【探究水泥灌浆帷幕技术在花岗岩风化层和承压水深基坑的应用】全风化花岗岩

【探究水泥灌浆帷幕技术在花岗岩风化层和承压水深基坑的应用】全风化花岗岩 摘要：当今随着科学技术的不断进步，水泥灌浆技术已发展成为一项成熟的施工技术并广泛应于各种地层施工中。本文结合某工程基坑防护设计方案进行设计优化，对其防渗施工采用水泥灌浆帷幕技术，以解决花岗岩残积土和承压水地区的深大基坑防护问题。通过现场灌浆施工和帷幕灌浆施工并并经检查和检测，工程质量达到设计要求，实现了水泥灌浆帷幕技术的成功应用。 关键词：残积土 承压水 深大基坑 灌浆帷幕 地连墙 一、工程基本情况 花岗岩质地坚硬致密、强度高、抗风化、耐腐蚀、耐磨损、吸水性低，美丽的色泽还能保存百年以上，是建筑的好材料，但它不耐热。花岗岩石材按色彩、花纹、光泽、结构和材质等因素，分不同级次。 该工程地下水含量较大，特别是下层岩基裂隙中水量丰富，具有较强的渗透性。根据施工经验得知，通常岩基中裂隙发育形成具有随意性和方向性，但裂隙之间连通性较差，若采用岩基降水堵漏方案则效果不理想，因此在实际施工中不建议采用该方案。在基坑开挖施工前，应采用更加有效的止水措施和加固方法对基岩地层进行防渗处理，以防止基坑逐步液化。 根据施工设计资料显示，该处基坑深32m，地连墙深37.5m，入岩深度约有5.5m；其墙体底部位于透水性很大的强风化岩和中风化岩体中，这对墙体安全结构留下了较严重的安全隐患。原设计没有考虑该地连墙底位于强透水性的地基中这一情况，也就没有考虑基坑的渗流稳定要求。 二、施工方案及效果 原工程设计单位认为，北沿线各站基底大部分或局部位于花岗岩残积土和全风化层上。残积土遇水软化崩解、基底土层软化、承载力下降、受力变形增大，对基坑施工、围护结构安全、主体结构承载力均由明显不利影响，需要采取预处理措施。以此作为施工指导，对这几个车站坑底的地层分布进行残积土预处理试验，其中包括：小基坑预处理泡水（两天）试验，验证残积土降水效果和地基承载力。基坑底部残积层预处理工艺试验，对比袖阀管破裂注浆和旋喷桩的可行性和加固效果，确定施工参数，推算残积土的地基承载力。现场试验证明，采用袖阀管注浆无法形成有效的水平封底。 结合上述实验，采用了下列基底加固设计： （1）旋喷桩布局为格栅式，局部双排，均采用三管旋喷桩进行加固，桩间均为密排相切布置，加固范围为基底面以上0.3m至基底面以下3m，侧墙边为5m。 （2）从地面开始施作旋喷桩。 （3）开挖至基坑底，凿出完整桩头。旋喷桩之间采用级配砂石进行换填，深度为基底以下300mm。 （4）排水盲沟中设置透水盲管，排水沟纵向坡度不少于1%。 （5）每块底板需设置集水井。排水盲沟需向最近的集水井找坡。 （6）主体底板施工时预留对板底的注浆措施，待主体结构完成后，进行适时注浆。 实施效果：原工程设计单位考虑采用对基底进行加固与降水相结合的施工方案，但造成残积土液化的主要原因是因为承压水流从土层内部涌出造成的，然后使承压水水流涌出后变为水平流动的自由式并对残积土产生冲刷作用。如果在施工时不能很好地解决承压水流问题，将会导致加固措施的施工无法完成，对于此种粉质土地基的施工中采用大口径降水加固的施工方法，其效果是非常差的。 