引言

地基加固是加固軟土基坑工程不可缺少的技術(shù)措施,其主要目的是通過(guò)加固地層改變軟弱土層的土體結(jié)構(gòu)以提高土體強(qiáng)度,增強(qiáng)基坑的整體抗失穩(wěn)(滑移和隆起)能力,使被動(dòng)土的抗力增加,減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和變形,有利于對(duì)環(huán)境的保護(hù)。但是加固過(guò)程中若方法不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面效應(yīng)。

本文就淤泥質(zhì)粘土地質(zhì)條件下,對(duì)雙液注漿加固施工工藝的可行性及其加固時(shí)對(duì)周圍環(huán)境的影響進(jìn)行研究,并對(duì)加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,為今后類似軟土地基加固施工提供借鑒。?

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概述

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工程概況

上海軌道交通M8線延吉中路站位于營(yíng)口路地下,兩側(cè)為密集的居民商住區(qū)。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為800mm厚地下連續(xù)墻,標(biāo)準(zhǔn)段開(kāi)挖深度為14.52m,端頭井為15.97～16.91m,采用明挖法施工。

本工程地基均屬第四系河口～濱海淺海相沉積層,主要由飽和粘性土、粉性土及砂土組成。在施工范圍內(nèi),各沉積地層厚度、成份、土的物理力學(xué)性質(zhì)及各項(xiàng)指標(biāo)大致趨同,總體上呈現(xiàn)地面下3.0m為雜填土;3.0m～8.0m之間主要以飽和粉性砂土夾粘土為主,呈松散性,穩(wěn)定性差,土質(zhì)不均勻;8.0m以下均為飽和狀態(tài)淤泥質(zhì)粘性土層,局部夾少量薄層粉細(xì)砂及貝殼屑,具有高靈敏度、高含水量及弱滲透性的特點(diǎn),車站地基土屬中～高壓縮性軟弱土層。車站底板位于④層的灰色淤泥質(zhì)粘土內(nèi),該土層超孔隙水壓力為390kpa,平均靜力觸探Ps值為0.58Mpa,呈飽和、流塑狀態(tài),屬高壓縮性土,土質(zhì)較均勻。?

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地基加固設(shè)計(jì)

車站底板位于第④層淤泥質(zhì)粘土層內(nèi),根據(jù)地質(zhì)情況為保證施工安全,在距房屋小于10m的1～5軸、43～46軸、52～60軸段及兩端頭井內(nèi)采用抽條、分層、快凝、雙液注漿加固,加固后土體強(qiáng)度指標(biāo)Ps≥1.2Mpa,注漿加固土體深度為基坑底面以下3.0m;對(duì)端頭井轉(zhuǎn)折角處因斜撐反力造成的基坑外大抗力被動(dòng)區(qū)也采用雙液注漿進(jìn)行加固,加固深度為原地面下2m至基坑底面以下3m。

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主要施工工藝

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工藝原理

軟土地基注漿加固的實(shí)質(zhì)是利用氣壓或液壓,把能固化的漿液注入土層中的裂縫或孔隙,以強(qiáng)度高的漿液固化體加強(qiáng)土層并擠密原土,以改善其物理力學(xué)性質(zhì),從而提高其地基承載能力和抗隆起穩(wěn)定性。

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注漿工藝

注漿工藝可分為滲入性注漿、劈裂注漿、壓密注漿和電動(dòng)化學(xué)注漿等,本工程采用劈裂注漿工藝。

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施工設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)段基坑內(nèi)抽條加固幅有效范圍長(zhǎng)17.2m、寬3.0m,注漿孔孔距1.2m、排距1.0m,鉆孔平均深18m;端頭井地下連續(xù)墻轉(zhuǎn)角處外側(cè)大抗力被動(dòng)區(qū)共布置注漿孔72只,鉆孔深度23m;南北端頭井基坑內(nèi),共布置注漿孔540只,鉆孔深23m

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工藝參數(shù)選定

(1)、注漿壓力:0.1～0.4MPa;

