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岩土研究院

帷幕体的形成方法

322 2021-10-11 13:52:10

设置止水帷幕的方法很多,每种方法都有它的适用性与局限性。 目前使用效果较好的主要是高压喷射注浆法、深层搅拌法。以下就各种方法的适用条件分别加以讨论,至于各种方法的施工技术问题则在第10章中讨论。

1.高压喷射注浆法

适用于砂类土、粉土、黄土及粘土等土层;对于含有较多的大粒径块石的卵砾石层以及含有大量有机质的腐植土,效果较差。

高压喷射注浆法的水泥浆液在 10~20MPa甚至更大的压力下,不仅能切割破碎并楔入土层,而且对于混凝土围护桩,也能将其表面混凝土冲刷剥离洁净,使水泥浆与桩紧密粘结,因此用之填补围护桩之间的间隙,止水效果良好。此法按喷管结构有单管喷射水泥浆,二重管喷射浆液与空气,三重管喷射水、空气与浆液之分。单管法加固直径为400~600mm,三重管法可达 800~2000mm。此外按钻杆运动方式此法又有旋喷、定喷与摆喷之分。如果喷射时钻杆一边旋转,一边提升则可形成圆柱状的加固体,称为旋喷。如果钻杆不旋转只提升,则喷射方向是固定的,称为定向喷射,简称定喷。定喷的加固体成"片状",各片状加固体纵向连接可形成薄壁状止水帷幕。它可以与围护桩结合,也可以自成止水体系。还有一种是"摆喷",即钻杆只在一定角度范围内左右摆动喷射,可形成扇形或半圆形的加固体。

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由于有这三种不同的喷射方向,当设置在围护桩后侧时,可形成多种多样的止水帷幕如图 2.3-1所示。这6种排列与组合的形式是基坑工程中较为常用的。由于高喷桩水泥用量较大,每立方米常达 600~700kg,有的甚至还会超过,,约为深层搅拌法的3倍,因此在应用时,应力求减小加固体的体积。对比图 2.3-1中的<a)与(c)两种,后者的体积为前者的一半,而(b)与(d)两种;可能更为节省。(a)~(d)四种都是高喷注浆体与围护桩共同组成止水帷幕,而(e)与(f)两种,则紧挨围护桩排,自成连续止水帷幕,但因厚度较小,所以也比较经济。(f)形成折板式,可以增大帷幕刚度,有其特点。以上六种均可供设计者选用。

以上讨论的是竖向止水帷幕,对于坑底的水平止水帷幕,则常用圆柱形的旋喷桩。其平面排列是梅花型的,即每相邻的喷浆孔,均组成一个等边三角形。由几何关系可知,当各旋喷桩的中距L=1.732Rd(Rd为旋喷桩的半径)时,三根旋喷桩的外缘,刚好共交于 O点,此时组成的水平止水帷幕是密合的。如果L>1.732Rd,则三个圆不共交于1点,其中心就会有一个三角形的空隙,就会漏水。由于施工中难免有偏差,故旋喷桩的中距L 应略小于1.732Rd可取1.5~~1.6Rd,而排距则取1.3~1.4Rd。

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2.深层搅拌法

此法包括喷浆与喷粉两种。主要适用于软粘土和粉质粘土,对含有高岭石、蒙脱石等粘土矿物的土层,加固效果较好。近几年来也较多用于砂土与粉土。对含粒径较大、卵砾石较多的卵砾石类土层,一般不适用;而对含有伊里石、氯化物和水铝石英等或有机质含量高、pH 值较低土层,加固效果较差。

此法由于不能与刚性桩密贴,所以不适用于坑底水平止水帷幕;当用于竖向止水帷幕时,一般均在靠近桩排后侧自成体系形成连续的止水帷幕体,也可以做成重力式围护墙以取代钢筋混凝土桩排,既可挡土又可堵水,因而比较经济(详见第5章)。

为了提高止水效果。当在围护桩后侧形成连续的止水帷幕时,也有用压力灌浆法以填补围护桩的桩间间隙。

此法的最大施工深度一般在 23m 以内。3.压力灌浆法

适用于透水性良好的砂层及卵砾石层,有时也用于大孔隙比的软土和湿陷性黄土。但在深基坑工程中应用时,由于浆液灌入土体难以均匀,故止水效果较差,常与以上两种方法配合使用。

4.射水成墙法

此法有两种,一种是射水成槽后,下钢筋笼灌混凝土,墙厚 250~350mm,是一种简易的地下连续墙(详见第 11 章)。适用于开挖深度10m 以内的基坑工程,同时具有挡土与堵水的功能,比较经济。另一种是 200mm~300mm厚的素混凝土墙,只用作止水帷幕。由于对基坑变形适应性差,易产生裂缝漏水,工程应用较少。

用射水法成槽,碎卵石含量愈多,则施工效率愈低。5.小径钻孔灌注桩

在一些地区,用于围护桩桩间间隙仅0.2~0.3m.基坑深度小于 6m,且因场地狭窄,上. 述各种方法的施工机械无法进场,用此法填补排桩间隙,只要施工方法得当,亦能起到止水作用。但如果施工方法不当,特别是当围护桩间隙较大时,用刚性桩填补刚性桩间隙,将无法达到止水的目的,有过止水失效的失败经验。