水泥旋噴樁在地鐵工程中的應(yīng)用_圖文

1、第 37卷第 5期 2009年 10月浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)J OURNAL OF ZH E J IAN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GYVol. 37No. 5Oct. 2009收稿日期 :2008209220作者簡(jiǎn)介 :汪小超 (1970, 男 , 安徽安慶人 , 講師 , 碩士研究生 , 主要從事結(jié)構(gòu)工程研究 . 水泥旋噴樁在地鐵工程中的應(yīng)用汪小超 1, 齊衛(wèi)國(guó) 2(1. 浙江工業(yè)大學(xué) 浙西分校 , 浙江 衢州 32400;2. 深圳市地鐵有限公司 , 深圳 518026摘要 :結(jié)合深圳地鐵豎井的施工 , 詳細(xì)闡述了水泥旋噴樁的施工工藝和施工監(jiān)測(cè) .

2、通過(guò)施工監(jiān)測(cè) , 在 降水條件下 , 水泥旋噴樁既有效的阻滯了地鐵豎井外地下水 , 保證了周邊建筑物的安全 , 又充分利 用水泥旋噴樁改良的基坑邊坡土體 , 保證了豎井施工的安全 . 該技術(shù)對(duì)于特定地質(zhì)條件下地鐵豎井 工程的施工 , 提供了有效的借鑒意義 .關(guān)鍵詞 :旋噴樁 ; 施工 ; 應(yīng)用 ; 地鐵 ; 施工監(jiān)測(cè) 中圖分類號(hào) :TU472. 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A2 0520572204Construction the grouting pile in theengineeringWAN G Xiao 2chao 1, Q I Wei 2guo 2(1. West Branch of Zhe

3、jiang University of T echnology , Quzhou 324000, China ; 2. Shenzhen Metro C o. , Ltd. , Shenzhen 518026, China Abstract :Combined wit h t he shaft of t he Shenzhen Met ro Const ruction , construction technology and const ruction monitoring of jet cement pile are presented in t his paper.Through t h

4、econst ruction monitoring under t he conditio ns of precipitation , jet cement pile effectively bot h blocked t he underground water out side t he subway shaft , and ensured t he safety of t he surrounding buildings. Also it improved t he pit slope soil , t hus ensuring t he safety of t he shaft con

5、st ruction. The const ruction technology p rovided an effective reference for subway shaft project under t he specific geological conditions.K ey w ords :J et pile ; const ruction ; application ; subway ; const ruction monitoring0 引 言深圳地鐵某段隧道全長(zhǎng) 1576. 852m , 采用暗 挖法施工 , 馬蹄形復(fù)合襯砌 . 根據(jù)施工需要 , 施工階 段左線 、 右線

6、各設(shè)置一座施工豎井 , 豎井直接設(shè)置在 正線上方 . 施工豎井為該區(qū)間的施工進(jìn)料 、 出碴主要 通道 . 豎井均為矩形豎井 , 豎井凈空尺寸為 7. 2m ×6. 2m , 豎井地面標(biāo)高為 37. 30m , 井深 24. 312m.1 旋噴樁工程概述豎井為隧道暗挖的主要出入口 , 下部結(jié)構(gòu)為永 久工程 , 區(qū)間隧道施工完成后對(duì)地面以下 3m 范圍 內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除并對(duì)蓋板以上部分進(jìn)行回填 . 根據(jù)工程勘測(cè)報(bào)告 , 豎井所在場(chǎng)地的地層分為 4個(gè)主層 8個(gè)亞層 :(1 第四系全新統(tǒng)人工堆積層 (Q ml 4 5雜填土 1素填土 ; (2 坡積層 (Q dl 3 1粘土 ; (3 殘積層