(2)、注漿流量:15～20L/min;

(3)、注漿量:根據(jù)Ps≥1.2Mpa通過(guò)試驗(yàn)確定加固體的雙液參量,按加固體的雙液參量確定每節(jié)注漿量是80L/節(jié)(33cm);

(4)、孔位布置:行距×排距=1.2×1.0m;

(5)、漿液配比:

A液:水:水泥:膨潤(rùn)土=0.7:1:0.03(70kg水:100kg水泥:3kg膨潤(rùn)土);

B液:350Be’水玻璃:粉煤灰:水=0.25:0.5:0.5(25kg水玻璃:50kg粉煤灰:50kg水)。?

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主要施工工藝

（1）、成孔

采用地質(zhì)鉆機(jī)或鑿巖機(jī)預(yù)制成孔至地面下6～8米深,然后移走鉆機(jī),分節(jié)插入注漿管,并用平板振動(dòng)器將注漿管振沖至設(shè)計(jì)加固體底面。

（2）、制漿

根據(jù)試驗(yàn)確定的加固體漿液參量,拌漿桶配置A、B雙液漿。

（3）、注漿提升

根據(jù)試驗(yàn)確定的每節(jié)注漿量分節(jié)注漿,然后提升0.33m再注漿,提升至基坑底面注漿結(jié)束,拔出注漿管。

施工過(guò)程中,根據(jù)試驗(yàn)確定的加固體漿液參量確定每節(jié)加固體注漿時(shí)間,并通過(guò)控制注漿時(shí)間來(lái)控制每孔的注漿量。具體計(jì)算式如下:

每節(jié)注漿量=行距×排距×節(jié)深×20%

每節(jié)注漿時(shí)間=每節(jié)注漿量/注漿流量

每孔注漿量=每節(jié)注漿時(shí)間×節(jié)數(shù)?

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關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

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工藝參數(shù)的選定

注漿加固區(qū)主要位于④層灰色淤泥質(zhì)粘土內(nèi),此土層顆粒細(xì)、孔隙小、滲水性低,故采用劈裂法注漿。劈裂注漿用料有水泥漿或水泥-水玻璃混合漿,本次注漿采用后者,并摻入粉煤灰和膨潤(rùn)土以改善漿液性能。

地基加固注漿孔間距一般為1.0～2.0m,為保證注漿效果,本工程設(shè)計(jì)為:行距×排距=1.2×1.0m。對(duì)粘性土層,注漿壓力經(jīng)驗(yàn)值為0.2～0.3MPa,本工程采用0.1～0.4MPa;漿液充填率為15～20%,本工程取20%;本工程采用分層注漿法,分層厚度0.33m,每節(jié)(層)注漿量=1.2×1.0×0.33×20%=0.792m3/節(jié)≈80L/節(jié)。

根據(jù)以上注漿工藝參數(shù),在正式施工前,在車站北端注漿加固區(qū)選取有代表性地質(zhì)的區(qū)域,分2組,每組2個(gè)鉆孔,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿實(shí)驗(yàn)。在注漿結(jié)束28天后,對(duì)加固地層進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)。

土層經(jīng)加固后其平均Ps值均超過(guò)1.2MPa,能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

對(duì)土層加固后:

⑴加固區(qū)土體比貫入阻力明顯增大,平均值超過(guò)設(shè)計(jì)要求的1.2MPa;

⑵對(duì)加固區(qū)上部土層有明顯的壓密作用。?

