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1、高压旋喷技术在地铁车站深基坑防水工程中的应用论文.freel,宽18.6～22.6m,防水化时间等因素的影响小,旋喷加固体强度高、均匀性帷幕处基坑开挖深度为17m。车站基坑平面如图1。和抗渗性好等优点,广泛应用于建筑、道路、地铁等该车站的土体工程地质条件为从地面往下约5m许多部门。为杂填土和素填土,填土层下有2m厚粉质粘土,车图1车站基坑平面1车站北区;2.1号降水井;3防水帷幕;4.2号降水井;5.3号降水井;6车站南区;7已有地下连续墙;8暂未封闭的地下连续墙。站基坑主要位于粉砂地层中,含水量约为3
2、0%,饱和度为90%,受扰动易液化产生流砂。在这种饱和的粉细砂地层中形成防水帷幕,普通的注浆法以其可注性和加固土体均匀性差而不太合适,普通搅拌桩又由于加固深度所限,经过方案合理性和经济性比较,选用二重管高压旋喷技术施工临时防水帷幕,而且砂层中旋喷桩体的强度要比粘性土中高。2旋喷桩防水帷幕设计2.1防水帷幕的深度确定防水帷幕深度的确定是假定旋喷防水帷幕本身不透水,按基坑开挖过程中可能出现管涌现象而计算出的深度。基坑管涌计算示意如图2。图2基坑管涌计算1.旋喷防水帷幕;2.放坡土体;3.基坑底板;4不透水层
3、。车站基坑开挖时,如果向上的渗透力超过砂的有效应力,从而导致基坑底破坏,也即管涌现象。而渗透力取决于水力坡降,若水力坡降大于其极限值,则砂粒处于悬浮状态,基坑底就丧失稳定性。工程中,当不绘制流网线时,常采用近似方法验算极限水力坡降。水力坡降i计算式为i=h,h1=1.5m,h2=0.5m,由式(5)求得t=9.1m,取9m。则旋喷防水帷幕的总深度H=h+t=26m。2.2旋喷桩布置参数防水防渗工程设计时,最好按双排或三排布置旋喷桩孔位。理论上旋喷桩孔距为0.86D(D为旋喷桩设计直径)、排距为0.75D
4、最经济。施工时要考虑所用钻机成孔的偏斜率。若只能按一排桩布置防水,则相邻两桩孔位中心连线方向上的搭接量应不得小于实际成孔偏斜率(一般为1.5%)与桩长之积。旋喷桩设计直径与土质、施工方法、工艺参数密切相关。本工程中选用北京中煤矿山工程有限公司研制的二重管旋喷设备,并结合地层特点和施工经验,按双排布置旋喷桩形成防水帷幕。旋喷桩直径为800mm,孔距为700mm,排距为600mm。在设计位置共布置48根桩。旋喷桩防水帷幕孔位布置平面示意如图3。浆量计算以喷量法为例,即以喷嘴单位时间喷射图3旋喷桩孔位布置平面
5、示意的浆量及喷射持续时间,再考虑10%的损失系数来计算出浆量。施工时选用单位时间的喷浆量为0.1m3/min,钻杆提升速度为0.15m/min,每根桩长按26m计,则每根桩的需浆量为20.8立方米。再结合水灰比,可以确定水泥用量。2.3基坑边坡稳定性分析由于该基坑边坡主要位于砂性土层中,基坑在开挖南区时靠近防水帷幕侧采取自然大放坡,边坡滑动面近似为平面形式。若是粘性土坡的稳定分析则要采用圆弧滑动面的条分法计算。当旋喷帷幕防水效果好,边坡表面没有地下水溢出,则边坡平面滑动安全系数Kp=tg/tgα,式中,
6、为土的内磨擦角;α为坡角。也即当坡角等于土的内磨擦角时,土坡处于极限平衡状态。本基坑中砂性土的内磨擦角为29°,为保持土坡的稳定,放坡坡角应小于29°。若坡面有地下水溢出,则土坡的滑动安全系数要降为无水溢出时的一半。因此旋喷防水效果直接影响边坡的稳定性。3主要施工工序及质量控制按设计要求定孔位→导孔钻机就位→旋喷机下放二重管→喷射成桩→回灌。施工中质量控制要留心以下几点:①钻机就位准确,桩中心垂直度不大于1%。桩心偏移小于50mm。②导孔时,根据地层情况及时调整循环护壁泥浆液的浓度,保证成孔质量。若确实
7、成不了孔,可以先从地面预注浆稳定地层,后导孔。③施工中严格控制旋喷参数,如钻杆提升速度(15cm/min)、水泥浆浓度(1∶1)、高压泥浆泵压力(二重管浆压不小于20MPa)、气压(0.7MPa)和气量(1～2立方米/min),浆液流量(0.1立方米/min),保证喷射桩体的强度和均匀性。④返浆正常与否对桩体质量影响很大,若返浆量不正常,要分析原因,采取复喷或调整旋喷参数。若漏浆严重,必须停止旋喷,用水泥浆或水泥和水玻璃双液浆灌入以稳定该处地层,确保加固质量。⑤由于本工程旋喷桩是以防渗为目的,施工时掺入
8、3%的水玻璃(35Be)以提高其抗渗性。⑥旋喷结束后1天内,由于浆体凝固桩顶出现下沉,应用浆液进行回灌,保证桩体标高。4喷射质量的检查施工前主要通过现场旋喷试验,了解设计采用的旋喷参数和浆液配方是否合适,固结体质量是否能达到设计要求。本工程的施工参数是在与之相邻车站基坑工程施工经验基础上提出的,比较适合该工程。施工过程中,可以定性地通过观测旋喷返浆情况,判断桩体连续性和均匀性。通过返浆体的强度可以推测桩体的强度。根据室内实验和工程资料,同龄