7、(Q el 5粉質(zhì)粘土 ; (4 震旦系混 合巖 (J 2 1全風(fēng)化角巖 、 2強(qiáng)風(fēng)化角巖 、 3中風(fēng) 化角巖 、 4微風(fēng)化角巖 .豎井地質(zhì)為粘土和砂粘土 , 土質(zhì)可塑 、 含水量 大 , 主要為孔隙水及基巖裂隙水 , 水位埋深 3. 603. 70m , 水位高程 33. 4333. 53m. 根據(jù)設(shè)計(jì)初步 取樣分析 , 地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性 ; 對(duì)鋼結(jié) 構(gòu)具弱腐蝕性 .施工豎井采用 600mm 旋噴咬合樁作止水帷 幕 , 樁長(zhǎng) 28. 462m. 施工豎井旋噴樁平面布置見圖 1.圖 1 豎井旋噴樁平面布置圖Fig. 1 Layout map of Jet pile shaft旋噴樁

8、施工的好壞直接關(guān)系到豎井開挖施工的質(zhì)量 . 施工時(shí)樁位準(zhǔn)確性 、 樁身的垂直度 、 旋噴漿液 穿透土層的范圍以及旋噴樁本身的抗?jié)B性是質(zhì)量控 制的關(guān)鍵 .2 旋噴樁施工2. 1 施工工藝流程本工程水泥采用 425#普通硅酸鹽水泥 , 漿液采用 1 1水泥漿 . 旋噴樁施工工藝流程圖見圖 2.圖 2 旋噴樁施工流程圖Fig. 2 J et piles flow chart of J et piles2. 2 施工方法本工程旋噴樁設(shè)計(jì)樁徑為 600mm , 采用二重 管法進(jìn)行施工 . 當(dāng)鉆機(jī)鉆孔至土層的預(yù)定深度后 , 插 入二重注漿管 , 通過(guò)在管底部側(cè)面的一個(gè)同軸雙重 噴嘴 , 同時(shí)噴出高壓漿液和

9、空氣兩種介質(zhì)的噴射流沖擊破壞土體 . 即以高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置噴 射出 20M Pa 左右壓力的漿液 , 從內(nèi)噴嘴中高速噴 出 , 并用 0. 7M Pa 左右壓力把壓縮空氣從外噴嘴中 噴出 . 在高壓漿液流和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用 下 , 破壞土體的能量顯著增大 , 噴嘴一面噴射一面旋 轉(zhuǎn)和提升 , 最后在土中形成圓柱狀固結(jié)體 . 2. 3 施工工藝(1 鉆機(jī)就位 . 將使用的鉆機(jī)安置在設(shè)計(jì)的孔位上 , 使鉆桿頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心 . 鉆機(jī)就位后 , 必須作 水平校正 , 使其鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置 . 噴 射注漿管的允許傾斜度不得大于 1. 5%.(2 鉆孔 . . 鉆孔位置與設(shè)計(jì)

10、. . 在 , 可邊射水邊插 , 1M Pa , 如壓力過(guò)高 , 易將孔 壁射塌 .(4 噴射注漿 . 當(dāng)噴射注漿管插入預(yù)定深度后 ,由下至上進(jìn)行噴射注漿 . 在樁底部邊旋轉(zhuǎn)邊噴射 1min 后 , 再進(jìn)行邊旋轉(zhuǎn) 、 邊提升 、 邊噴射 . 噴射時(shí)應(yīng) 先達(dá)到預(yù)定的噴射壓力 、 噴漿量后再逐漸提升注漿 管 . 同時(shí)立即進(jìn)行檢查排除故障 ; 如發(fā)現(xiàn)漿液噴射不 足影響樁體直徑時(shí) , 應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴 .當(dāng)漿液初凝時(shí)間超過(guò) 20h 時(shí) , 應(yīng)及時(shí)停止使用 該水泥漿 (正常水灰比 1 1, 初凝時(shí)間為 15h 左 右 . 注漿參數(shù)見表 1.表 1 二重管法旋噴注漿參數(shù)表T able 1 P arameter

11、list of du al Jet grouting method介質(zhì)參數(shù)數(shù)量 空氣壓力 /MPa >0. 7流量 /(L min -1 13環(huán)狀噴嘴間隙 /mm 13環(huán)狀噴嘴個(gè)數(shù) /個(gè)2 4漿液壓力 /MPa >20流量 /(L min -1 60120噴嘴直徑 /mm 23噴嘴個(gè)數(shù) /個(gè)2 (5 注漿管提升 . 深層噴射先噴漿后旋轉(zhuǎn)和提 升 , 以防注漿管扭斷 . 旋噴過(guò)程中 , 冒漿量應(yīng)控制在1020%之間 . 對(duì)需要擴(kuò)大加固范圍或提高強(qiáng)度的 , 可采取復(fù)噴措施 , 即先噴一遍清水 , 再噴一遍或兩遍 水泥漿 .(6 沖洗 . 噴到樁高后 , 迅速拔出注漿管 , 把注漿 管等