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注漿加固的均勻性及質(zhì)量控

⑴均勻性控制

①注漿開(kāi)始前充分做好準(zhǔn)備工作,注漿一旦開(kāi)始即連續(xù)進(jìn)行,整個(gè)注漿深度范圍內(nèi)注漿加固一次完成避免中斷;

②漿體在泵送前篩選過(guò)濾,并經(jīng)過(guò)高速攪拌機(jī)攪拌均勻后,方可開(kāi)始?jí)鹤?并在注漿過(guò)程中不停頓地緩慢攪拌;

③每塊抽條加固按對(duì)稱、由外向內(nèi)的順序進(jìn)行;

④施工過(guò)程中派專人值班做好各項(xiàng)施工記錄,如有遺漏或不符合要求的鉆孔,立即采取補(bǔ)救措施;

⑤加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制,確保孔距及孔深,如因地下障礙等原因不能在設(shè)計(jì)孔位施工時(shí),則在其周圍布置加密孔。

⑵質(zhì)量控制

①根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)要施工的鉆孔位置進(jìn)行放樣,并進(jìn)行復(fù)核定位,孔位誤差不大于3cm;

②開(kāi)鉆前用水準(zhǔn)尺校平,保持機(jī)身機(jī)座平穩(wěn)、鉆機(jī)傾斜小于1%,鉆進(jìn)時(shí)保持中速,遇硬層時(shí)減速慢鉆,以防卡鉆;

③注漿開(kāi)始前做好充分準(zhǔn)備,包括機(jī)具、儀表、管路、材料和水電等的檢查及必要的試驗(yàn),保證注漿連續(xù)進(jìn)行;

④注漿壓力為0.1～0.4MPa,一旦超過(guò)設(shè)計(jì)壓力,及時(shí)拔出注漿芯管,并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)方案將注漿流量控制在15～20L/min;

⑤施工過(guò)程中隨時(shí)抽查漿液配合比和凝固時(shí)間,確保漿液質(zhì)量。?

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效果評(píng)價(jià)

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加固效果

⑴靜力觸探試驗(yàn)

注漿結(jié)束28天后,按2%抽檢,采用15t靜力觸探器對(duì)加固地層進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)孔布置于兩相鄰注漿孔中間,檢測(cè)結(jié)果為強(qiáng)度指標(biāo)Ps=1.25～1.75Mpa,基本能滿足設(shè)計(jì)要求。

⑵開(kāi)挖后實(shí)地觀察

加固30天后,當(dāng)開(kāi)挖到加固區(qū)時(shí),可見(jiàn)薄片狀漿液凝固分布在土體中,呈樹(shù)根、劈裂狀,土體堅(jiān)實(shí),小型挖機(jī)在上方行走時(shí)不需鋪設(shè)道板;凡空隙處與薄弱處均充滿漿液的凝固體,但分布無(wú)規(guī)律,看不出設(shè)計(jì)圖中的條柱狀。

⑶地下連續(xù)墻的位移變化

未加固地段基坑開(kāi)挖時(shí)地下連續(xù)墻的最大位移量一般為6～12cm,加固區(qū)一般為5～8cm。可見(jiàn)注漿加固提高了土體的強(qiáng)度,增大了其地基承載系數(shù),從而在一定程度上提高了地下連續(xù)墻的穩(wěn)定性。

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加固公司對(duì)周圍環(huán)境的影響

在注漿加固時(shí)會(huì)不同程度的引起局部的土體隆起,本工程在對(duì)北端頭井西側(cè)地下連續(xù)墻轉(zhuǎn)角處外側(cè)進(jìn)行注漿加固時(shí),曾引起加固區(qū)附近的煤氣管局部上抬,最大上抬量超過(guò)了報(bào)警值,達(dá)到20.10mm。

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結(jié)論

本工程采用雙液注漿對(duì)基底及端頭井轉(zhuǎn)折角處基坑外大抗力被動(dòng)區(qū)進(jìn)行加固,基本有效地控制了地下連續(xù)墻向基坑內(nèi)的側(cè)向位移和坑底的隆起,保證了圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑物和地下管線的安全,并在一定程度上改善了基底的施工作業(yè)條件。但是局部地段加固效果并不明顯,存在一定的不均勻性,而且其在增強(qiáng)土體強(qiáng)度方面效果也不太顯著;此外,在注漿加固施工時(shí)一般都會(huì)造成局部土體隆起,有可能會(huì)危及附近地下管線和建(構(gòu))筑物等的安全。