富水粗砂层中锚索施工涌水涌砂处理技术.doc

富水粗砂层中锚索施工涌水涌砂处理技术科技论坛科技疆向导2011年第l7期富水粗砂层中锚索施工涌水涌砂处理技术韦尚坤(中铁十五局集团城交公司广东深期I518131)【摘要】深圳地铁二号线东延线工程土建2224标段岗厦北站华强北站区间设一盾构井(兼做轨排井),采用五道锚索支撑,锚索施工中出现涌水涌砂情况下,安全,顺利地完成了施工任务.本文结合工程实例,详细介绍了富水粗砂中锚索施工中涌水涌砂处理技术,为同类工程&.x-A-.有参考意义.【关键词】粗砂层;锚索施工;涌水涌砂;处理技术1.工程概况深圳地铁二号线东延线工程土建2224标段岗厦北站华强北站区间设一盾构井(兼做轨排井).里程为YCK28+049YCK28+129,基坑长度为80m,深l9米.工程位于深圳市中心公园内,嗣护结构采用800mm厚地下连续墙.盾构井段第一,二,三道采用环框梁支撑,第四,五道采用钢支撑.轨排井段采用五道锚索支撑.预应力锚索没计选用17标准型钢绞线.公称直径15.2mm.其标准强度为1860Mpa.锚索间水平间距2m.垂直间距44.5m.第一道锚索锚阎段长度19m,自由段长度12m.第二道锚索锚固段长度20m.自南段长度1lm,第三道锚索锚固段长度21.5m.自由段长度10m.第四道锚索锚固段长度22m.自由段长度8m.第五道锚索锚固段长度17.5m,白fj段长度5m.2.工程地质条件轨排井地质情况从地面至基坑底分别为<1-4>杂填土.<52_4>粗砂层.<91>全风化花岗岩和<921>半土状强风化花岗岩地层.地下水埋深2.6m,以孔隙水为主,局部具有承雁眭,地质断面如图1所示.甥黪+掣黪+J图1轨排井地质断面图轨排井地层分布特征见下表:轨排井主要地质分层特征表(地面至基底)序号分层代号岩土层名称平均层厚(m)地质特点主要成分为生活垃圾,粉l<14>杂填土5质粘土.碎石等.灰黄色,稍湿.疏松2<5-2-4>粗砂层9.2灰黄饱和鲁散中密,黄褐色.裂隙极发育.原结3<9-1>全风化花岗岩4.9构基本破坏.遇水易软化,朋肼半土状强风化黄褐色.局部夹灰白,灰绿4<9-2-1>花岗岩5.6色.岩石风化强烈.原岩结构可辨析.遇水软化,崩解.3.锚索施工锚索施工设备采用履带式全液压锚索机.这种锚索机移动方便,操作灵活.能够转动各种角度.根据不同作业性质的环境.可采用不同功率.并能控制套管上扣和卸扣,施工速度快,效率高.锚索施工工艺流程为:施工放线一连续墙开孔一施钻锚索孔一制作束体并将其放人锚索孑L一固定束体一进行注浆一浇筑腰梁一安装钢锚垫板一张拉及锁定一使束体产生预应力与腰梁,连续墙连接成整体.施工中遵循”分段分层,由上而下,先锚固,后开挖”的原则进行锚索施工及基坑开挖.开挖土方至下道锚索位置后,进行锚索施工.待腰梁混凝土强度达到要求.锚索张拉完成后进行下层土方开挖.3.1锚索施工重难点3.1.1由于本基坑地质条件的特殊性.锚索内力值较大,没计锚索孔径为180mm.孑L径大,为防止塌孔,采用全套管跟进技术,不许采用泥浆护壁.这在广东地区锚索施工中是非常少见的.并且是在粗砂层中.施工难度大.技术要求高.施工所用180ram钢套管市场根本买不到.需要专门加.制作3.1.2锚索施工中第三,四道锚索要穿越富水粗砂层.解决锚索施工中涌水涌砂将是施工中的难点之一3.1.3如何确保粗砂层中锚索施工质量.是施工中又一大难点.也是确保基坑是否安全的重要因素3.2涌水涌砂原因根据地质勘查资料.