盾構(gòu)端頭地基加固施工技術(shù)

1、3-2-25盾構(gòu)端頭地基加固施工技術(shù)1前言1.1概述盾構(gòu)始發(fā)或到達時需鑿除洞門，這時會由于切除豎井擋土墻（樁）而使開挖面處于暴露狀態(tài)且會保持較長時間，這時穩(wěn)定性較差的軟土就很易發(fā)生塌方事故，嚴重影響盾構(gòu)的安全施工，故在盾構(gòu)的始發(fā)和到達的端頭必須根據(jù)具體地質(zhì)情況采取切實可行的加固措施以確保安全。通過盾構(gòu)端頭地基土質(zhì)改良使地層具有一定的自穩(wěn)性和抗?jié)B性，從而確保進出洞施工的安全和質(zhì)量。地基加固方法有凍結(jié)法、注漿加固法、置換法等，目前國內(nèi)廣泛應用的是深層攪拌樁、高壓旋噴樁加固法，具有安全可靠，施工工藝簡單且經(jīng)濟性等優(yōu)點。兩者相比較，深層攪拌樁比高壓旋噴樁更經(jīng)濟，前者適合于粘土地層、后者適合于砂層或含砂

2、地層，旋噴樁比攪拌樁的實際加固效果更有保證。1.2特點盾構(gòu)端頭地基加固與一般的地基加固處理相比，除要求加固土體具有要求的強度外，對加固均勻性以及止水性均有較高的要求（加固土體無側(cè)限抗壓強度一般不小于0.50.8MPa，滲透系數(shù)不大于1×10-7cm/s），且加固深度一般較大，從十米到幾十米不等。1.3適用范圍適用于盾構(gòu)進出洞端頭的地基加固。2盾構(gòu)進出洞端頭地基加固區(qū)域常見的盾構(gòu)進出洞端頭地基加固區(qū)域如圖2-1所示。盾構(gòu)進洞（始發(fā)）端加固長度一般為6m，盾構(gòu)出洞（到達）端加固長度一般為3m，加固范圍超出盾構(gòu)外緣3m。對于加固區(qū)至地面部分一般采用弱加固，除非地基承載力不能滿足盾構(gòu)吊裝需要

3、。樁位施工順序一般為跳孔施工。圖2-1 常用的盾構(gòu)進出洞端頭地基加固區(qū)域圖3深層攪拌樁3.1工藝特點深層攪拌樁加固工法是利用水泥、生石灰粉為固化劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基一定深度與軟粘土強行拌和，并利用固化劑與軟土攪和過程中發(fā)生的一系列物理反應和化學反應，使該加固區(qū)域的地基硬結(jié)成具有一定強度的復合地基。深層攪拌樁施工具有無噪聲、無振動、無污染、工效高、成本低等優(yōu)點。加固土體無側(cè)限抗壓強度一般不小于0.50.8MPa，滲透系數(shù)不大于1×10-7cm/s。3.2適用范圍深層攪拌法適用于飽和軟粘土、淤泥質(zhì)亞粘土、新吹填土、沼澤地帶炭土、沉積粉土等土層的地基加固。3.3布樁形式深層攪

4、拌樁的布置主要分為A型和B型兩種，具體如圖3-1所示，若采用A型布樁雖能滿足承載和止水的要求，但樁距太密和水泥用量較大，較不經(jīng)濟；而采用B型布樁不能滿足止水要求，可根據(jù)地面荷載等選擇布樁形式。根據(jù)地質(zhì)的差異，成樁直徑為0.61.2m。圖3-1 深層攪拌樁常見的兩種布置形式3.4設計3.4.1一般要求 （1）深層攪拌法適于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載力標準值不大于120KPa的粘性土等地基。（2）工程地質(zhì)勘察應查明填土層的厚度和組成，軟土層的分布范圍、含水量和有機質(zhì)含量，地下水的侵蝕性質(zhì)等。（3）設計前必須進行室內(nèi)加固試驗，針對現(xiàn)場地基土的性質(zhì)，選擇合適的固化劑及外摻劑，為設計

