基坑(沉井及砖砌井)隔水帷幕的构筑方法

基坑（沉井及砖砌井）隔水帷幕的构筑方法基坑失稳的条件中，除地下水会起到极其重要的影响外，土层的颗粒级配、孔隙率、抗剪强度、承载力等物理力学指标也起着极其重要的作用，改变土体性质及改善土体物理、力学的性能，也是从根本上改变基坑土体抗失稳能力的方法。本标段施工中搅拌桩隔水帷幕主要运用于本标段的以下两方面：（1）顶管竖井施工使用隔水帷幕的方法1）顶管竖井带隔水帷幕沉（钢筋混凝土）井法：在地面上构筑钢筋混凝土井壁，地面下搅拌桩构筑隔水帷幕，开挖井内土体时，利用钢筋混凝土井壁承受土体侧向力，再利用井壁的重量自然下沉，相互咬合的粉喷桩隔水帷幕止水但不承受土体侧向力。2）顶管竖井带隔水帷幕砌筑法：在地面下先构筑隔水帷幕，帷幕的设计强度达到后，由上至下逐渐开挖土体，同时构筑抵御四周土体侧向力的井壁砖砌体，使隔水帷幕不承受土体侧向力。搅拌桩的设计（1）搅拌桩的原理及适用范围1）搅拌桩的加固原理搅拌桩是用于加固饱和软粘土地基的一种新方法，它利用水泥、石灰等材料作为土体固化剂的主剂，通过深层搅拌机械，在土层深处就地将软土和固化剂（浆液或灰粉）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基基础。2）适用范围适用土质：搅拌工法最适宜加固各种成因的饱和软粘土，如水力清淤吹填的软土、沼泽地带的泥碳土、湖相和海相沉积的粉土和淤泥质土等，国内一般用于加固的土质有淤泥、淤泥质土、软粘土和亚粘土等，加固深度最大为12m。水泥加固土的室内试验表明，含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好。含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土及有机物含量高、酸碱度（PH值）较低的软粘土，加固效果稍差。适用工程对象对于顶管施工，我们看重搅拌桩可对桩或连续墙侧背后的土体加固，以提高桩或墙体的侧向承载力及隔水帷幕作用，也看重搅拌桩加固造价较低能够大量使用，以防止开挖基坑过程中，边坡防坍及基坑底隆起的作用。搅拌桩有二种搅拌构筑的方法，一是喷射水泥浆液为主、另一种是喷射石灰粉为主。喷射水泥浆液的方法多用于构筑隔水帷幕及承重式挡土墙，我们本节主要制订喷射水泥浆液的施工方法。3）搅拌桩的设计按本标段施工图设计：本工程搅拌桩构筑为柱桩、圆形，大于顶管竖井外径约1.5-2m，桩径0.6m、咬合布置、咬合直径约0.15m，深度由于每座竖井的标高不同，设计时应大于本处竖井最大深度4.0m。在基坑开挖隔水帷幕构筑的场合，由于搅拌桩桩体的扩散直径，被严格控制在搅拌叶片旋转直径的范围内，对周围土体无挤压等力的作用，故可以在既有构筑物或排桩边贴近施工。本隔水帷幕布置1排，桩间的搭接长度为0.15m左右。桩的长度应视地下水水层的厚度确定，一般情况下还应穿透被隔离的含水土层。搅拌桩的施工搅拌桩的质量是实现土体加固安全和经济的保障，合理的加固设计，如果没有好的施工队伍实施，难以保证施工质量往往也会失败。由于深层搅拌施工在地下实施，又是新兴的技术，目前国内尚无明确、可靠的对土体加固质量的检验方法，因此对施工质量的控制就显得尤为重要。（1）搅拌桩的机械设备1）搅拌设备深层搅拌机是进行搅拌桩施工的关键设备。目前国内有中心管喷浆方式和叶片喷浆方式两种机械设备，施工工法大同小异。