12、機(jī)具設(shè)備沖洗干凈 , 管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿 .375 第 5期 汪小超 , 等 :水泥旋噴樁在地鐵工程中的應(yīng)用(7 移動(dòng)機(jī)具 . 把鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位 上 , 進(jìn)行下一根樁的施工 .2. 4 施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1 旋噴深度 、 直徑 、 抗壓強(qiáng)度和透水性應(yīng)符合 設(shè)計(jì)要求 .(2 旋噴法注漿可采用開挖檢查 、 鉆孔取芯 、 標(biāo) 準(zhǔn)貫入 、 荷載試驗(yàn)或壓水試驗(yàn)等方法進(jìn)行檢驗(yàn) . (3 檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量為施工注漿孔數(shù)的 2% 5%, 檢驗(yàn)不合格者應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)噴 .(4 質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)在旋噴注漿結(jié)束四周后進(jìn)行 . 主要質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)見表 2.表 2 旋噴樁質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)表T able 2 Jet pile qu

13、ality control table of Jet pile項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn) (或控制值 樁體垂直度偏差 /%1鉆孔孔徑偏差達(dá)到設(shè)計(jì)要求 注漿管分段提升時(shí)注漿搭接長(zhǎng)度 /mm 100冒漿量 /%1020漿液攪拌時(shí)間 /min 5漿液待噴時(shí)間 /min 302. 5 施工技術(shù)措施(1 施工前對(duì)原材料 、 漿液配合比 、 機(jī)械設(shè)備 、 噴射工藝進(jìn)行檢查 , 對(duì)地下障礙情況進(jìn)行調(diào)查 , 以保 證鉆進(jìn)和噴射達(dá)到設(shè)計(jì)要求 .(2 保證樁位確定 , 相鄰旋噴樁重疊 20cm.(3 保證旋噴樁成孔垂直度 . 選擇合適的成孔 方法和鉆速 , 最大限度地保證旋噴樁中心垂直 . (4 用水泥漿液進(jìn)行旋噴 . 施工前先

14、做好漿液 的配合比 , 根據(jù)地下水情況選擇適當(dāng)凝固時(shí)間的漿 液 , 以減少漿液不被地下稀釋 、 沖走 .(5 加大注漿量 . 施工中注入地層的漿液量比 計(jì)算大 30%, 以保證與孔樁有足夠大的貼合面 , 注 漿量計(jì)算式為Q =(V×q (1+式中 :Q 為注漿量 (L ; q 為泵的排漿量 (L/min ; H 為旋噴長(zhǎng)度 (m ; V 為旋噴管提升速度 (m/min ; 為損失系數(shù) , 一般取 0. 10. 2.(6 跳孔旋噴 . 保證兩相鄰旋噴樁相隔時(shí)間不 小于 48h , 間距不小于 46m , 以避免相鄰旋噴樁 在強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程中受到擾動(dòng) .(7 施工中重點(diǎn)檢查鉆桿的垂直度及鉆

15、頭定 位 、 水泥漿液配合比及材料稱量 、 鉆機(jī)轉(zhuǎn)速 、 沉鉆速 度 、 提鉆速度及旋轉(zhuǎn)速度 、 噴漿壓力 、 注漿速度及注 漿量 、 孔位處的冒漿狀況 、 噴嘴下沉標(biāo)高及注漿管分 段提升時(shí)的搭接長(zhǎng)度 .(8 施工后主要檢查固結(jié)土體的整體性、 均勻性、 有效直徑、 垂直度、 強(qiáng)度、 抗?jié)B性、 溶蝕和耐久性能 . 2. 6 施工常見問(wèn)題與處理對(duì)策高壓噴射注漿法施工常見問(wèn)題有固結(jié)體強(qiáng)度不 勻 、 縮頸和鉆孔沉管困難 、 偏斜 、 冒漿等 . 前者產(chǎn)生的 原因主要有 :(1 噴射方法與機(jī)具沒(méi)有根據(jù)地質(zhì)條 件進(jìn)行選擇 ; (2 噴射設(shè)備出現(xiàn)故障 (管路堵塞 、 串 、 漏 、 卡鉆 中斷施工 ; (3