轨排井处存在厚度9.2m的粗砂层.且地下水压力大.富存在各地层中,锚索施工中将连续墙打穿后,在压力水流的作用下水和砂顺着锚索孔流出.发生涌水涌砂现象.多次造成地面塌陷.危害基坑安全3.3涌水涌砂处理措施锚索孔倾角值为2O.孔径180mm.锚索施工前首先要将基坑围护结构地下连续墙锚索孔处连续墙打穿.当施工第三道,第四道锚索时,在打穿连续墙锚索孔时就出现了严重的涌水涌砂现象.没多时就涌出几立方水和砂,锚索成孔困难,有的锚索孑L连打穿连续墙都很困难.给锚索施工带来了极大困难要确保施工锚索过程中不出现涌水涌沙.就要降低基坑外水位到锚索孑L口以下,这需要设大量的降水井,不仅要增加相当大的投入.而且大量的降水会引起地面及周边建筑物沉降另外.地下水在基坑北侧福田河的补给下,降水不一定起到效果.如果从地面对砂层加固,也不一定能达到效果,而且施T时间长.在施工工期,周边环境,地质情况等制约下,通过多次实践,最后采用打人钢套管的方法进行施工懈决了施工难题,涌水涌砂得到了有效控制.锚索施工也得以顺利进行4.钢套管施工方法由于将连续墙打通以后就会出现涌水涌砂.施工中工序衔接及材料的准备一定要到位.这样才能将涌水涌砂量减小到最少.钢套管施工步骤如下4.1钢套管准备到现场锚索孔设计为180ram,连续墙的钻孔为qb200mm,钢套管采用qbl90mm的无缝钢管.根据基坑外水压力计算.钢套管长3m即可平衡基坑外的水压力.所以.选用的钢套管长3m4.2设备人员准备到位打入钢套管采用现场挖掘机顶进.需配备人员45名4.3连续墙取孑L材料,人员准备到位后,首先要将连续墙上的锚索孔采用钻孔机将连续墙打穿,钻孔孔径qb200mm.角度2O.4.4钢套管打人当连续墙取孔后.立即将钢套管一端插入锚索孔内.另一端用挖掘机顶住后打入.外露部分与墙面平齐5.锚索施工中注浆措施锚索安设完毕验收合格后进行注浆.注浆采用从孔底到孔中返浆式注浆针对粗砂地层中注浆容易出现浆液充满砂石空隙后浆液外流的情况.施工中采用在浆液中掺减水剂或速凝剂及间歇式反复注浆的办法.控制浆液向周边流动,直至注浆压力达到设计压力为止.试验结果汇总表序号卸载至总弹设计设计抗最大最大0.1T时性位抗拔拔承载试验备注锚索编号位移残余位承载力时位荷载移(KN)(mm)移力移(1fllm)(mm)(mm1(KN)2232011年第l7期科技置向导科技论坛lMSY_IlO88371.9911?42160.5773656.76J合格2MSY一一12i13463.o018.o045.oo94548.O0I合格3MSZ一-10133292.oo12.oo8o.00Il1O74.00I合格6.地面处理措施在连续墙开孔和锚索施工时.由于有部分砂和水流出来.造成连续墙背后地层沉降和土体松动.对基坑安全存在一定隐患.锚索施工完成后.有针对性的采取地面袖阀管注浆进行加固处理.袖阀管间距ImIm.梅花型布置,加固范围根据流砂量实际情况确定,浆液采用水泥+水玻璃双液浆.袖阀管施工时要错开锚索的位置,避免损伤锚索.7.锚索孔漏水处理措施锚索施工完成后.由于基坑外水压较大.外侧水从锚索孔沿锚索流人基坑内.容易使基坑内土体浸水软化.给基坑开挖带来定的困难.为保证基坑内土体干燥,基底承载力达到要求.必须对漏水锚索孔进行封堵.封堵分两步进行.首先采用向漏水锚索孔内注聚氨酯溶液.将水封闭后再进行锚索张拉,张拉后再次出现漏水锚索孔.采用从锚索孔旁边钻斜孔.埋人注浆管后注入聚氨酯溶液,直到将水封闭.8.