5、提供各種配比的強度參數(shù)。加固土強度標準值宜取90d齡期試塊的無側(cè)限抗壓強度。 （4）施工前應標定深層攪拌機械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間和起吊設備提升速度等施工參數(shù)，并根據(jù)設計要求通過成樁試驗，確定攪拌樁的配比和施工工藝。設計計算 （1）深層攪拌法處理軟土的固化劑可選用水泥，也可選用其它有效的固化材料。固化劑的摻入量宜為被加固土重的7%15%.外摻劑可根據(jù)工程需要選用具有早強、緩凝、減水、節(jié)約水泥等性能的材料，但應避免污染環(huán)境。 （2）攪拌樁復合地基承載力標準值應通過現(xiàn)場復合地基荷載試驗確定，也可按下式計算：fsp，k=m·Rkd/Ap + ·（1-m

6、）fs，k式中 fsp，k復合地基的承載力標準值； m面積置換率； Ap樁的截面積； fs，k樁間天然地基土承載力標準值； 樁間土承載力折減系數(shù)，當樁端土為軟土時，可取0.51.0，當樁端土為硬土時，可取0.10.4，當不考慮樁間土的作用時，可取0； Rkd單樁豎向承載力標準值，應通過現(xiàn)場單樁荷載試驗確定。單樁豎向承載力標準值也可按下列二式計算，取其中較小值： Rkd =fcu，kAp Rkd=qsUpl + Apqp式中 fcu，k與攪拌樁身加固土配比相同的室內(nèi)加固土試塊（邊長為70.7mm的立方體，也可采用邊長為50mm的立方體）的無側(cè)限抗壓強度平均值； 強度折減系數(shù)，可取0.350.50

7、； qs樁周土的平均摩擦力，對淤泥可取58KPa，對淤泥質(zhì)土可取812KPa，對粘性土可取1215KPa； Up樁周長； l樁長； qp樁端天然地基土的承載力標準值，可按國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范GBJ7-89第三章第二節(jié)的有關規(guī)定確定；樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，可取0.40.6. 在設計時，可根據(jù)要求達到的地基承載力，按上述求得面積置換率m. （3）深層攪拌樁平面布置可根據(jù)上部建筑對變形的要求，采用柱狀、壁狀、格柵狀、塊狀等處理形式?？芍辉诨A范圍內(nèi)布樁。 柱狀處理可采用正方形或等邊三角形布樁形式，其樁數(shù)可按下式計算： n=m·A/Ap 式中 n樁數(shù)； A基礎底面積。 （4

8、）當攪拌樁處理范圍以下存在軟弱下臥層時，可按國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范GBJ7-89的有關規(guī)定進行下臥層強度驗算。 （5）攪拌樁復合地基的變形包括復合土層的壓縮變形和樁端以下未處理土層的壓縮變形。其中復合土層的壓縮變形值可根據(jù)上部荷載、樁長、樁身強度等按經(jīng)驗取 1030mm.樁端以下未處理土層的壓縮變形值可按國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范GBJ7-89的有關規(guī)定確定。 （6）深層攪拌壁狀處理用于地下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)時，可按重力式擋土墻設計。為了加強其整體性，相鄰樁搭接寬度宜大于100mm。3.5主要施工參數(shù)下沉速度：0.5m/min；提升速度：0.5m/min；水泥摻量： 1020%，P032.5級普

9、通硅酸鹽水泥；水灰比：0.5；注漿壓力：1.52.5 Mpa；強度：根據(jù)設計要求，一般加固土體28天齡期后無側(cè)限抗壓強度0.50.8Mpa。3.6施工工藝深層攪拌樁施工工藝流程如下圖3-2所示。測量放線定樁位開挖導溝攪拌機定位調(diào)整鉆桿角度攪拌、提升、噴漿復攪、復噴施工結(jié)束器械清洗移位攪拌機架設配置漿液制作試塊圖3-2 深層攪拌樁施工工藝流程圖施工工藝如下：（1）樁位放樣由現(xiàn)場技術(shù)員根據(jù)設計圖紙和測量控制點放出樁位，樁位平面偏差不大于50mm。在兩側(cè)定位架上以設計間距，用紅色油漆做好標記，保證攪拌樁每次準確定位。（2）開挖溝槽開挖過程中，根據(jù)基坑圍護內(nèi)邊控制線，采用挖機開挖，清除地下障礙物。（3