叶片式喷浆是在搅拌的叶片上装有一至数个喷浆孔，在搅拌喷浆时使浆液与被搅拌的土体混合均匀，这对于大直径叶片和连续搅拌是合适的，但因其喷浆的孔径小易堵塞，且设备加工制造技术复杂，只能喷注纯水泥浆液（顶管施工对搅拌桩直径要求不高，故此处不予介绍）。中心管喷浆方式的浆液输送，是从两根搅拌轴之间的另一根管子输出，由于浆液不能直达被搅拌的土体，搅拌效果相对叶片式喷浆稍差，但对叶片直径1m以下的搅拌桩，搅拌均匀性的影响不大，而且该方式适合多种固化剂，甚至可用于水泥砂浆。SJB型深层搅拌机是由冶金部建筑研究总院研制的双搅拌轴中心管输浆方式的搅拌专用机械，如左图31示。它包括：动力部分：2*30kw电动机及各自连接一台行星齿轮二级减速机。搅拌部分：含搅拌轴（每节长2.45m，直径/127mm）和搅拌头（带硬质合金齿的两片叶片，直径0.7-0.8m）。输浆部分：含中心管（/140mm，每节长2.45m）和穿在中心管内部的输浆管（/68mm）以及单项球阀（球径/120mm）组成。中心管通过横向系板与搅拌轴连成整体。2）配套设备履带式起重机：10t,起重壁长15-25m，提升速度0.2-1.0m/min;灰浆搅拌机：两台，2L。轮流供料。灰浆泵：采用HB6-3型，出由压力胶管与深层搅拌机的输浆管连接。该机的输浆量8m3/h、工作压力1.5MPa、垂直输送距离40m、水平输送距离150m、排浆径50mm、最佳输送灰浆稠度8-12cm。电气控制柜、集料斗等，应满足与搅拌设备的配套使用要求。（2）施工工艺搅拌桩施工工艺流程见图32示。1）定位：履带式起重机悬吊深层搅拌机达到指定桩位，对中。2）预搅下沉：启动搅拌电机，放松钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可参考电动机电流表控制，下沉时调节下沉速度，不应使搅拌电机超负荷运转，如果地质稍硬，可以从输浆系统补给清水以利于钻进。图3-1-2抵度搅拌该撤工工艺流程3）制备水泥浆：待下沉搅拌（钻进）至一定深度时，可开始按设计的配比拌制水泥浆，压浆前将浆液送至料斗中。4）提升喷浆搅拌：搅拌机搅拌切削至预定的地层深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入搅拌好的地基钻孔中，并且边喷浆、边旋转、边提升，提升时必须按预定的提升速度进行。5）重复上、下搅拌：深层搅拌机提升至设计加固深度的顶标高时，送料斗中的浆料应刚好使用完毕。为使软土与水泥浆搅拌的更为均匀，可使搅拌机再次旋转、下沉至土中，到达设计标高底部后，再旋转提升至设计深度的顶标高，缓缓地提升出地面。6）清洗：向集料斗中导入清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的灰浆，并将搅拌头上的灰浆、软土清理干净。7）移位：将起重机以往下一桩位。重复（1）-（7）施工步骤，打入下一根搅拌桩。8）如果考虑搅拌桩上部受力较大，可在桩顶以下的1-1.5m高度范围内，重复搅拌至桩顶标高前，再增加一次喷浆过程。（3）质量控制1）预搅拌：软土应完全预搅切碎，以利于同水泥浆均匀搅拌。2）水泥浆不得离析，应严格按设计配比制备水泥浆，制备前应先将水泥中的结块筛除。为防治水泥浆离析，可使水泥浆在搅拌机中不断搅动，待喷浆前再倒入料斗。3）确保搅拌桩的强度和均匀性措施喷浆时应保证连续，输浆系统不能发生堵塞。严格按预先设计的配料比例、提升速度制备和喷射水泥浆，提升速度误差不大于0.1m/mi