16、 、 旋轉(zhuǎn)速度及注漿 量不配合 , 漿液有多有少 ; , ; (5 噴射的漿液 、 不均勻 , 直接影響加 .預(yù)防措施及處理措施有 :(1 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和 地質(zhì)條件 , 選用不同的噴漿方法和機(jī)具 ; (2 噴漿 前 , 先進(jìn)行壓漿壓氣試驗(yàn) , 一切正常后方可配漿準(zhǔn)備 噴射 , 保證連續(xù)進(jìn)行 . 配漿時(shí)必須用篩過(guò)濾 ; (3 根 據(jù)固結(jié)體的形狀及樁身勻質(zhì)性 , 調(diào)整噴嘴的旋轉(zhuǎn)速 度 、 提升速度 、 噴射壓力和噴漿量 ; (4 對(duì)易出現(xiàn)縮 頸部位及底部不易檢查處進(jìn)行定位旋轉(zhuǎn)噴射 (不提 升 或復(fù)噴的擴(kuò)大樁徑辦法 ; (5 控制漿液的水灰比 及稠度 ; 嚴(yán)格要求噴嘴的加工精度 、 位置 、 形狀

17、、 直徑 等 , 保證噴漿效果 .后者產(chǎn)生的原因主要有 :(1 遇有地下埋設(shè)物 , 地面不平不實(shí) , 鉆桿傾斜度超過(guò) 1. 5%; (2 注漿量 與實(shí)際需要量相差較多 .預(yù)防措施及處理措施有 :(1 放樁位點(diǎn)時(shí)應(yīng)釬 探 , 遇有地下埋設(shè)物應(yīng)清除或移樁位點(diǎn) ; 噴射注漿前 應(yīng)先平整場(chǎng)地 , 鉆桿應(yīng)垂直 , 傾斜度控制在 1. 5%以 內(nèi) ; (2 利用側(cè)口式噴頭 , 減小出漿口孔徑并提高噴 射能力 , 使?jié){液量與實(shí)際需要量相當(dāng) , 減少冒漿 ; 控 制水泥漿液配合比 (一般為 0. 61. 0 .3 施工監(jiān)測(cè)為保證施工質(zhì)量和施工安全 , 在豎井冠梁上共 設(shè)置 16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn) , 嚴(yán)密監(jiān)測(cè)冠梁及地表

18、沉降變形 . 地表沉降觀測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見圖 1. 將每個(gè)豎井沿豎 向劃分為 5個(gè)斷面 , 每個(gè)斷面居中設(shè)置 2對(duì)收斂觀 測(cè)點(diǎn) , 觀測(cè)水泥旋噴樁內(nèi)空變形 . 內(nèi)空收斂變形采用475 浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 第 37卷表 3 地表沉降和收斂監(jiān)測(cè)表T able 3 Monitoring table of surface &the convergence編號(hào)地表沉降監(jiān)測(cè)累計(jì)值 最大值 編號(hào)收斂監(jiān)測(cè) 累計(jì)值 最大值1-1-25. 863301-1W -8. 78216 1-2-25. 187301-1L -7. 51216 1-3-24. 673302-1W -8. 81216 1-4-

19、17. 468302-1L -8. 81216 1-5-17. 105303-1W -14. 45020 1-6-13. 145303-1L -0. 36020 1-7-21. 589304-1W -0. 94020 1-8-22. 885304-1L -0. 18020 2-1-24. 050305-1W -7. 51020 2-2-23. 721305-1X10. 20 2-3-11. 230-2-4-24. 1861-6. 79020 2-5-18. 355301-2L -6. 80520 2-6-14. 287302-2W -5. 66420 2-7-15. 843302-2L -6. 16220 2-8-8. 030303-2W -4. 24020 3-2L -0. 44020 4-2W -3. 83920 4-2L 0. 00020 5