深基坑钢板桩内侧帷幕灌浆施工工法

1、深基坑钢板桩内侧帷幕灌浆施工工法1.前言近年来,伴随着土地资源的日益稀少和土地成本的增加，发展商为追求最大的经济效益，致力于高层及超高层项目的拓展开发，因此深基坑开挖和开挖过程中的支护技术取得长足进步。深基坑在开挖过程中，所采用的基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性，同时因为高层项目多数处于城市中心位置,项目周围的商用及民用建筑众多，所以在开挖过程中，保护相邻建（构）筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。本工法以澳门氹仔BT2/3地段濠景五期住宅及商业发展项目为例，介绍支护体系施工时可采取的帷幕灌浆措施,从而可以用较低的成本和较小规模的施工来改善土质情况，确保支护体

2、系的稳定性，同时提升支撑系统的效益。2.工法特点：2.1此工法区别于普通的外围注浆稳定基坑四周泥土的地下处理方法，本工法使用在项目场地内,在基坑钢板桩的内侧注浆的技术，不仅弥补了设计上的不足，同时降低了施工的难度，免除了在项目外围施工的行政申请程序以及因为外围施工而增加临时工程措施的成本。2.2在钢板桩内灌浆至最低开挖面以下的标高，加强了地盘内土壤被动抗压的能力，以达到减少沉降的目的，同时不对相邻建筑物和地下管线造成任何影响。最大程度上保证了项目以及周边设施的安全。2.3项目的南边的土质较差,在这个位置冲击土层较厚，N值（锤击数）较低，在土压力作用下，钢板桩的底部可能向基坑内弯曲。因此我们选择

3、在钢板桩内侧灌浆。在钢板桩内侧灌浆的主要作用在于填充可能存在的空隙或者空洞，减少通过钢板桩的漏水及可能的土的流失。3.适用范围：3.1 适用于项目深基坑开挖，开挖过程中项目周围的沉降风险较大,但周边环境不允许或者不适合进行地质处理的工程，而需进行场内灌浆。濠景五期项目位于由米尼奥街，广东大马路和布拉干萨街所围成的类三角区域，附近的敏感结构、设备繁多。其中有高层住宅小区四个，居民约五万人，学校两所，小区中心两个，公园休憩设施三个。另外，项目周围还有众多复杂市政管网设施，如煤气管道，压力食水管，光纤，电缆和排水渠等。3.2适用于原设计有不足的地方（如角位的角度大，泥压传递效率不高），更改设计需很长

4、时间，所以需要采用地质处理方法以改善项目周边沉降、路面下塌的问题。而如果进行常规的场外地质处理时则需要顾虑行政申请程序，工期紧张等因素，所以在综合时间、成本、效果及可行性等因素后，采纳进行场内灌浆的方法。濠景五期项目在施工的过程中，由于顾问公司给出的支护设计方案有不足，在施工过程中支护体系面临的风险较大，更改支护设计方案则面临加长工期的风险，而如果采取场外措施，在澳门特殊的政治条件下，则需要进行复杂的行政申请程序和繁琐的审批流程，不仅加长了施工的周期,更带来了经济成本的增加,这时场内灌浆无疑是最优的方案。4.工艺原理：DH3DH3布拉干萨街广东大马路米尼奥街图4-1濠景五期平面图项目近布拉干萨

5、街位置，和广东大马路，米尼奥街，平面位置如图所示：地盘在近布拉干萨街位置（请参考图4-1），因近角位的关系，装顶的次序必须从内到外，所以，开挖宽度无可避免加大，加上该位置的土质特别松软（根据DH3的探土资料，该位置附近有4m厚的高度可压海泥和12m厚的松散冲积）。在第一至第三层的开挖试行运作下，地面净沉降量已达到-40mm（澳门规范中若沉降超过-50mm,则需重新向顾问检讨施工方案），如纯粹继续以原设计的方案进行基坑的开挖，项目将面临沉降量继续扩大并影响附近设备及建筑物的风险，但是如能以地质处理先固化现场内的土质，不仅能加强场内泥土的抗压能力，同时也可以减少钢板桩变形的情况，自然安全无虞。图4

6、-2支撑剖面图因此地质改善的方案设计迫在眉睫,而在该方案的设计中所需要考虑的因素包括钻孔大小，间距，注浆压力和成分等均为一系列的设计项目，在综合地盘的地质条件（土壤颗粒大小，渗水度等参数），邻近地区案例和一部分国际规范后，地盘所采用的灌浆设计如下：灌浆孔大小：孔径100mm，配以马歇尔管（300mm段距，50mm直径）；灌浆孔间距：800mm；灌浆成分：请参考表6-1本工法的技术参数及技术参数依据见下图4-3及图4-4。图4-3地质改善方案的技术参数采取间距为0.8m采取间距为0.8m图4-4注浆孔的间距和成本比较施工团队见及上述情况，在得到顾问的同意下，将地盘近布拉干萨街位置施行本工法，详细

