淺談水中帷幕止水施工技術(shù).doc

淺談水中筑島承臺(tái)基坑帷幕止水施工技術(shù)郭瑜中鐵二十四局集團(tuán)新余工程有限責(zé)任公司 摘要：合福鐵路信江特大橋101#、102#墩承臺(tái)位于信江河中，采用水中填土筑島施工，為保證基坑開挖過程中邊坡穩(wěn)定、不大量滲水和涌砂，基坑使用雙液注漿止水（普通硅酸鹽水泥（P.O.32.5）+40”Be水玻璃）,通過高壓注漿對(duì)地層進(jìn)行滲透、擴(kuò)散、化學(xué)固結(jié)來填充結(jié)構(gòu)層的縫隙，從而阻止水的滲進(jìn)，同時(shí)可對(duì)整個(gè)筑島四周進(jìn)行加固，確?；娱_挖的質(zhì)量安全。關(guān)鍵詞：水中筑島 基坑開挖 帷幕止水 雙液注漿 施工技術(shù)1、 工程概況信江特大橋101#-102#墩承臺(tái)位在河床中心帶上，河床地質(zhì)情況復(fù)雜，河床底高程為63.936m，根據(jù)設(shè)計(jì)要求承臺(tái)底高程為57.00-63.00m處，采用人工筑島，受河水及取水條件的限制，筑島材料采用人工填土。筑島高程為67.20m，施工水位66.200m,承臺(tái)施工前進(jìn)行基坑開挖，其中101#、102#號(hào)墩承臺(tái)開挖深度分別為8.5m，9.5m。由于該工程所處場(chǎng)地工程地質(zhì)條件復(fù)雜，強(qiáng)滲水層厚3-5米，承臺(tái)基坑開挖在地下水以下3.6-8.5米，河水會(huì)從強(qiáng)滲水層大量涌入基坑內(nèi)，給基坑開挖帶來很大的困難，必須在開挖之前進(jìn)行止水處理。其工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況如下：水文情況：水文成果（橋位處）：F=2113.3km2，Q1%=7356m/s，H1%=73.48，V1%=3.35m/s，流向左右。地質(zhì)資料工程地質(zhì)：03.5m為(0)1人工填土（素填土）（Q4 ml）：褐紅色，主要由砂礫，細(xì)圓礫及砂巖、黏性土組成；3.5m 5.5m 為(1)4粗圓卵石夾中粗砂（Q4 al+PL）:灰黑色；5.5m 6.0m 為(2)1坡殘積層（Q el+PL）粉質(zhì)黏土，棕紅色，硬塑，=200KPa，為硬塑土；6.0m 8.0m 為(3)1泥質(zhì)砂巖夾砂礫巖（W4）：褐黃色，褐紅色，全風(fēng)化，=200KPa，為硬塑土； 8.0m 9.5m 為(3)2泥質(zhì)砂巖夾砂礫巖（W3）：褐紅色，強(qiáng)風(fēng)化，=300KPa，為軟石；2.基坑開挖及帷幕止水總體方案2.1筑島基坑注漿平面尺寸101#-102#墩承臺(tái)基礎(chǔ)尺寸分別為： 17200172005500，14800172005000。2.2采用基坑支護(hù)帷幕止水方案的原則1）保證每個(gè)基坑開挖后滿足相應(yīng)承臺(tái)尺寸及施工要求；2）符合現(xiàn)場(chǎng)施工條件和環(huán)境要求，施工技術(shù)優(yōu)化、可行；3）保證墩基坑不大量涌水、涌砂，確?；娱_挖時(shí)邊坡穩(wěn)定安全；4）施工工期合理；5）在保證安全、可行的基礎(chǔ)上，盡量降低工程造價(jià)。