高压定向内排防渗墙止水设施在北京亚运村的应用

高压定向内排防渗墙止水设施在北京亚运村的应用

1工程概论与地质条件1.1建筑物不均匀附加沉降该项目位于北京亚运村。基地深度为12.7m，高层建筑位于基底东侧、南部和西部的边缘，仅为6.8m。由于基地距离未建筑太近，如果调整水量井，不可避免地会减少建筑物的不均匀沉降，严重时必然会危及附近建筑物的安全。因此在基坑东、南、西三侧结合护坡桩设置高压定摆喷防渗墙止水,防渗墙顶底标高与支护桩一致,对应采取“外灌内排”措施保证止水帷幕及附近建筑物的安全。1.2地基土层沉积相拟建场区所处地貌单元为台地,场区表层为人工堆积层,其下为第四纪沉积层,在基础影响深度范围内地基土层以粘性土、粉土及砂土交互沉积层为主,自上而下为:人工堆栈层层厚1.40~2.10m,以房渣土、碎石填土为主。2粘土粉层厚2.40~4.50m,饱和,密实,褐黄-灰色,含云母、氧化铁,有机质,局部夹粉质粘土薄层。粉砂层厚3.20~4.30m,中密,灰色,含云母、石英。2粉末粘土层厚1.50~2.80m,饱和,可塑,灰色,含云母、氧化铁、有机质。2粉末粘土层厚0.90~2.50m,饱和,可塑-硬塑,褐黄色,含云母、氧化铁,局部夹杂粘质粉土、重粉质粘土透镜体,下部夹有姜石。粉沙层厚2.40~2.90m,饱和,密实,褐黄色,含云母、石英。地下水分布及水位层厚2.40~4.10m,可塑-硬塑、饱和,褐黄色,含云母、氧化铁,局部夹重粉质粘土团块。场区地层中分布有三层地下水:第一层地下水为台地潜水,埋藏较浅,雨季水位埋深2.35~4.60m,年变化幅度为1.0~2.0m;层间水①雨季水位埋深为6.20~8.20m;层间水②雨季水位埋深为13.40~14.10m;层间水位年变化幅度为1.0m左右。2解决深基坑施工时的风险本工程高压定摆喷防渗墙止水的目的,主要是要解决在基坑开挖和地下建筑物施工时,防止基坑外侧地下水渗入,保证深基坑干燥和地下建筑物施工安全。2.1高压定摆喷防渗墙深度确定高压定摆喷防渗墙帷幕止水法是采用工程钻机成孔至设计处理的深度后,用高压注浆装置,通过安装在钻杆杆端的特殊喷嘴,定向摆动向土体喷设一定浓度的水泥浆,同时钻杆以一定的速度渐渐向上提升,高压射流使一定范围内的土体结构遭到破坏,并使土与水泥浆混合、胶结、硬化,在地层土中形成一定厚度的墙体,所成墙体与钢筋砼护坡桩相交接形成联合止水帷幕,其抗渗性能好,能有效阻止地下水渗向基坑内,达到止水目的。根据基坑支护结构的特点,本工程高压定摆喷防渗墙中心线确定在基坑护坡桩轴线上,高喷孔位设在两护坡桩正中间,孔距同护坡桩间距为1.4m,两侧喷嘴定向护坡桩,摆喷角度为30°。由于护坡桩嵌固深度4.0m,桩底进入相对不透水层1.50m,桩顶距地面2.0m,确定高压定摆喷防渗墙深度同护坡桩桩长。墙的厚度不小于150mm。为了及时监测高喷防渗墙外侧水位并配合防渗墙有效整体工作,在防渗墙外侧布置观测回灌井,防渗墙内侧基坑底部布置降水减压井,形成“外灌内排”的布置,井底标高同护坡桩底标高,井间距均为12.0~15.0m。当外侧水位降深大于1.0m时,即采取有压回灌措施。2.2喷射管安装范围高喷施工采用三管法,在正式施工前进行生产性试验,试验中高喷主要的技术参数是:高压水压为35~40MPa,流量为75L/min;压缩空气的风压为0.6~0.8MPa,风量为1~2m3/min;水泥浆液采用强度等级为P.O32.5水泥配制,水泥浆浆压为0.4~0.6MPa,浆量75L/min,进浆密度1.5~1.6g/cm3,回浆密度不小于1.2g/cm3。要求喷射管喷嘴直径1.8~2.0mm(双喷嘴)。