做好压力、流量和冒浆量的量测工作,并按要求逐项记录,钻杆的旋转和提升必须连续不中断。

(5)深层喷射时,应先喷浆后旋转和提升,以防注浆管扭断。

(6)搅拌水泥时,水灰比要求按设计规定,不得随意更改,在喷浆过程中应防止水泥浆沉淀,使浓度降低。禁止使用受潮或过期的水泥。对立窑生产的水泥要加强监测,检验合格后,方能使用。

(7)施工完毕,立即拔出注浆管彻底清洗浆管和注浆泵。管内不得有残存水泥浆。

深层搅拌法

深层搅拌法分喷浆深层搅拌法和喷粉深层搅护拌法两种。形成止水帷幕常用喷浆深层搅拌法,较少使用喷粉深层搅拌法。喷浆深层搅拌法施工工艺流程见图 10.4-2。施工机械、施工工艺及施工参数、施工质量控制等详见第 5章第 6节介绍。

高压灌浆法 

1.特点

(1)该工法采用的施工设备体积小巧,适用于市区较狭小的施工场所。在施工中,钻孔和注浆可以交错作业,钻机和注浆泵等设备都能最大限度地发挥其工作效能,有利于提高工效。

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(2)分层注浆可以根据土层的不同层次和深度,按加固的不同要求区别对待,并且可以反复地进行注浆。

(3)配有高性能的专用液压注浆泵,注浆流量 0~50L/min 可以任意调节;注浆最高压力可以事先设定。

(4)配有压力、流量自动记录仪,能对注浆的过程进行监控,并且可将监测数据贮存,打印绘制图表。

(5)配有高性能的双头密封注浆芯管可以分别注入水泥浆液和化学浆液。 

2、施工顺序和工艺流程

(1)施工顺序见图 10.4-3;

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1)钻孔∶根据设计要求钻到一定深度,开孔直径一般为 φ91mm,垂直度偏差应小于 1%。

2)灌入封闭泥浆。当钻孔到设计深度后,向钻杆内灌人封闭泥浆。

3)插入塑料阀管到设计深度。阀管下端部有管塞,管中应逐段加入清水,以增加重量,减少弯曲。

4)待封闭泥浆凝固后,在塑料阀管中插人双向密封注浆芯管进行注浆。 

5)注浆完毕用清水冲洗塑料阀管中的残留浆液,以利于下次重复注浆。

(2)工艺流程见图 10.4-4。

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1)按设计配方用 SM200-1 外循环高速拌浆机拌和浆液。

2)将配制好的浆液送入 SS-400搅拌式贮浆桶,在进入口应用过滤筛网,以保证浆液中无大颗粒,当桶内贮满浆后可以开始注浆。

3)启动注浆泵,浆液从泵中压出经自动记录仪,再进入注浆芯管,浆液冲破塑料阀管外的橡胶套和封闭泥浆层后进入被加固土体。

4)当注化学浆时,应在注浆前预先用手掀泵将清水压入 RBH橡胶膨胀管,待膨胀管胀开后再注入浆液。

3.材料要求

注浆用单液浆液,以水泥为主,适当配入部分粉煤灰和外加剂;双液浆液以水泥和水玻璃为主体,适当调配而成。

(1)注浆用水应是可饮用的河水、井水及其它清洁水,含有油脂、糖类、酸性大的沼泽水、海水和工业生活废水不应采用。

(2)注浆所用的水泥宜采用普通硅酸盐水泥,水泥标号官为 425 号,水泥应保持新鲜一般不得超过出厂日期三个月,受潮结块不得使用,水泥的各项指标应符合现行国家标准。并附有出厂试验单,矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥不宜用于注浆。

(3)在满足强度要求的前提下,可增加粉煤灰,部分地替代水泥,掺入量应通过试验确定。

(4)为了改善浆液性能,应在浆液拌制好时加入如下外加剂;

加速浆体凝结的水玻璃,掺量一般为水泥量的 3%左右。提高浆液扩散能力和可灌性的 KA-1,掺量一般为水泥量的 0.3%~0.5%。

提高浆液均匀性和稳定性,防 止固体颗粒分离和沉淀的膨润土。其掺量不宜大于水泥用量的 5%。

4.施工要点

(1)注浆时至少应设置三排注浆孔,注浆液应选用水玻璃或水玻璃与水泥的混合液,注浆孔间距可按 1~1.5m 范围设计。

(2)用作充填空隙的注浆液可选用水泥为主剂的悬浊液,注浆孔间距可按 1~2m 范围设计。

(3)选定浆液及其配合比设计,必须考虑注浆目的,地质、地基的空隙大小及地下水的状态等,在满足所需目的的范围内选定最佳者。

(4)注浆钻孔原则上采用旋转式机械为宜,注浆孔标明有设计角度时,应预先使用倾斜尺之类的装置小心调节好,在这种情况下,机械必须用足够的锚栓等特别牢固地固定。

(5)为了保证注浆液分层效果,必须注入封闭泥浆,若需要在同一层土体内分别注入水泥类浆液和化学类浆液时,一般应先注入水泥浆液。

(6)塑料单向阀管每一节均应作检查,要求管口平整无收缩,内壁光滑,事先将每 6 节塑料管对接成 2m 长度,每一节螺纹必须旋紧。

(7)注浆芯管的聚氨酯密封圈使用前进行检查,应无残缺和大量气泡现象,上部密封圈裙边向下,下部密封圈裙边向上,而且应抹上黄油。

(8)所有注浆管接头螺纹均应保护有充足的油脂,这样既可保证丝牙寿命,又可避免浆液凝固在丝牙上,造成拆装困难。

 射水地下成墙施工方法 

1.特点

射水地下成墙法分两种,一种用素混凝土,另一种是钢筋混凝土。后一种详见地下连续墙一章。建墙深度∶30m 内选用;