2.3施工方法根據(jù)工程水文地質(zhì)條件，采用順序?yàn)椋合戎顾⒑箝_挖，采用雙液注漿止水施工，具體做法為：根據(jù)101#-102#墩承臺(tái)基礎(chǔ)地面尺寸，確定基礎(chǔ)基坑底部邊界線，從基坑開挖線始，在粗圓礫層、粗砂層和人工填土層按1:0.7放坡至泥質(zhì)砂巖夾砂礫巖地層，再?gòu)哪噘|(zhì)砂巖夾砂礫巖地層頂面按1:0.20放坡至基坑底部邊界線，在泥質(zhì)砂巖夾砂礫巖地層頂面設(shè)置2.0m寬平臺(tái)，有利于保證基坑的整體穩(wěn)定。施工順序?yàn)椋喊磮D確定開挖線第一排注漿孔雙液注漿（基坑開挖線外推0.80，間距3.0m，注漿孔深入泥質(zhì)砂巖夾砂礫巖地層0.5m）第二排注漿孔雙液注漿（基坑開挖線處，間距3.0m，與第一排排距0.8m，梅花形布置，注漿孔深入泥質(zhì)砂巖夾砂礫巖地層0.5m）第三排注漿孔雙液注漿（與第二排排距2.5m，間距1.0m，注漿管至泥質(zhì)砂巖夾砂礫巖地層頂面1.0m）基坑開挖。3. 雙液高壓化學(xué)注漿的作用機(jī)理雙液高壓化學(xué)注漿通過對(duì)飽和性質(zhì)的粉砂、中細(xì)砂以及卵石的補(bǔ)強(qiáng)加固效應(yīng)可視為由滲透、劈裂擴(kuò)散、填充和擠密四部分組成，漿液在壓力作用下向鉆孔周圍土體中發(fā)生滲透、劈裂擴(kuò)散。漿液包裹泥土團(tuán)，而土體間的孔隙、裂隙被水泥顆粒填充。水泥中的硅酸二鈣發(fā)生水解和水化反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化鈣。氫氧化鈣與水玻璃發(fā)生反應(yīng)，生成細(xì)分散狀的凝膠體水化硅酸鈣。凝固后形成強(qiáng)度較高、水穩(wěn)定性較好的水泥結(jié)石體，從而使地基擠密，固結(jié)強(qiáng)度增高，達(dá)到高壓注漿形成固結(jié)帷幕止水帶的設(shè)計(jì)要求。4. 注漿施工技術(shù)4.1 注漿方式（1）雙液注漿孔采用孔徑為50的孔，最外一排孔間距為3.00m，第二排為3.00m，采用梅花形布置，排距0.8m，孔深為嵌入泥質(zhì)砂巖夾砂礫巖0.5m，第三排（基坑內(nèi)側(cè)）與中間一排排距為2.5m，間距為1.00m，注漿至粗圓礫石層0.5m。用0.25m3攪拌桶攪拌水泥漿，水灰比為0.4-0.8：1。水泥漿液、水玻璃漿液分別配制，充分?jǐn)嚢杈鶆?，分別儲(chǔ)存，在施工過程中，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整好水灰比或水玻璃的摻量。采用雙液注漿泵注漿。將雙管道漿液送到孔底預(yù)定位置，根據(jù)注漿量和泵壓力，將注漿管邊注邊提(注漿壓力控制在1.5-5.2MPa，相應(yīng)漿液配比分別為0.8：1、0.6：1、0.4：1三段)結(jié)束注標(biāo)準(zhǔn)以孔口返濃漿為止。主要施工順序?yàn)椋恒@孔插管制漿注漿撥管開挖上部土層整平基坑。4.2 漿液配置以普通硅酸鹽水泥（P.O.32.5）和40”Be水玻璃為主要制漿材料，水玻璃作為添加劑調(diào)節(jié)注漿液的初凝時(shí)間。根據(jù)結(jié)構(gòu)特性，采用水灰比0.80.4：1，水泥漿液和水玻璃液體體積比1：0.080.12，漿液濃度由稀到濃，摻入水泥用量20%的二級(jí)粉煤灰。灌漿漿液的濃度由稀到濃，逐級(jí)變換。帷幕灌漿漿液水灰比采用0.8：1、0.6：1、0.4：1等三個(gè)比級(jí)。開灌水灰比采用0.8：1。