富水软弱地层条件下沉井止水帷幕施工工法

富水软弱地层条件下沉井止水帷幕施工工法1.前言顶管技术作为较早使用的一种非开挖施工方法，由于其施工精度高，适用土质广，适用管径范围大，综合成本低，环境污染小，能穿越江河、公路、铁路、建筑物或障碍物等，因而近年在排水工程中得到了广泛的应用。顶管施工之前，首先要完成工作井和接收井的施工。在靠近河边等地质复杂，且地下水位较高的情况下，通常采用单排双喷高压旋喷桩止水帷幕止水，由于不同深度不同地质变化较大，导致单排高压旋喷桩成桩困难，在沉井施工过程中出水量较大，致使沉井无法施工。在针对高压旋喷桩止水帷幕渗水问题，采用双液压注浆施工工艺能够解决高压旋喷桩止水帷幕渗水，增大土体稳定性，提高土体强度，保证工作井及接收井沉井在“干”的条件下的顺利施工。2.工法特点针对单排旋喷桩止水帷幕在复杂地质条件下不能够有效的止水，在旋喷桩外侧进行双液压注浆施工，通过运用普通水泥-水玻璃双液压注浆深基坑止水施工方法，可有效提高施工进度，能够体现出本工艺较其他工艺施工简单、快速，工程安全可靠，可投入多套设备同时施工，缩短施工工期等一系列的优点，主要特点如下：2.1旋喷桩采用Ф600mm@400mm的单排双喷旋喷桩，在旋每延米水泥用量不少于400kg，注浆孔距离旋喷桩侧0.8米，按照1米间距环向布置，跳孔间隔注浆的方式进行施工，以防串浆。必要时注浆采用间隙注浆法分2～3次注入。2.2注浆材料为P.Ο42.5普通硅酸盐水泥，浆液按照水:水泥：水玻璃=1：1：0.8的配比施工，注浆压力可先取0.4～0.6MPa，浆液的扩散半径初步取为1.0m,正式注浆前可进行基本试验以确定注浆参数。3.适用范围本工艺适用于淤泥质、粉质粘性土、砂层、全风化、强风化、中风化、断层破碎带等地层富水和动水条件下基坑工程的止水帷幕施工，也可广泛应用于地铁、电力、铁路和水利等基坑工程。能很好的改善现场施工工艺。4.工艺原理在旋喷桩止水帷幕外侧采用双液压注浆，旋喷桩起到了对沉井周边土体的支护和止水作用，双液压注浆在粉质粘性土富水和动水条件下采用普通水泥、水玻璃双液浆，其作用机理主要表现为裂隙填充和劈裂作用；在中砂层中采用超细水泥、水玻璃双液浆，其作用机理主要为渗透作用。普通水泥、水玻璃双液浆和超细水泥、水玻璃双液浆凝胶时间可调，可以减少地下水对浆液凝胶化性能的影响，确保浆液在富水和动水条件下的凝胶团结，浆液结石率高，有微膨胀性。可以对不同地层用不同作用机理进行注浆，确保注浆效果；解决旋喷桩的渗水问题，能够有效的保证复杂地质且地下水丰富的情况下沉井的顺利施工。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程本工法工艺流程见图5.1-1所示。图5.1-1双液压注浆施工工工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备1、编制专项施工方案，并经批准后方可进行施工，组织安全、技术交底、培训。 2、清除场地杂物，平整场地，并使排水畅通，在低洼处设置集水坑，人工进行抽排水。5.2.2设置止浆墙在注浆区域周围造设砼止浆墙，止浆墙厚度20cm，以防止注浆过程中地面冒浆。5.2.3测量放线按设计注浆布孔图，现场测放注浆孔点。注浆钻孔孔位偏差不宜超过10cm，垂直度偏差不大于1%，开钻前必须保证机身平稳。场地平整并确保排水通畅，准确测量钻孔前原始地面高程。

5.2.4钻孔、下钻杆1、钻机采用MGJ50A型等工程地质钻机按标出的孔位进行钻孔。2、将钻杆对准所标孔位（孔位偏差不超过0.1m），开孔时轻加压、慢速、大水量钻进，钻杆一次性钻孔至注浆部位，防止钻杆倾斜。钻孔过程中遇溶洞，应至溶洞底板下1.0m。若孔深入基岩不小于3m范围内未遇见溶洞，即可结束钻探。3、钻孔过程中邀请监理旁站记录地质变化情况,并做好现场记录。当遇岩溶时应详细记录岩溶深度、填充情况等。