10、）調(diào)整樁架垂直樁機移動前必須仔細觀察現(xiàn)場情況，移位要做到平穩(wěn)、安全。樁機定位后，對樁位進行復核，偏差不得大于2cm。（4）樁機垂直度校正在樁架上焊接一半徑為5cm的鐵圈，10m高處懸掛一鉛錘，利用經(jīng)緯儀校直鉆桿垂直度，使鉛錘正好通過鐵圈中心。每次施工前必須適當調(diào)節(jié)鉆桿，使鉛錘位于鐵圈內(nèi)，即把鉆桿垂直度誤差控制在1.5%內(nèi)。（5）樁長控制標記施工前應在鉆桿上做好標記，控制攪拌樁樁長不得小于設計樁長。（6）水泥漿液拌制水泥漿攪拌系統(tǒng)應配有可靠的計量裝置，噴漿系統(tǒng)應配備流量表、壓力計等檢測裝置。施工前搭建好可存放水泥的拌漿平臺。（7）攪拌樁機鉆桿下沉與提升按照攪拌樁施工工藝要求，鉆桿在下沉和提升時均

11、需注入水泥漿液。鉆桿提升速度不得大于0.5m/min，均勻、連續(xù)的注入拌制好的水泥漿液，鉆桿提升完畢時，設計水泥漿液全部注完。攪拌次數(shù)以一次噴漿二次攪拌或二次噴漿四次攪拌為宜，且最后一次提升攪拌宜采用慢速提升，樁底應進行復噴。（8）注漿、攪拌、提升開動灰漿泵，待純水泥漿到達攪拌頭后，按要求提升攪拌頭，邊注漿、邊攪拌、邊提升，使水泥漿和原地基土充分拌和，直提升到離地面50cm處或樁頂設計標高后再關閉灰漿泵。（9）樁機清洗在每天施工完畢后，向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。（10）樁與樁搭接時間不應大于12h，相搭接寬度大

12、于100mm；如超過12h，則在第二根樁施工時增加注漿量20%，同時減慢提升速度。4高壓旋噴樁4.1工藝特點高壓旋噴就是利用工程鉆機鉆孔至設計處理的深度后，用高壓泥漿泵，通過安裝在鉆桿（噴桿）端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土體高壓噴射固化漿液(一般使用水泥漿液)，同時鉆桿（噴桿）以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，并強制與固化漿液混合，凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)體。加固土體無側(cè)限抗壓強度一般不小于0.8MPa，滲透系數(shù)不大于1×10-7cm/s。4.2適用范圍高壓旋噴樁適用于砂層、含砂地層等土層或要求較高的地基加固。4.3分類 高壓旋噴樁根據(jù)

13、輸送的介質(zhì)不同，分為單重、雙重、三重管三種，雙重管較單重管增加高壓空氣、三重管較雙重管增加高壓水，其經(jīng)濟性比較為遞增順序。常用的為單重、雙重。根據(jù)管的重數(shù)和地質(zhì)的差異，成樁直徑一般為0.61.2m。4.4布樁形式高壓旋噴樁布置主要分為A型和B型兩種，具體如圖4-1所示。其優(yōu)缺點同3.3節(jié)所述。圖4-1 高壓旋噴樁常見的兩種布置形式4.5主要施工參數(shù)水泥摻量： 1520%，P032.5級普通硅酸鹽水泥；水灰比：0.81.5；注漿壓力：2530Mpa；漿液流量：80120 L/min；漿液噴嘴：常用0.28mm；提升速度：10 cm/min；旋轉(zhuǎn)速度：10轉(zhuǎn)/min；空氣壓力：Mpa；強度：根據(jù)設

14、計要求，一般加固土體28天齡期后無側(cè)限抗壓強度0.8Mpa以上。 4.6施工工藝高壓旋噴樁施工工藝流程如下圖4-2所示：測量放線定樁位鉆機定位調(diào)整鉆桿角度鉆孔橫向高壓噴射注漿旋轉(zhuǎn)提升、拔管噴射結(jié)束器械清洗移位鉆機準備配置漿液開啟高壓風、水圖4-2 高壓旋噴樁施工工藝流程圖施工工藝如下：（1）旋噴施工前，應首先進行場地平整和樁位布置并做好排水設施，然后鉆機定位。將鉆機安置在現(xiàn)場精確測設的孔位上，使鉆頭對準孔位中心。鉆機安裝定位要準確、水平、穩(wěn)固。為保證鉆孔達到設計要求的垂直度，鉆機就位后須作水平校正，使其鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置。鉆桿垂直度1%。（2）鉆孔的目的為了將注漿管插入預定的地層中。

