淺談深基坑防水工程的注漿加固設計與施工的技術要點
2015-12-03
目前,我們多采用地下連續(xù)墻、抽水降深和注漿加固等方案進行基坑防水,其中注漿加固是使用氣壓、液壓或者電化學原理,向各種巖土體的裂隙或孔隙中注入一些易于固化的漿液,對地基的物理力學性質(zhì)進行改善,進而實現(xiàn)對地基活圍巖的加固、防滲和堵漏。
一、深基坑注漿加固工藝的設計
(一)評價深基坑基底隔水頂板的穩(wěn)定性
隨著基坑施工的進行,開挖的深度也逐漸增加,隔水頂板也越來越薄,頂板在承壓水頭的作用下其穩(wěn)定性越來越差,一旦基坑底部被沖潰,將會影響到施工的正常進行,甚至會導致周邊環(huán)境的惡化。為了保證深基坑施工的安全,需要對不同的土層進行勘察,根據(jù)獲取的物理力學以及承壓水的相關參數(shù),進行預注漿加固方案設計。
1、計算基底的穩(wěn)定性
這里,我們利用水頭壓力平衡式來對不透水層基底穩(wěn)定厚度進行急速,其基本計算公式為γ・H0=γ0・h……①
從公式①我們可以知道,基底在滿足下列條件時,其狀態(tài)是相對穩(wěn)定的,其基本式為H0=(γ0/γ)・h……②
式中H0表示基底開挖后不透水層厚度,其單位為m;γ表示土的重度其單位為kN/ m3;γ0表示水的重度(kN/m3);h表示承壓水頭高于含水層頂板的高度,其單位為m。根據(jù)公式②可以看到,當土的天然重度γ介于18～20 kN/m3時,對于不透水層厚度計算結(jié)果的評價如下:
?、?nbsp;H0=(γ0/γ)・h時,H0=(0.5～0.56)h,基底 處于極限平衡狀態(tài)。
?、?nbsp;H0>(γ0/γ)・h時, H0>(0.5～0.56)h,基底處于穩(wěn)定狀態(tài)。
?、?nbsp;H0<(γ0/γ)・h時, H0<(0.5～0.56)h,基底處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
2、注漿加固厚度的計算
利用公式 B≥(h・ γ0-H0・γ)/(γ-γ0)……③來計算隔水層頂板及其以下一定注漿加固厚度。
將基底至加固底部的高度作為注漿加固處理總厚度H1,H1= H0+b,也就是說注漿加固處理總厚度應為基坑開挖后殘余隔水層厚度H0與隔水層底板以下加固厚度b的總和。有些時候,含水層并不設置固定的隔水頂板,此時,應將基底加固厚度H1維持在不少于H0+b。
(二)基坑側(cè)壁垂直帷幕的計算
1、計算注漿垂直帷幕的厚度
公式④為注漿垂直厚度參考計算公式,T=ΔH/I0……④
式中T為帷幕厚度(m);ΔH為帷幕前后的水頭差;I0為帷幕的水力坡降,一般取值10～25(相對于土層取10)。
2、垂直帷幕的深度
對于重要工程的基坑采取帷幕注漿時,側(cè)壁加固深度除應滿足基底加固高程外,還應滿足插入深基坑底以下不少于5m的要求。
(三)注漿體總量計算法
該計算方法的公式為Q=V・n・α・β,式中Q為注漿土體總注漿量,單位為m3;V為注漿土體總體積單位為m3;N為孔隙率;α為漿液損失系數(shù),取1.15～1.30(注漿面積小時取大值);β為漿液充填系數(shù),取0.3～1.0。
二、深基坑防水注漿施工
(一)目前深基坑施工中存在的主要問題
1、不能充分認識到施工安全的重要性和緊迫性。在維護、支撐、止水、挖土四個深基坑作業(yè)的環(huán)節(jié)中,任意一個環(huán)節(jié)的疏忽,都會造成非常嚴重的后果,都會影響到深基坑的穩(wěn)定性 。
2、沒有健全的安全管理工作體制和監(jiān)管體系,執(zhí)法力度不夠,監(jiān)督效果不佳。在很多深基坑的施工項目中,沒有設置專職的安全員,甚至連具有豐富的安全知識的施工人員都沒有,這就使深基坑作業(yè)時的安全隱患不能及時被發(fā)現(xiàn)和排除。
3、安全管理投入過少。由于深基坑施工工期相對較短,很多施工方為了節(jié)約成本,往往忽略了對于安全方面的投入,正是由于投入不足,導致在發(fā)生事故的時候,往往會措手不及。
(二)施工機械
1、機械設備
深基坑防水施工的主要機械包括:振動設備、導向架、振動錘、移動軌道。
注漿設備
注漿泵、制漿儲備設備。
3、注漿管路直徑
25～42mm。
4、花管結(jié)構(gòu)
在打入管的前端設置長1m的注漿花管,花管上有3排直徑為3～4mm的孔眼,花管外套橡皮圈,頂端為錐頭。
(三)注漿工作流程
平整場地輔軌排→架設沉管機→接輸漿管→沉管至注漿段→開泵注漿→再沉拔管至注漿段→全孔注漿完畢→移動至新孔。
(四)注漿工藝及結(jié)束標準
1、注漿工藝及方法
(1)打入孔注漿的施工順序為“先外后內(nèi),先邊緣后中心”,施工過程中應堅持隔排跳孔。
(2)根據(jù)需求和地質(zhì)條件,可以選擇由上至下活由下至上打入孔注漿,一般來說采用由上至下注漿。
(3)分段注漿長度為1m,誤差不宜超過10%,即10cm。
2、注漿結(jié)束標準
注漿施工每延米注漿段平均進漿速度10～20L/min,以注漿管路=32～35mm為例,注漿達到如下標準之一時,即可結(jié)束注漿。
(1)當泵壓已達4MPa,而吸漿量≤1.0 L/min時。
(2)注漿量控制標準,每延米注漿達到設計要求。
(3)注漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿應立即暫停注漿,并對冒漿點進行封堵后,繼續(xù)注漿。所采取方法可以減少壓力或加稠漿液,以至采用雙液控制。當采取上述措施冒漿仍然不止時,可以停止注漿,但相鄰孔應實施“補償”措施。
(五)注漿工程質(zhì)量檢查
作為一種隱蔽工程,注漿工程的質(zhì)量檢查宜采用下列方法進行。
1、分析施工資料成果。
2、比較原位測試(靜力觸探、動力觸探)成果,以及注漿前后觸探(或十字板剪切)的力學指標。
3、標貫法。比較注漿前后的鉆探實測標貫值。
4、物探成果的比較。利用電法、面波檢查注漿前后曲線變化。
5、鉆孔驗證。利用鉆孔注水試驗(壓水試驗)對比注漿前后單位長度吸水量。工程鉆孔取芯檢查,比較注漿前后土層的物理及力學指標。
三、結(jié)語
在我國,深基坑作業(yè)技術發(fā)展速度很快,但是對應的深基坑防水技術相對落后,隨著大面積開發(fā),深基坑作業(yè)的要求越來越高,如何有針對性的確立防水技術,是深基坑作業(yè)面的主要課題,只有解決好這個課題,才能保證深基坑作業(yè)的正常進行。