5.2.5水泥、水玻璃浆液配置1、配置浆液注浆材料采用水泥、水玻璃双液压注浆，水泥标准强度为P.O.42.5普通硅酸盐水泥，配比按照水:水泥：水玻璃=1：1：0.8进行配置；水泥浆液采用高速拌浆机拌合。搅浆先往搅拌浆筒内注入预定的水量并开动搅浆机后，再逐渐加入P.O.42.5普通硅酸盐水泥直到预定的用量，搅拌3min～5min后将浆液通过过滤网流到储浆筒内待灌。按照同样的方式配置好水玻璃浆液。2、现场试验现场将配置好的水泥浆液和水玻璃浆液用按照1：1的配比用量杯取一定的量进行混合，静置一段时间，查看浆液初凝时间，将初凝时间控制在45秒左右。5.2.6注浆1、注浆管路系统的试运转用1.5～2倍的注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好水、电；检查管路系统及设备，注浆前试运转2min，注浆设备正常后更换浆液、调整注浆压力进行注浆。2、注浆1）注浆初始压力为0.4～0.6MPa，最终压力应控制在1Mpa，自下而上进行注浆，直至达到注浆终止条件后结束注浆。注浆量一般在20L/min，同时在注浆时应观察相邻钻孔浆液外溢的情况，适当调控注浆压力。2）采用双孔钻杆一次成孔，垂直后退间隔分段式注浆工艺，可以针对不同地层调整注浆配比参数，严格控制浆液初凝时间，保证注浆的整体连续性和有效的帷幕厚度，确保注浆效果。3）注浆孔距离旋喷桩侧0.8米，按照1米间距环向布置，跳孔间隔注浆的方式进行施工，以防串浆。必要时注浆采用间隙注浆法分2～3次注入。3、注意事项1）分析地勘资料初步确定注浆的范围并在施工前按设计要求对各构筑物实施超前钻孔，结合超前钻孔进一步明确注浆范围；2）为确保使用年限范围内场区地面及相关建(构）筑物的安全，对场区红线范围内的岩溶土洞等地质进行处理；3）注浆处理需能保证基坑开挖及地下结构的顺利施工；4）注浆处理方案应做到安全、经济、合理，满足国家建设工程的有关规范要求；5）本次注浆为顶管工作井旋喷桩外侧进行注浆，注浆孔间距为1m。跳孔间隔注浆的方式进行施工，以防串浆，钻孔至设计深度孔位偏差不得大于50mm，钻孔垂直偏斜率控制在1%以内。6）注浆材料为P.0.42.5普通硅酸盐水泥，浆液按照水:水泥：水玻璃=1：1：0.8的配比施工，注浆压力可先取0.4～0.6MPa，浆液的扩散半径初步取为1.0m,正式注浆前可进行基本试验以确定注浆参数。7）注浆施工顺序应按照间隔跳跃式注浆顺序，注浆的顶、底高程及注浆布置范围根据平、剖面图实施。8）注浆方式采用后退式分段注浆工艺，即注浆时采用自下而上方式进行，每次上拨高度宜为0.33m。9）在钻孔过程中做好地质记录，当与地质报告及剖面不符时应采取措施进行修正。10）图中标注有局部控制点坐标，其余注浆位置根据注浆孔为1m的间距现场实际放样。注浆前应核实现状管线位置，注浆孔应避开现状管线且距高管线外侧壁不小于1.5m距离。11）注浆工作必须连续进行，由于停电、机械故障、器材等问题出现的被迫中断注浆时，应尽快恢复注浆，恢复时应从稀浆开始，如果吸浆率与中断前接近，则可尽快恢复到中断前的稠度，否则应逐级加浓继续注浆。5.2.7检测测量为了满足变形观测的的需要，在沉井四角及周边构筑物上布置观测点。在注浆过程中，采用精密水准仪监测注浆过程中地表变形，应控制地表隆起限值为30mm，否则应调整设计参数，控制地表隆起变形，确保工程施工安全，有效保护周围环境。在注浆过程中每4小时检测一次沉降，轴线位移方向每8小时检测一次。6.材料与设备6.1材料本工法所用材料见表6.1。表6.1主要材料表序号材料规格、型号单位数量1水泥P.0.42.5普通硅酸盐水泥t1502水玻璃/t876.1.1设备施工机具的规格、性能、配套数量应满足施工要求，拟进场的主要施工机具如下表6.1.1所示：表6.1.1机械设备配置一览表序号设备名称型号及规格单位数量备注1钻机MGJ50A台2根据现场条件配置2双液压注浆泵ZJB-85/180台23搅拌机台24带漏电开关电缆盘台27.质量控制7.1必须严格按照审批后的施工方案施工，不得随意更改施工方案及施工工艺；7.2为保证施工方法正确的实施，派专职管理技术人员在场负责，并做好现场的施工记录。7.3每道工序都要严格按“三检”制度进行落实。7.4对进场材料进行四验“验品种、验规格、验质量、验数量”，按不同规格分类堆放，以免混用、错用。7.5各种化学剂要严格按配合比进行拌合、充分搅拌；7.6施工材料应具有相应的质保书和试验数据；7.7开工前施工负责人组织对现场操作人员进行施工方案、工艺规程、质量目标、检验制度等技术交底，做到施工人员人人了解。7.8在施工过程发现异常情况应及时汇报，以便采取适当措施解决问题，严禁盲目施工。8.安全措施8.1进入现场必须严格遵守现场各项规章制度，按作业规定正确穿戴防护用品，班组长对施工人员要做好工程介绍和现场安全教育。施工现场的坑、井、沟和各种孔洞、危险场所都要设置围栏、盖板及安全标志。8.2施工周围应及时清理障碍物。所有的物料，均应堆放平稳，不阻碍通行和装卸。