墙体厚度;0.2~0.5m 之间选用;墙体垂直度∶1/300左右;

墙体接缝质量;接缝平直,连接牢固;

墙体使用材料,可选用各级强度等级和抗渗等级的素混凝土,也可选用其它防渗材料。

2.工艺原理

本法施工工艺主要由成槽工艺和浇筑工艺两部分组成。

成槽工艺是应用一种设有高压射水机构和刀刃的成形器(图 10.4-5)建造槽孔。工作时,送入大量高压水,通过喷射器形成大射流,破碎土层,冲成槽孔,再由成形器下口刀刃修整孔壁,使其平整规则。自上而下造孔。直至预定深度,则可形成一个规则的矩形的槽孔。此亦称造孔过程。

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浇筑工艺是在已建槽孔中进行混凝土浇筑,把一组混凝土灌注导管下至预定深度,将按设计配制好的流态混凝十通过导管加压灌注到槽底.使管内水排清.将槽底沉淀残土冲起使混凝土直接浇筑在槽底上。其后连续灌注混凝土,并保持导管下口掩坦在混凝土面下 2m左右,自下而上浇筑直至预定高度(图 10.4-6),待其凝固后,即成一块形体规则的混凝土墙体。此即为水下混凝土浇筑过程。

本法采用间隔浇筑的方法,即先浇筑单号墙体,待其初凝后,再浇筑双号墙体,墙之间采用直线对接式或直线喷接式("直线对接式"是应用端面为平面的成形器造孔),并由成形器中侧向清洗装置对连接面进行处理,保证连接面清洁和结合牢固见图 10.4-7 所示。

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3)连接面处理,在建造双号槽孔时,检套侧向清洗喷嘴和清洗钢刷性能,在符合要求时施工。以保证结合面清洁和连接牢固。

小径钻孔灌注桩成幕施工方法

1.特点

(1)适用于已有桩排或桩锚支护体系,用此法成桩填充支护桩桩间空隙,形成相互咬合的、连续的混凝土竖向帷唯幕。

(2)在狭窄场地的填土、粘性土、砂土地层应用此法效果更好。

(3)在 支 护 桩 桩 径 为 800 ~ 1200mm 或更大的情况下,其间填隙的止水素混凝土所采用的小径钻孔灌孔桩桩径一般为 120~150mm,最大不超过 250mm,采用XU-100 型回转钻机成孔,素混凝土水下浇注的方法成幕既简便,又快捷,费用又较省(图 10.4-9)。

2.施工工艺

(1)施工顺序

1)在支护桩一侧的桩间隙,选定适当位置,安装钻机后。根据设计的口径和深度钻进成孔,钻进时。需注意支护桩(一般为钻孔灌注桩)成桩时的超径或减径,地层特点等情况选用钻头类型和规格。

2)钻孔到达预计深度后,即进行孔内换浆到适当浓度并提出钻杆。

3)安装水下浇灌输送混凝土的导管、漏斗等装置至设计的位置。

4)向漏斗内输入搅拌好的按设计要求配料混凝土,并慢慢地提出导管直至混凝土填满钻孔。

(2)注意事项

1)由于钻孔 口径较小,故混凝土配料所用的碎石,宜以直径为 10~20mm.质站坚硬未夹风化物的石英砂岩或石灰岩为好。

2)为使后浇灌小径素混凝土桩与支护桩壁能紧密贴合,除小径桩的位置要正确选择外,在成孔达要求深度提钻前应用全泵量反复冲洗钻孔孔壁。

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3)在上提浇灌导管时,要注意漏斗内混凝土下漏情况,并测量孔内混凝土面的上升情况,确保导管端部埋人孔内混凝土的深度不小于 50cm。

止水帷幕施工应注意的问题

止水帷兼能否达到预期的目的。只能在基坑开挖施工中直观检测。如帷群存在缺陷,将对基坑开挖的质量和速度造成较大的影响。止水帷幕施工应重点抓好四个环节。

1.抓帷幕施工质量

(1)严格按规定的配合比保证材质;

(2)严格按设计的孔距、孔深、垂直度、搭接长度、复喷(复搅复灌)的规定,保证帷幕体密实。

2.检验手段

(1)抽心检查,重点在搭接部位 、帷幕底部、水平帷幕与竖向帷幕的连接部;

(2)全部抽心取样钻孔,需按原材料配比及时回填。

3.帷幕施工必须采取信息施工法,进行严密的监测,及时反馈信息,对水量、水位、帷幕体的变形等持续观测。必要时需在帷幕体内侧设水位观测孔,定期测量承压水头变化,指导渗流排水作业。

4.应急应变措施到位

(1)对水泥土体帷幕,应准备灌浆措施备用;

(2)基坑侧壁渗漏时,视水量大小用插管导流,草袋堆砌或混凝土封堵;

(3)坑底涌水时,采用速凝灌浆,加井埋管减压。