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岩土研究院

32米深基坑单管高压旋喷桩止水帷幕施工技术讲解

379 2020-10-20 17:36:49

1、工程概况

某市政道路隧道工程,采用下沉式方案,隧道为双向4车道,断面全宽为27.84m。该基坑的闭口段深度为11.2m,泵房处深度为15.4m,整段基坑最大深度达到了32.4m。场地的地下水主要是第四系孔隙潜水和基岩裂隙水,第四系孔隙水主要存在于填筑土层及冲洪积砂层中,水量较丰富;基岩裂隙水较贫乏。场地地下水主要补给为大气降水补给,地下水埋深0.6~4.2m。地下水对混凝土结构具弱腐蚀性,对混凝土中的钢筋无腐蚀性。根据地质资料显示,K2+281.9~K2+991.9段预测坑道涌水量为377.61m3/d。

为此,经专家研究决定,隧道支护采用高压旋喷桩桩间止水,对于局部或隧道底板渗水,可采用集水坑抽水排放。


2、高压旋喷桩施工

隧道钻孔桩基坑止水帷幕采用Φ800mm单管高压旋喷桩桩间止水,与钻孔灌注桩咬合15cm,水泥采用42.5级,每米水泥用量为150kg;单管高压旋喷止水桩要求穿越透水层进入不透水层1m以上,若基底为淤泥质土,则止水桩应穿透淤泥质土至少1m。

本工程高压旋喷止水桩6252.8m,主要用于防水防渗及增强基坑边坡稳定性。旋喷桩设计桩径为Φ800mm,间距为600mm、桩间搭接200mm,每排孔应按三序孔跳孔施工并保证桩的连续搭接。摆喷桩为对桩间缝喷射,间距为钻孔桩的间距。

2.1 施工工艺
  施工工艺流程:喷钻机就位→钻杆下至导孔底部→开启压缩空气→开启高压水泵→开启浆泵→旋转提升至桩顶标高→关闭气、水、浆→成桩完毕、移动钻机到下一桩位。


2.2 主要施工技术
  2.2.1定位
  桩机需要平稳、平正,桩机的垂直度需要控制在1%以内,可以采用线锤对龙门立柱进行垂直定位观测。
  2.2.2钻孔
  钻孔采用XY-1型地质钻机,金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。如遇漏浆情况可采用泥浆固壁,根据不同地层采用不同浓度的泥浆。钻孔孔径不小于Φ130mm,孔位偏差不大于5cm,孔底偏斜率不大于1%。将钻机对准孔位木桩,调平钻机,再次校正孔位,准确校正钻机立轴垂直度后方可开钻。钻进过程中必须勤于检查钻孔孔斜率是否满足精度要求;控制固壁泥浆流量、压力及回次进尺以正常钻进,并详细记录孔内情况,如换层、遇块石、漏浆等。
  2.2.3浆液制备
  采用P042.5级普通硅酸盐水泥,水泥应新鲜无结块,通过0.08mm方孔筛的筛余量≤5%,每批次进场水泥必须具有产品合格证和出厂检验报告,进场后按规定进行抽检。制浆用水必须清洁无污染,符合拌制水工砼的要求。制备水泥浆液时,按照浆液配比:水:水泥=1.42:1准确称量,严格控制水泥浆液比重。水泥浆采用高速搅浆机制浆,搅拌时间不小于30s,水泥浆拌好后必须过筛放入储浆桶,防止杂物进入浆管堵塞喷咀。为使水泥浆不发生离析,储浆桶内设慢速搅拌装置,且水泥浆液存放不超过4h,否则作为废浆处理。
  2.2.4高喷作业
  ①高喷台车就位:高喷管下入前,校正高喷台车水平及高喷管垂直,使高喷管与钻孔孔向一致,确保高喷成墙的倾斜偏差在1/150以内。
  ②下喷射管:检查高压泥浆泵、空压机运行良好,检查高压输浆管、供风管畅通及完好,准备就绪后下入喷浆管。为防止下管过程中堵塞喷嘴,可将喷嘴包扎或低压力送浆下管。
  ③喷射提升:高喷管下至设计深度后,输入水泥浆液和压缩空气,待浆压和风压升至设计规定值并孔口返浆后,按设计提升速度、旋转速度及摆动角度旋转摆动提升喷管,进行喷浆作业,直至达到孔口孔口返浆率20%~30%以此判别成墙强度。在接卸管时,速度要快,以防止埋管。
  ④回灌:喷浆结束后,如遇到孔口浆面下沉,应进行回填灌浆,可利用相隔孔喷灌作业返浆,直到浆面不再下沉为止,以确保高喷防渗墙形
  成后达到墙顶高程。每个喷浆孔喷浆完毕后,移开喷浆管,用清水把泥
  浆泵和管路内的残留浆液全部排出,冲洗干净。
  ⑤复喷处理:施工过程中,因机械故障、孔内事故、卸接管等原因中断,恢复喷射时均须进行复喷,复喷搭接长度不小于0.5m。
  ⑥记录:施工过程中钻孔、旋喷灌浆的各道工序应详细、及时、准确记录,所有记录需按要求使用统一表格。


2.3 高喷灌浆施工参数(见表1)

高喷灌浆施工参数表

3、施工中出现的问题及控制要点
  3.1、旋喷桩施工过程中如果遇到了阻力,无法继续进行下插时,可以采用上下窜动注浆管的方法,并将管口插入到设计深度位置,如果不能做到,则直接跳过此桩,跳喷下一根桩,此桩位需要进行重新成孔。
  3.2、高压喷射注浆过程中如果出现了压力突然下降、上升,或者大量冒浆等不正常的现象,需要及时查明原因并采取相应的措施,处理完故障后再进行接桩时,需要将停喷点下移1.0m处后再进行重新的喷射接桩作业。
  3.3、在喷射过程中,如果出现了堵塞喷嘴现象,需要及时的更换钻头。此外,在完成一根桩的施工后需要及时的清洗注浆管,保证管内的不得残存水泥浆。
  3.4、为了有效防止浆液凝固收缩过快影响到桩顶的质量,可以采用超高喷射的办法,喷射高度高出桩顶标高0.6m左右。


4、综合效果分析
  4.1、施工质量效果
  对基坑进行开挖后,我们发下旋喷桩和灌注桩接合的非常紧密,两者相互搭接(图1),有效防止了外侧水进入基坑基。此外,对于基坑内的水采用了降水井方法降低了地下水位,保证了后期挖土工序的顺利进行。工程完全达到了预期的止水效果。

土方开挖后观察效果

在本工程中灌注桩和高压旋喷桩的施工对于周围土体的扰动非常小,对外围水起到了截止作用。基坑开挖之后,我们对基坑的进行了全面的沉降观测,根据现在采集的监测数据,基坑最大的侧向位移为17.5mm,沉降最大位移为23.5mm,这充分说明基坑的开挖过程对周围土体的影响非常小。由此可见,高压旋喷桩+灌注桩的施工方法保证了施工质量。
  4.2、效益分析

高压旋喷桩加灌注桩施工减少了施工作业面积,有效保证了基坑的止水效果。此外,工程可以多个钻机同时作业,操作人员较少,节约了人工成本,缩短了工期,保证了施工安全。总之,取得了良好的社会和经济效益。