工具应随手放入工具袋；拆卸下的物件及余料和废料应及时清理运走，不得任意丢弃或闲置。8.3不得将有隐患的机械设备带入或存放在施工现场，对施工机械要实行“安全操作规程”挂牌知道，防止设备事故或机械伤人。8.4根据审批的施工方案，由项目总工对工程管理人员及协作队技术负责人进行一级交底，项目部片区负责人对施工队进行二级安全技术交底工作，施工队班组对工人进行三级交底，并有书面安全交底记录，记录签章应齐全，交项目部保存。8.5进入施工现场的作业人员，由班组长进行班前教育，针对现场施工作业各项防护措施进行交底并告知项目部人员进行作业前条件检查确认，进行焊接作业前作业人员应检查各自的个人防护器材是否齐全、完好（包括：手套、胶靴、安全帽、反光背心等）。作业人员进行焊接作业前清楚相关安全作业要求和应急知识后并在班前教育记录上签字。8.6进行焊接作业前必须填写《动火令》，写明作业地点、监护人，采取的安全措施，当班作业条件等。审批后方可作业。8.7作业前、中、后，对作业环境、自身防护用品、应急物资、施工用电、机械设备、人员培训等进行检查，发现问题及时整改，避免事故发生。9.环保措施9.1施工场地应做到合理布局，优化作业方案和运输方案，在保证施工安排和场地布局的前提下尽量减少施工对居民生活的影响，并减少噪声的强度和敏感点受噪声干扰的时间。9.2噪音控制标准按现行国家标准《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB12523）要求执行，确保离开施工作业区边界30m处噪音小于65dB，噪音最大分贝不超过70dB。9.3对易产生粉尘、扬尘的作业，制定操作规程和洒水降尘制度，在旱季和大风天气适当洒水，保持湿度。9.4合理组织施工、优化工地布局，尽量减少在敏感点实施易产生扬尘的作业和运输工作。9.5在工程开工前完成工地排水和废水处理设施的建设，并保证工地排水和废水处理设施在整个施工过程中的有效性，做到现场无积水、排水不外溢、不堵塞、水质达标。废水排放遵照现行国家标准《污水综合排放标准》GB8978的三级标准执行。9.6施工现场设垃圾站，各类生活垃圾按规定集中收集，由环卫部门及时清理、清运，一般要求每班清扫，每日清运。10.效益分析通过顶管工作井沉井止水帷幕的施工，摸索总结出在富水软弱地层条件下采用单排旋喷桩和双液压注浆施工，在保证质量、进度的前提下，缩短施工工期。2019年龙岗区龙岗河流域、观澜河流域消除黑臭及河流水质保障工程—宝龙街道南约河流域补水工程顶管工作井及同乐河一体化泵站沉井，采用该工法进行止水帷幕施工，施工简单、安全，施工便利迅速，节约工程成本，最大限度的节省现场施工工期，较以往双排双喷旋喷桩止水帷幕比较，节约了90根旋喷桩，工艺节约工期约7天，加快了施工进度，有较好的经济效益和社会效益，节约人工及机械等成本费用约29.2万元，经济效益显著。复杂地质条件下止水帷幕施工工法在宝龙街道南约河流域补水工程顶管工作井中具有良好的社会效益。主要表现在以下几个方面：浆液原材料均无毒材料，不会造成环境污染；施工简单易操作，对场地污染小，有利于文明施工；在人口密集地区，对居民生活影响小；可投入多套设备，缩短施工工期。社会效益显著。11.应用实例11.1南约河流域补水工程11.1.1工程概况南约河流域补水工程顶管工作井位于深圳市龙岗区宝龙街龙岗河左岸南约河河口位置，沉井下沉深度16.04m。设计工作井内径7m、壁厚1m、沉井主体混凝土等级C30P6、钢筋HRB400级，地下水位线位于地面以下6米。沉井部位由上而下地质情况分别为素填土、粉质粘土、中粗砂、圆砾、微风化大理岩，并且沉井底部有溶洞。通常采用单排双喷高压旋喷桩止水帷幕止水，由于不同深度不同地质变化较大，导致单排高压旋喷桩成桩困难，在沉井施工过程中出水量较大，致使沉井施工难度大。11.1.2实施情况采用该工法进行沉井外侧止水帷幕施工，2020年11月～2021年1月宝龙街道南约河流域补水工程顶管工作井完成旋喷桩施工83根，双液压注浆水泥用量为153t，水玻璃用量87t，工作井施工期间未出现渗漏水情况，施工效果良好。该工法与传统的双排旋喷桩止水相比较，施工简单、方便，止水效率高、效果好，节约材料，具有良好的经济效益和社会效益。11.2同乐河一体化泵站工程11.2.1工程概况同乐河一体化泵站沉井井位于深圳市龙岗区宝龙街道同乐河左岸，沉井下沉深度12.6m，设计工作井内径6m、壁厚0.5m、沉井主体混凝土等级C30P6、钢筋HRB40