4.3 帷幕灌漿漿液變換：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300L/m以上或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，改濃一級(jí)。當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。4.4 注漿擴(kuò)散半徑注漿擴(kuò)散半徑是一個(gè)非常重要的參數(shù)，不僅影響注漿的工程質(zhì)量，而且影響工程的造價(jià)，通過計(jì)算和類似工程的經(jīng)驗(yàn)，確定注漿滲透直徑為1200mm（在圍堰處滲透直徑為2000mm），水泥漿體將地基土體劈裂，充填入裂隙和孔隙中形成水泥土混合結(jié)實(shí)體。4.5 注漿壓力、注漿速度注漿壓力與該支護(hù)邊坡二排注漿孔的受壓情況、漿液黏度，注漿速度和注漿量等因素有關(guān)，注漿中壓力是變化的，上部1.50m采用低壓滲透注漿。壓力控制在1.5MPa，1.5m下采用高壓注漿，壓力控制在2.54.5MPa，中細(xì)砂層注漿壓力控制在3.55.2MPa，壓力由小到大。5. 施工工藝要求5.1注漿施工工藝流程注漿施工工藝流程為：放線定孔鉆孔下管注漿提管封孔移孔補(bǔ)孔注漿。圖1 高壓雙液注漿工藝流程圖5.2 鉆孔采用YT1型鉆機(jī)帶導(dǎo)水頭成孔，鉆孔注漿嚴(yán)格按分序跳躍成孔施工。5.3 漿液的配置：水泥漿液，水泥水玻璃漿液應(yīng)分別配置，攪拌均勻，分別儲(chǔ)存，及時(shí)注入。在施工過程中，自行調(diào)節(jié)水灰比、粉煤灰或水玻璃比的摻量。5.4 注漿采用2TG2-60/210雙液注漿專用泵，先采用高壓水對(duì)注漿管進(jìn)行排沖至管暢通后，及時(shí)進(jìn)入注漿作業(yè)，周邊兩排注漿管根據(jù)注漿量和泵壓間斷性均勻地將注漿管往上提升，邊注漿邊提，直至地表。6.后效監(jiān)測(cè) 6.1 注漿后檢查 待注漿結(jié)束并達(dá)到強(qiáng)度后，用取芯機(jī)在注漿面擴(kuò)散范圍內(nèi)定點(diǎn)抽查取芯，取芯深度直至不滲水巖層，若取出芯樣為整體漿體包裹、不破碎，且不存在縫隙，說明注漿達(dá)到防滲水、加固筑島體效果，反之，若芯樣取出破碎且存在縫隙，或在滲水地層未發(fā)現(xiàn)注漿漿體，則說明注漿未達(dá)到止水的效果，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)注漿。7. 結(jié)論合福信江特大橋101#、102#墩承臺(tái)筑島注漿經(jīng)取芯檢查符合要求后，進(jìn)行基坑開挖，開挖過程中人工填土層、粗圓卵石夾中粗砂層、坡殘積層、泥質(zhì)砂巖層均未出現(xiàn)大量滲水，只在人工填土層和粗圓卵石夾中粗砂層的過渡面有幾處小量滲水，通過有針對(duì)性的對(duì)小量滲水處進(jìn)行補(bǔ)注漿（漿液宜使用濃漿，使用較稀釋的漿液容易被水流沖出），封堵住了滲水；基坑開挖結(jié)束后通過觀測(cè)，在粗圓卵石夾中粗砂層注漿止水效果最佳，在承臺(tái)施工的二十多天里，信江河出現(xiàn)了兩次雨水汛期，面對(duì)上游水的沖擊，基坑始終保持穩(wěn)固，不滲水，雙液注漿帷幕止水取得成功；通過與其他方案的經(jīng)濟(jì)效益比對(duì)，水中筑島雙液注漿帷幕止水方案節(jié)約了大量成本。參考文獻(xiàn)：1）圖紙?zhí)峁┑南嚓P(guān)參數(shù)2）建筑基坑支護(hù)