浅谈水中帷幕止水施工技术.doc

浅谈水中筑岛承台基坑帷幕止水施工技术郭瑜中铁二十四局集团新余工程有限责任公司 摘要：合福铁路信江特大桥101#、102#墩承台位于信江河中，采用水中填土筑岛施工，为保证基坑开挖过程中边坡稳定、不大量渗水和涌砂，基坑使用双液注浆止水（普通硅酸盐水泥（P.O.32.5）+40”Be水玻璃）,通过高压注浆对地层进行渗透、扩散、化学固结来填充结构层的缝隙，从而阻止水的渗进，同时可对整个筑岛四周进行加固，确保基坑开挖的质量安全。关键词：水中筑岛 基坑开挖 帷幕止水 双液注浆 施工技术1、 工程概况信江特大桥101#-102#墩承台位在河床中心带上，河床地质情况复杂，河床底高程为63.936m，根据设计要求承台底高程为57.00-63.00m处，采用人工筑岛，受河水及取水条件的限制，筑岛材料采用人工填土。筑岛高程为67.20m，施工水位66.200m,承台施工前进行基坑开挖，其中101#、102#号墩承台开挖深度分别为8.5m，9.5m。由于该工程所处场地工程地质条件复杂，强渗水层厚3-5米，承台基坑开挖在地下水以下3.6-8.5米，河水会从强渗水层大量涌入基坑内，给基坑开挖带来很大的困难，必须在开挖之前进行止水处理。其工程地质和水文地质情况如下：水文情况：水文成果（桥位处）：F=2113.3km2，Q1%=7356m/s，H1%=73.48，V1%=3.35m/s，流向左右。地质资料工程地质：03.5m为(0)1人工填土（素填土）（Q4 ml）：褐红色，主要由砂砾，细圆砾及砂岩、黏性土组成；3.5m 5.5m 为(1)4粗圆卵石夹中粗砂（Q4 al+PL）:灰黑色；5.5m 6.0m 为(2)1坡残积层（Q el+PL）粉质黏土，棕红色，硬塑，=200KPa，为硬塑土；6.0m 8.0m 为(3)1泥质砂岩夹砂砾岩（W4）：褐黄色，褐红色，全风化，=200KPa，为硬塑土； 8.0m 9.5m 为(3)2泥质砂岩夹砂砾岩（W3）：褐红色，强风化，=300KPa，为软石；2.基坑开挖及帷幕止水总体方案2.1筑岛基坑注浆平面尺寸101#-102#墩承台基础尺寸分别为： 17200172005500，14800172005000。2.2采用基坑支护帷幕止水方案的原则1）保证每个基坑开挖后满足相应承台尺寸及施工要求；2）符合现场施工条件和环境要求，施工技术优化、可行；3）保证墩基坑不大量涌水、涌砂，确保基坑开挖时边坡稳定安全；4）施工工期合理；5）在保证安全、可行的基础上，尽量降低工程造价。2.3施工方法根据工程水文地质条件，采用顺序为：先止水、后开挖，采用双液注浆止水施工，具体做法为：根据101#-102#墩承台基础地面尺寸，确定基础基坑底部边界线，从基坑开挖线始，在粗圆砾层、粗砂层和人工填土层按1:0.7放坡至泥质砂岩夹砂砾岩地层，再从泥质砂岩夹砂砾岩地层顶面按1:0.20放坡至基坑底部边界线，在泥质砂岩夹砂砾岩地层顶面设置2.0m宽平台，有利于保证基坑的整体稳定。施工顺序为：按图确定开挖线第一排注浆孔双液注浆（基坑开挖线外推0.80，间距3.0m，注浆孔深入泥质砂岩夹砂砾岩地层0.5m）第二排注浆孔双液注浆（基坑开挖线处，间距3.0m，与第一排排距0.8m，梅花形布置，注浆孔深入泥质砂岩夹砂砾岩地层0.5m）第三排注浆孔双液注浆（与第二排排距2.5m，间距1.0m，注浆管至泥质砂岩夹砂砾岩地层顶面1.0m）基坑开挖。3. 双液高压化学注浆的作用机理双液高压化学注浆通过对饱和性质的粉砂、中细砂以及卵石的补强加固效应可视为由渗透、劈裂扩散、填充和挤密四部分组成，浆液在压力作用下向钻孔周围土体中发生渗透、劈裂扩散。浆液包裹泥土团，而土体间的孔隙、裂隙被水泥颗粒填充。水泥中的硅酸二钙发生水解和水化反应，产生氢氧化钙。氢氧化钙与水玻璃发生反应，生成细分散状的凝胶体水化硅酸钙。凝固后形成强度较高、水稳定性较好的水泥结石体，从而使地基挤密，固结强度增高，达到高压注浆形成固结帷幕止水带的设计要求。4. 