锚索试验由于锚索的设计内力值较大,特别是第三,四道锚索位于粗砂层中,为保证基坑安全.按照相关要求需进行锚索抗拔试验.锚索抗拔试验按一级基坑要求进行.试验数量不得少于3根.8.1试验方法加载系统由精密油压表和抗拔千斤顶组成.钢尺测读锚索锚头位移.锚索最大试验荷载为1.2T,T为设计抗拔承载力.8.2试验标准试验参照广东省以及深圳市的有关标准规定进行8_3试验结果试验结果见下表通过试验.锚索最大试验荷载值均符合设计抗拔承载力检测值的要求,锚索施工取得了成功,锚索抗拔试验曲线图如下图2所示.圈2锚索抗拔试验曲线闰9.工程效果预应力锚索在深圳地铁2号线东延线工程土建2224标粗砂层中施工成功,并取得了良好的效果,不仅为深基坑稳定提供了安全保障.也为整个工程提供了工期保证.更重要的是填补了大孔径锚索施工的空白,施工效果见图3.图3锚索施工效果闰10.结论在富水粗砂层中施工大孔径预应力锚索面临的主要难点是:在地下水流的带动下,锚索孔在钻进的过程中出现涌水涌砂.无法成孔.经过多方实践,最后确定了预先打入钢套管,利用钢套管穿越砂层平衡地下水压力的施工方案.最终获得成功.顺利地完成了施工任务.也保证了基坑的安全,为今后在同类地质条件下锚索施工积累了经验.【参考文献】1周爱莲,城市地铁竖井施工涌水涌砂处理.铁道建筑技术,2009(3)2深圳地区建筑深基坑支护技术规范,(SJG0596).3广东省标准,建筑地基基础检测规范,(DBJ15602008).(上接第217页)建议管内接触网锚段关节统一采用四跨形式.2.6接触网线岔形式高速铁路对于侧线行车速度要求不高的正线道岔(如车站到发线18#单开道岔),可采用无交叉式布置形式;对于侧线通过速度较高的大号码道岔,可采用锚段关节式布置形式.中低速铁路或高速铁路站线道岔可采用交叉线岔2.7桥梁,隧道,跨线建筑物上的接触网悬挂类型2.7.1桥梁桥支柱一般设在桥面上.单线或双线预应力混凝土桥梁,应优先采用单腕臂柱支持结构.对于多线预应力混凝土桥.宜采用硬横跨结构.2.7-2隧道新建隧道内应全部采用中间吊柱形式支持接触网.且结构高度不降低.上下行接触网宜分别设置吊柱,且顺线路方向错开3m左右既有隧道应了解搜集隧道顶有无渗水等现象资料2.7-3跨线建筑物1)对于车站高架候车室,可在候车室底部的梁上设置吊柱支持接触网,并视情况酌情降低悬挂的结构高度.2)对于区间跨线桥,若顺线路方向桥的有效宽度较小,一般不在桥底设接触网悬挂点:若顺线路方向桥的有效宽度较大.应在桥底设置吊柱支持接触网2.8供电分段原则2.8.1电分相的设置在变电所,分区所出口附近设置接触网电分相装置.电分相采用带中性段,空气间隙绝缘的分相关节形式当主变压器采用单相变压器时.变电所出口接触网电分相的中性段应设电动隔离开关与两侧接触网相连.分区所出121处的电分相中性段应设电动隔离开关(常开)与两侧接触网相连2.8.2锚段关节的设置按照以供电臂为停电单元的接触网检修原则.除在电分相处为分相目的而设置绝缘锚段关节外.其余地点如无特殊要求.一般均设置非绝缘锚段关节.2.8_3上下行问接触网实行电气分开为了各供电臂能单独停电检修.上下行接触网问应能实现电气分开.带电设备间的净空距离不小于2.0m.2.9防护措施2.9.1接地方式中低速铁路接触网回流线采用经扼流变接钢轨或直接接地.高速铁路接触网则采用直埋贯通地线的接地方式来满足安全要求.贯通地线,保护线(或回流线)在每个闭塞分区和上下行钢轨(经