7、位置分布和施工程序请参考下一节（工艺流程及操作要点）。5. 工艺流程及操作要点5.1灌浆流程图5.2流程说明首先在图上确定好灌浆孔的位置(800mm中至中)，现场测量放线灌浆孔的具体位置，同时确保周边地下管线位置,保证灌浆孔不会与其发生冲突。钻孔机就位后，根据技术方案的要求钻孔，安装TAM管（马歇尔管）（50mm直径）。待TAM管完成后，压力/灌浆容量符合要求，便可进行管内灌浆作业，并根据具体要求，完成灌浆。米尼奥街5.3灌浆布置图米尼奥街建造800mm中至中的钻孔，并在最终开挖面以下6m深度的位置注浆，以强化地质广东大马路布拉干萨街建造800mm中至中的钻孔，并在最终开挖面以下6m深度的位置

8、注浆，以强化地质广东大马路布拉干萨街图5-1灌浆布置图5.4前期安排先在布置图上订出灌浆孔的准确位置，并在现场通过放线,对钻孔的位置做好标记并把灌浆孔编号以便后期进行识别和提交相关灌浆记录，同时避免日后施工时混淆,影响施工效果。施工前，我们会先行派人员查勘现场地下是否埋有地下管道、电缆或水管等，如果在灌浆孔的范围内发现有以上的设施,我们会立刻联络相关公司或部门安排迁移或作适当的保护(保持安全距离),并向相关部门提交记录。5.5钻孔程序在开始前，必须首先核对钻孔的位置是否正确，然后把钻孔机移至灌浆孔的位置，并随即利用平水尺或角度器把钻孔机调校至垂直角度,同时,在钻孔期间仍然需要不时重复地监测着钻

9、孔的角度，以避免造成过大的偏差及影响日后灌浆的质量。待钻孔机完成调较角度的后，以临时套管法进行施工，用来防止钻孔崩塌或破坏周边的土壤，临时套管的外径约为100mm。钻孔时会采用回转式钻法（Rotary Drilling Method），而不使用冲击式方法，以减少钻孔时对地面的影响。并以清水作为开孔的冲洞剂，贯穿现有的土层，直至钻孔钻达至钢管桩墙脚的深度后，便会停止。5.6安装T-A-M灌浆管程序待钻孔完成后，便把已搅拌好的注浆液 Cement /Bentonite Grout灌注入钻孔内，其膨润土、水泥及水份的配比为1 : 10 : 20。待注浆液灌注完成后，随即把一根直径为50mm的马歇尔灌

10、浆管（TUBES-A-MANCHETTE）沉放至钻孔的底部，然后把所有临时套管抽出及拆除。5.7灌浆程序待马歇尔灌浆管安装完成后，便会以水泥/彭润土进行灌浆，方法是采用双控管（Double Packer）把己搅拌好的水泥膨润土液注入灌浆孔内，灌浆孔间距为800mm，灌浆深度为地面以下1m。本工法主要目标为加强地盘内土壤的抗压能力，减少钢板桩的变形，并达到澳门法规第47/96/M号法令所述的相关沉降要求，在经由设计顾问和专业分包商的讨论和分析，取得以下的灌浆技术要求。当达到以下任何一项条件时，椎幕灌浆便将可停止及完成：a.若灌浆压力达至到有效覆土压力（Overburden Pressure，模拟

11、正常泥压），即按每公尺深 20kPa计算，再加上地面的荷载（10kPa），并维持5分钟，期间未有任何浆液注入；或b.当水泥膨润土灌注浆 Cement/Bentonite Grout灌浆流入量于每公尺提升内达150L；c.当地面路起或附近路面或结构物发现损坏的迹象时。当灌浆完成后，每一灌浆孔（TAM管）均要用水彻底清洗，以备有需要可进行再次灌浆。图5-2沉降监测点分布图图5-3沉降数据比较（SM1-SM4的位置请参考图5-2）位移(mm位移(mm)荷载(kN)图5-4 灌浆后，横向荷载和位移的关系图表（参考国外的相关文献）6.材料安排表该灌浆工法中使用到的主要材料和比例如下表：材料数量/单位TR