施工中喷射管摆角,以及摆喷起线与轴线夹角的允许误差为±2°。喷射管的提升速度,在粘质粉土及粉质粘土层中为12~15cm/min,在粉砂层中为5~10cm/min,摆动速度为10次/min。3生产力试验3.1施工前控制要点为了获取适合本工程地质条件并满足设计要求的各项施工参数和高喷工艺,在正式施工前进行了生产性试验。具体内容为:(1)确定适合本工程的高压水压力、浆压、浆量、浆液密度、风压、风量、回浆密度等参数。(2)了解钻孔工效及高喷工效。(3)确定每米高喷灌浆材料的用量。(4)开挖检查成墙厚度、成墙质量及墙体材料强度。生产性试验选定在基坑北侧不需进行高喷施工的护坡桩间进行,根据设计初定的高喷技术参数进行试验,从而确定高喷水气浆等各项参数,了解施工情况。3.2喷射管安装工艺优化生产性试验共进行了3个孔,试验结果统计如下:(1)3个高喷孔的钻孔效率基本相同,分别为8.78m/h、8.45m/h和9.15m/h。(2)按施工技术要求控制喷射管的提升速度,每根桩成桩时间约2小时。(3)水泥用量平均为460.0kg/m。3.3现场试验结果除施工过程中严格按设计要求的参数和工艺进行外,还采用开挖方法来检查高喷防渗墙的质量。试验段施工完成7天后,对高喷孔进行开挖检查,开挖长度6.0m,深度3.5m。实地观察结果表明,高喷形成的水泥土墙体以高喷孔为中心向两侧护坡桩扩大成马鞍状,高喷孔处墙体最薄厚度为180mm,墙体与护坡桩接合处最厚达400mm,且墙体与护坡桩接合非常紧密,现场取7天的墙体材料进行强度实验,结果表明7天的墙体材料强度大于1.4MPa。试验结果说明,试验段的高喷墙墙体密实,满足了设计墙厚大于150mm的要求。因此,设计提出的施工技术参数和工艺是可行的,能够保证工程质量,它们可以在以后高喷施工中应用。4摆动喷射喷浆压浆本工程共投入3台套高喷设备施工,完成高喷326个孔,总进尺4792.2m。水泥用量平均为449.0kg/m,略少于试验时水泥用量。在施工过程中,严格按照生产性试验确定的技术参数和工艺进行,并按下列要求控制施工质量。高喷台车就位后,为了检查高压系统的完好性,首先在进行地面试喷,以保证水压达到设计要求,气浆通畅。地面试喷正常后,将三重管喷杆一次下入孔底,即可供浆、供风开喷。待水气浆的压力和流量参数均达到要求,且孔口返出浆液密度不小于1.2g/cm3(误差不大于0.1g/cm3)时,即按既定的提升速度进行摆动喷射灌浆。喷浆过程中遇到不同地层时,在孔口冒浆的情况也不一样。为了保证喷浆质量,要根据情况决定喷杆是否提升,或者提升快慢。一般孔口冒浆量不大于注浆量的20%时,正常地连续提升和转动进行喷浆作业。孔口不冒浆时停止提升,直到开始冒浆。当长时间孔口不冒浆,或冒浆不正常的情况下,在静喷一定时间后,以低于正常提升速度提升,待恢复正常后,按常规速度提升。当孔口冒浆量大于注浆量的20%时,适当加快提升速度和转动速度。喷浆作业到孔口后,对孔内浆面下沉部分,应及时用水灰比为0.6的水泥浆或用下一个高喷孔冒出的浆液进行补灌,并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。5高压定压广告防渗透墙效果在基坑开挖过程中,对高压定摆喷防渗墙效果进行了3个方面的检查,效果非常好。(1)墙顶部防渗墙中心线与护坡桩轴线基本一致,墙体与护坡桩接合非常好,墙体厚度满足设计要求。(2)wo清除防渗墙基坑内侧桩间土,防渗墙表面无孔洞,墙面与护坡桩接合非常好,防渗墙还完全承担了桩间护土作用。(3)停止水的效果除少量的墙面潮湿外,没有地下水渗入