当采用高喷桩由地面向下加固强风化岩地基时，由于孔深和孔斜的影响及构造层下部的简易地基造成的扩散半径变小，导致高喷桩成为上大下小的倒锥形孔位，难以达到预计的加固效果。有些基坑挖到基底时，无法观察到密集的高喷桩痕迹，而存留在坑底的残积土由于受到承压水流的流动冲刷和混合而形成泥泞现象，因此地基土严重受到扰动。由此可见，采用上述施工方法建成完工后难以达到原设计目标。 三、灌浆帷幕的试验和设计 常用的帷幕灌浆有循环灌浆和袖阀灌浆等。在花岗岩残积土和风化层中不宜采用袖阀灌浆方法，建议采用分段循环灌浆方法。 1、施工要点。 （1）钻孔。选取一定数量的I序孔做先导孔，分段做压水试验，段长23m。先导孔终孔孔深应进入相对不透水岩层（q3Lu）9H内不小于5m。其余灌浆孔进入9H层内不小于1.5m。采用金刚石钻头、合金钻头钻进。 （2）镶嵌孔口管。第一段采用110mm钻头钻进结束后不取钻，即进行自流式水泥灌浆，再下入PVC管。待凝812h后方可进行下一施工工序。 （3）孔口段以下采用自上而下分段灌浆，各段段长小于24m。各灌浆段灌浆开始前必须做简易压水试验，压水试验压力为该段灌浆压力的80%。当漏失严重时，先采用水泥水玻璃浆进行自流式灌注，待凝12h后复灌。采用孔内循环式灌浆，射浆管下至离孔底50cm以内。灌浆塞塞在已灌段底以上0.5m处，防止漏灌。后期采用孔口封闭、孔内分段循环灌浆方法。 （4）灌浆压力采用1.02.0MPa。在地表不冒浆等现象的正常情况下，将灌浆压力尽量升高到指定压力。 （5）灌浆结束标准。I序孔当最浓级浆液每米注入量达200L时，可结束灌浆。待凝812h，扫孔后采用开灌水灰比复灌，如吸浆量与灌前变化不大，则采用加入速凝剂的浆液灌注200L在待凝，重复上述过程指导当吸浆量小于1L/min时，再持续灌浆30min后结束灌浆；II序孔及后序孔，当吸浆量小于1L/min时，再持续灌浆30min后结束灌浆。 （6）封孔采用0.5:1浓浆及人工配合将孔内封堵密实。 （7）特殊情况处理。若遇塌孔、空洞、冲洗液大量漏失等现象时，必须停止钻进，然后进行灌浆工作，待复灌孔段灌浆完毕并待凝812h后，进行后续工作。在灌浆过程中，当遇漏浆、冒浆、串浆、地表严重抬动等现象时，基本上采取降压、限流、间歇灌浆、待凝或改用水玻璃水泥浆灌浆并待凝、再复灌等方法进行处理。 本次灌浆在110天内，投入钻机13台，灌浆泵6台及附属设施，共完成钻孔178个，钻孔进尺10632.8m，灌浆进尺4475.9m灌入水泥1089.3t。 四、质量检测 灌浆的质量检查由基坑开挖检查、设置抽水孔做基底抽水试验和灌浆帷幕检查孔检查综合评定。 （1）基坑开挖同时也是检查灌浆质量的一个方法，从开挖到基底完全封闭，开挖可控，且其周边建筑物沉降稳定。 （2）帷幕灌浆完成后，在3号线基坑的南端和北端各布置有一个抽水孔，南端抽水孔基本抽水不出，北端抽水孔的日抽水量18m3/d，相对较好。 （3）帷幕灌浆的检查孔，平均单位透水率为q=14.6Lu，比原来要求的10Lu略大，基本上可满足开挖要求。Q较大原因可能和灌浆孔距较大（4.0m）有关系。 在施工每个单元的先导孔时，将芯样、素描和拍照，直到检查孔施工完毕，结合单孔的透水