浅谈深基坑防水工程的注浆加固设计与施工的技术要点
目前,我们多采用地下连续墙、抽水降深和注浆加固等方案进行基坑防水,其中注浆加固是使用气压、液压或者电化学原理,向各种岩土体的裂隙或孔隙中注入一些易于固化的浆液,对地基的物理力学性质进行改善,进而实现对地基活围岩的加固、防渗和堵漏。
一、深基坑注浆加固工艺的设计
(一)评价深基坑基底隔水顶板的稳定性
随着基坑施工的进行,开挖的深度也逐渐增加,隔水顶板也越来越薄,顶板在承压水头的作用下其稳定性越来越差,一旦基坑底部被冲溃,将会影响到施工的正常进行,甚至会导致周边环境的恶化。为了保证深基坑施工的安全,需要对不同的土层进行勘察,根据获取的物理力学以及承压水的相关参数,进行预注浆加固方案设计。
1、计算基底的稳定性
这里,我们利用水头压力平衡式来对不透水层基底稳定厚度进行急速,其基本计算公式为γ・H0=γ0・h……①
从公式①我们可以知道,基底在满足下列条件时,其状态是相对稳定的,其基本式为H0=(γ0/γ)・h……②
式中H0表示基底开挖后不透水层厚度,其单位为m;γ表示土的重度其单位为kN/ m3;γ0表示水的重度(kN/m3);h表示承压水头高于含水层顶板的高度,其单位为m。根据公式②可以看到,当土的天然重度γ介于18～20 kN/m3时,对于不透水层厚度计算结果的评价如下:
① H0=(γ0/γ)・h时,H0=(0.5～0.56)h,基底 处于极限平衡状态。
② H0>(γ0/γ)・h时, H0>(0.5～0.56)h,基底处于稳定状态。
③ H0<(γ0/γ)・h时, H0<(0.5～0.56)h,基底处于不稳定状态。
2、注浆加固厚度的计算
利用公式 B≥(h・ γ0-H0・γ)/(γ-γ0)……③来计算隔水层顶板及其以下一定注浆加固厚度。
将基底至加固底部的高度作为注浆加固处理总厚度H1,H1= H0+b,也就是说注浆加固处理总厚度应为基坑开挖后残余隔水层厚度H0与隔水层底板以下加固厚度b的总和。有些时候,含水层并不设置固定的隔水顶板,此时,应将基底加固厚度H1维持在不少于H0+b。
(二)基坑侧壁垂直帷幕的计算
1、计算注浆垂直帷幕的厚度
公式④为注浆垂直厚度参考计算公式,T=ΔH/I0……④
式中T为帷幕厚度(m);ΔH为帷幕前后的水头差;I0为帷幕的水力坡降,一般取值10～25(相对于土层取10)。
2、垂直帷幕的深度
对于重要工程的基坑采取帷幕注浆时,侧壁加固深度除应满足基底加固高程外,还应满足插入深基坑底以下不少于5m的要求。
(三)注浆体总量计算法
该计算方法的公式为Q=V・n・α・β,式中Q为注浆土体总注浆量,单位为m3;V为注浆土体总体积单位为m3;N为孔隙率;α为浆液损失系数,取1.15～1.30(注浆面积小时取大值);β为浆液充填系数,取0.3～1.0。
二、深基坑防水注浆施工
(一)目前深基坑施工中存在的主要问题
1、不能充分认识到施工安全的重要性和紧迫性。在维护、支撑、止水、挖土四个深基坑作业的环节中,任意一个环节的疏忽,都会造成非常严重的后果,都会影响到深基坑的稳定性 。
2、没有健全的安全管理工作体制和监管体系,执法力度不够,监督效果不佳。在很多深基坑的施工项目中,没有设置专职的安全员,甚至连具有丰富的安全知识的施工人员都没有,这就使深基坑作业时的安全隐患不能及时被发现和排除。
3、安全管理投入过少。由于深基坑施工工期相对较短,很多施工方为了节约成本,往往忽略了对于安全方面的投入,正是由于投入不足,导致在发生事故的时候,往往会措手不及。
(二)施工机械
1、机械设备
深基坑防水施工的主要机械包括:振动设备、导向架、振动锤、移动轨道。
注浆设备
注浆泵、制浆储备设备。
3、注浆管路直径
25～42mm。
4、花管结构
在打入管的前端设置长1m的注浆花管,花管上有3排直径为3～4mm的孔眼,花管外套橡皮圈,顶端为锥头。
(三)注浆工作流程
平整场地辅轨排→架设沉管机→接输浆管→沉管至注浆段→开泵注浆→再沉拔管至注浆段→全孔注浆完毕→移动至新孔。
(四)注浆工艺及结束标准
1、注浆工艺及方法
(1)打入孔注浆的施工顺序为“先外后内,先边缘后中心”,施工过程中应坚持隔排跳孔。
(2)根据需求和地质条件,可以选择由上至下活由下至上打入孔注浆,一般来说采用由上至下注浆。
(3)分段注浆长度为1m,误差不宜超过10%,即10cm。
2、注浆结束标准
注浆施工每延米注浆段平均进浆速度10～20L/min,以注浆管路=32～35mm为例,注浆达到如下标准之一时,即可结束注浆。
(1)当泵压已达4MPa,而吸浆量≤1.0 L/min时。
(2)注浆量控制标准,每延米注浆达到设计要求。
(3)注浆过程中发现冒浆应立即暂停注浆,并对冒浆点进行封堵后,继续注浆。所采取方法可以减少压力或加稠浆液,以至采用双液控制。当采取上述措施冒浆仍然不止时,可以停止注浆,但相邻孔应实施“补偿”措施。
(五)注浆工程质量检查
作为一种隐蔽工程,注浆工程的质量检查宜采用下列方法进行。
1、分析施工资料成果。
2、比较原位测试(静力触探、动力触探)成果,以及注浆前后触探(或十字板剪切)的力学指标。
3、标贯法。比较注浆前后的钻探实测标贯值。
4、物探成果的比较。利用电法、面波检查注浆前后曲线变化。
5、钻孔验证。利用钻孔注水试验(压水试验)对比注浆前后单位长度吸水量。工程钻孔取芯检查,比较注浆前后土层的物理及力学指标。
三、结语
在我国,深基坑作业技术发展速度很快,但是对应的深基坑防水技术相对落后,随着大面积开发,深基坑作业的要求越来越高,如何有针对性的确立防水技术,是深基坑作业面的主要课题,只有解决好这个课题,才能保证深基坑作业的正常进行。
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