12、UGEL 100膨润土40kg水泥400kg清水（自来水）800L合计：1m表6-1注浆液配比表7.机器设备表:该灌浆工法中使用的主要机具设备见下表：机械/设备名称牌子/型号数量/单位钻孔机械Boart Longyear LY38探土机4台浆液搅拌器本地制作，何工1500公升容积的高速搅拌器2组灌浆泵汉机HD CGP30高压化学灌浆泵2组抽水泵220V 40口径的抽水泵浦2组贮存缸1.2m宽x2.4m深x1.2m高的浆液贮存缸2组表7-1机械设备表钻孔机图:图7-1钻孔机示意图钻孔机规格说明动力柴油驱动适合施工的桩口径50150mm有效工作深度80m横置式整体尺寸（长x宽x高）1.8x1.2x

13、1.8m标准工作高度4m整体重量1.5T表7-2钻孔机规格说明表浆液搅拌机图:图7-2浆液搅拌机图表7-表7-3浆液搅拌机规格表电动马达动力23kw转速14401400rpm使用电压380/660V浆液缸体积（每边）1000 x750mm计算容量（每边）750L实际搅拌量（每边）600L贮水缸体积650 x500 x600mm计算容量195L体积2300 x1200 x1650mm整体重量470Kg灌浆泵图7-3灌浆泵图 CGP30高压灌浆泵规格最大输出率流量30 x2L/min6.6x2gallons/minute压力2500KPa362psi动力电动马达4kw使用电压380/660V体积2

14、275X940X800mm整体重量（包含压力油）470kg表7-4 CGP30高压灌浆泵规格8.劳动力组织工种人数（名）钻孔机的机长2钻孔机的跟机技术员2灌浆工4杂项工人2安全人员1环保人员1管理人员1合共13表8-1劳动力安排表9.质量控制为确使灌浆的质量能达到设计的要求，地盘使用了严格的质量控制措施：主要质量控制目标如下表所示：项目允许偏差检查方法1注浆孔间距800mm100mm软尺2注浆压力差20kPa X（有效土压深度）5kPa压力机3注浆容积150L50L流量计表9-1质量控制指标准确记录灌浆的资料，包括：A 环境资料：灌浆日期，时间，温度，天气，监控人员；B 物理资料：钻孔深度，注

15、浆压力，容积和深度。同时，灌浆物料资料包括：水泥的压力测试，塌度测试，质量测试。测试资料包括：SPT（STANDARD PENETPATION TEST）和CPT（CONE PENETRATION TEST）。注浆孔在首次完成注浆后，将会冲洗清洁，预备在开挖时如有需要，进行再次注浆，以确保沉降情况能得以控制。10.安全措施此项工程将会动用多部重型机械，施工人员以及运输队伍进行施工，为确保安全，我们将会安排一名符合资格的安全督导员控制和监督施工现场及施工的全过程，严格地执行下列安全管理措施。a.于钻孔机就位前，必须先把工作区域的地面进行平整处理，如有需要则会以碎石回填，并且加以压实，避免出现不平

16、稳的情况；b.所有泥浆搅拌缸的顶部均需设安全盖，并须加设自动断路装置，当盖开启时电机可自动停止转动；c.所有电箱均设有自动断路器（即水气掣）；d.必须把施工位置进行局部安全围封，并把施工范围、材料堆放区、行人信道及车辆信道明确地划分清楚；e.监督所有属下施工人员佩戴符合规格的安全帽、耳塞、安全鞋及反光衣，尤其注意在泥浆搅拌缸的工作的人员均需额外配戴合规格的口罩及眼罩；f.所有机械在操作前都要进行定期的安全检查及维修保养。11.环保措施由于本项灌浆工程主要是以湿作业方式进行，在整体施工过程中，将会产生少量的泥浆水。因此，在工序展开前会先行安排在施工现场建造适量的集水沟、集水井或沉淀池，借此把施工

17、过程所产生的泥浆水由集水沟疏导至集水井或沉淀池，经沉淀净化后进行排放或循环再用，而渣土则会在泥浆池中分离后由工人装车运往指定的堆填区。12.效益分析由于原支护系统设计上存在不足的处，未充分考虑到现场环境、工期、资金等各项问题，导致需要后期作出补救。而濠景五期采纳的场内灌浆工程，人材机费用共计约150万。如采用场外灌浆的方式进行处理，在澳门这个特殊的社会环境下,在“项目红线”外进行施工，会涉及到冗繁的行政程序，同时因为场外灌浆会加大灌浆的面积,预计成本将达到200万以上，不仅会加大成本支出，更加会仅会严重影响项目的工期计划。如采用场内钢板增加锚固的方式，不仅需要增加额外的钢材，同时增加了施工的工序和复杂程度，又加大了该改善措施的