15、鉆孔位置與設計孔位偏差不得大于50mm。用低壓1.0N/MM 清水或粘土漿噴射，邊噴邊回轉(zhuǎn)鉆桿，使鉆頭鉆至設計標高，當遇到堅硬地層或障礙物時，要摸清情況，采取地質(zhì)鉆等措施。（3）噴射注漿管插入預定深度后，由下至上同時噴射高壓漿及低壓空氣。注漿時隨時檢查漿液初凝時間、漿液流量、漿液壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度及（空氣、水的壓力、流量）等參數(shù)是否符合設計及規(guī)范要求，并隨時做好記錄。（4）鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷，拆卸鉆桿繼續(xù)旋噴時，其搭接長度不小于100mm。（5）按照預定的旋噴參數(shù)先進行試噴，現(xiàn)場試驗，繪制作業(yè)過程曲線，優(yōu)化參數(shù)，保證符合設計要求檢查并排除故障。噴嘴回轉(zhuǎn)、提升，形成旋噴樁。（6）噴射

16、完畢后，把注漿管等機具設備沖洗干凈，漿液換成水，進行清洗噴射，泥漿泵及管路內(nèi)不得存有水泥漿。（7）將鉆機等機具設備移至新孔位。5勞動力組織深層攪拌樁及高壓旋噴樁勞動力配置見表5-1、5-2所示 表5-1 深層攪拌樁施工勞動力配置表序號工種人數(shù)1攪拌樁機司機42電 工13普 工84測 工25制 漿 工46機 修 工2表5-2 高壓旋噴樁施工勞動力配置表序號工種人數(shù)1鉆機司機22制 漿 工23電 工14普 工45測 工26機 修 工16機具設備配置深層攪拌樁及高壓旋噴樁機具配置見表6-1、6-2所示表6-1 深層攪拌樁機械設備配置表序號設備名稱型號單位數(shù)量1雙軸攪拌機臺12壓漿泵臺13空壓機6m3

17、臺14儲漿桶1表6-2 高壓旋噴樁機械設備配置表序號設備名稱型號單位數(shù)量1旋噴樁機GS500-4臺12高壓清水泵XZ臺13排污泵7.5DNP-120臺34泥漿攪拌泵UB3臺15拌漿機UB3臺16空壓機6m3臺17儲漿桶個17質(zhì)量控制要點深層攪拌樁及高壓旋噴樁質(zhì)量檢驗標準見表6-1、6-2所示表7-1 深層攪拌樁施工質(zhì)量檢驗標準檢查項目允許偏差檢查方法樁體強度設計要求鉆芯取樣水泥用量設計要求查看流量計搭接長度200尺量樁底標高±200mm測機頭深度樁位偏差50mm尺量樁垂直度偏差1 %經(jīng)緯儀樁徑0.04D（D：樁徑）尺量表7-2 高壓旋噴樁樁施工質(zhì)量檢驗標準檢查項目允許偏差檢查方法樁體

18、強度設計要求鉆芯取樣水泥用量設計要求查看流量計注漿壓力按參數(shù)設定指標查看壓力表搭接長度200mm尺量孔深±200mm測機頭深度樁體直徑50mm尺量樁垂直度偏差1%經(jīng)緯儀測轉(zhuǎn)桿或?qū)崪y樁徑0.02D（D：樁徑）尺量質(zhì)量控制要點如下：（1）各技術(shù)工種人員必須持證上崗，上崗前必須進行考核，合格后方能允許上崗操作。（2）開工前組織施工人員進行技術(shù)交底，施工中根據(jù)工程要求召開質(zhì)量管理專題會，不得使用不合格的施工機具及不合格或失效的水泥。（3）控制鉆頭下沉和提升速度，保證加固范圍內(nèi)每一深度都得到充分攪拌。（4）嚴格按施工工藝執(zhí)行，確保攪拌均勻，保證樁身質(zhì)量，每根樁必須有完整的施工記錄資料。8安全注意事項（1）嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程，安全員負責安全教育和檢查，有權(quán)制止不合要求的施工操作。（2）機械設備運行時，特別是在制樁過程中，崗上人員必須堅守崗位，夜間作業(yè)