注浆施工技术4.1 注浆方式（1）双液注浆孔采用孔径为50的孔，最外一排孔间距为3.00m，第二排为3.00m，采用梅花形布置，排距0.8m，孔深为嵌入泥质砂岩夹砂砾岩0.5m，第三排（基坑内侧）与中间一排排距为2.5m，间距为1.00m，注浆至粗圆砾石层0.5m。用0.25m3搅拌桶搅拌水泥浆，水灰比为0.4-0.8：1。水泥浆液、水玻璃浆液分别配制，充分搅拌均匀，分别储存，在施工过程中，根据实际情况及时调整好水灰比或水玻璃的掺量。采用双液注浆泵注浆。将双管道浆液送到孔底预定位置，根据注浆量和泵压力，将注浆管边注边提(注浆压力控制在1.5-5.2MPa，相应浆液配比分别为0.8：1、0.6：1、0.4：1三段)结束注标准以孔口返浓浆为止。主要施工顺序为：钻孔插管制浆注浆拨管开挖上部土层整平基坑。4.2 浆液配置以普通硅酸盐水泥（P.O.32.5）和40”Be水玻璃为主要制浆材料，水玻璃作为添加剂调节注浆液的初凝时间。根据结构特性，采用水灰比0.80.4：1，水泥浆液和水玻璃液体体积比1：0.080.12，浆液浓度由稀到浓，掺入水泥用量20%的二级粉煤灰。灌浆浆液的浓度由稀到浓，逐级变换。帷幕灌浆浆液水灰比采用0.8：1、0.6：1、0.4：1等三个比级。开灌水灰比采用0.8：1。4.3 帷幕灌浆浆液变换：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。当某一比级浆液的注入量已达300L/m以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级。当注入率大于30L/min时，根据具体情况越级变浓。4.4 注浆扩散半径注浆扩散半径是一个非常重要的参数，不仅影响注浆的工程质量，而且影响工程的造价，通过计算和类似工程的经验，确定注浆渗透直径为1200mm（在围堰处渗透直径为2000mm），水泥浆体将地基土体劈裂，充填入裂隙和孔隙中形成水泥土混合结实体。4.5 注浆压力、注浆速度注浆压力与该支护边坡二排注浆孔的受压情况、浆液黏度，注浆速度和注浆量等因素有关，注浆中压力是变化的，上部1.50m采用低压渗透注浆。压力控制在1.5MPa，1.5m下采用高压注浆，压力控制在2.54.5MPa，中细砂层注浆压力控制在3.55.2MPa，压力由小到大。5. 施工工艺要求5.1注浆施工工艺流程注浆施工工艺流程为：放线定孔钻孔下管注浆提管封孔移孔补孔注浆。图1 高压双液注浆工艺流程图5.2 钻孔采用YT1型钻机带导水头成孔，钻孔注浆严格按分序跳跃成孔施工。5.3 浆液的配置：水泥浆液，水泥水玻璃浆液应分别配置，搅拌均匀，分别储存，及时注入。在施工过程中，自行调节水灰比、粉煤灰或水玻璃比的掺量。5.4 注浆采用2TG2-60/210双液注浆专用泵，先采用高压水对注浆管进行排冲至管畅通后，及时进入注浆作业，周边两排注浆管根据注浆量和泵压间断性均匀地将注浆管往上提升，边注浆边提，直至地表。6.后效监测 6.1 注浆后检查 待注浆结束并达到强度后，用取芯机在注浆面扩散范围内定点抽查取芯，取芯深度直至不渗水岩层，若取出芯样为整体浆体包裹、不破碎，且不存在缝隙，说明注浆达到防渗水、加固筑岛体效果，反之，若芯样取出破碎且存在缝隙，或在渗水地层未发现注浆浆体，则说明注浆未达到止水的效果，应进行补注浆。7. 结论合福信江特大桥101#、102#墩承台筑岛注浆经取芯检查符合要求后，进行基坑开挖，开挖过程中人工填土层、粗圆卵石夹中粗砂层、坡残积层、泥质砂岩层均未出现大量渗水，只在人工填土层和粗圆卵石夹中粗砂层的过渡面有几处小量渗水，通过有针对性的对小量渗水处进行补注浆（浆液宜使用浓浆，使用较稀释的浆液容易被水流冲出），封堵住了渗水；基坑开挖结束后通过观测，在粗圆卵石夹中粗砂层注浆止水效果最佳，在承台施工的二十多天里，信江河出现了两次雨水汛期，面对上游水的冲击，基坑始终保持稳固，不渗水，双液注浆帷幕止水取得成功；通过与其他方案的经济效益比对，水中筑岛双液注浆帷幕止水方案节约了大量成本。参考文献：1）图纸提供的相关参数2）建筑基坑支护