基坑工程中樁間灌漿止水幾個問題的探討
發布時間:2014-08-09
基坑工程中樁間灌漿止水幾個問題的探討
suizhegaocengjianzhufazhanyudixiakongjiandejinyibuliyong,jikengyuelaiyueshen,zaichengshishenjikengkaiwashi,youyushoudaozhouweihuanjingdezhiyue,pubianxuyaocaiyonggezhongxingshidejikengzhihujiegouyukekaodezhishuicuoshiyibaozhengjikengbianpotutidewendingyijizhouweilinjinsheshideanquanyuzhengchangyunzuo,yebaozhengledixiajiegoudezhengchangshigongjiyouguanrenyuandeanquan。zaijikenggongchengzhong,tansuozhihutixidebi、撐、水、土(tu)在(zai)施(shi)工(gong)全(quan)過(guo)程(cheng)的(de)時(shi)空(kong)關(guan)係(xi),選(xuan)取(qu)適(shi)當(dang)的(de)支(zhi)護(hu)方(fang)法(fa),可(ke)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)節(jie)約(yue)深(shen)基(ji)坑(keng)施(shi)工(gong)費(fei)用(yong)。灌(guan)漿(jiang)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)與(yu)進(jin)步(bu),地(di)下(xia)連(lian)續(xu)牆(qiang)作(zuo)為(wei)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)圍(wei)護(hu)結(jie)構(gou)的(de)主(zhu)角(jiao)地(di)位(wei)已(yi)經(jing)動(dong)搖(yao),各(ge)式(shi)各(ge)樣(yang)的(de)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)的(de)圍(wei)護(hu)結(jie)構(gou)與(yu)灌(guan)漿(jiang)相(xiang)結(jie)合(he)已(yi)成(cheng)為(wei)流(liu)行(xing)的(de)支(zhi)護(hu)方(fang)法(fa),但(dan)是(shi),個(ge)別(bie)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)支(zhi)護(hu)設(she)計(ji)者(zhe)沒(mei)有(you)就(jiu)其(qi)適(shi)應(ying)性(xing)進(jin)行(xing)深(shen)人(ren)的(de)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu),防(fang)滲(shen)問(wen)題(ti)沒(mei)有(you)處(chu)理(li)好(hao),在(zai)工(gong)程(cheng)應(ying)用(yong)中(zhong)出(chu)現(xian)管(guan)湧(yong)破(po)壞(huai),造(zao)成(cheng)基(ji)坑(keng)施(shi)工(gong)困(kun)難(nan)和(he)周(zhou)圍(wei)建(jian)築(zhu)物(wu)沉(chen)降(jiang)開(kai)裂(lie)。針(zhen)對(dui)上(shang)述(shu)情(qing)況(kuang),本(ben)文(wen)作(zuo)者(zhe)根(gen)據(ju)自(zi)己(ji)多(duo)年(nian)的(de)工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian),提(ti)出(chu)灌(guan)漿(jiang)工(gong)藝(yi)在(zai)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)中(zhong)應(ying)用(yong)必(bi)須(xu)注(zhu)意(yi)的(de)若(ruo)幹(gan)問(wen)題(ti)。
2 擋土樁的垂直度偏差與其影響
在基坑工程中,主要采用土體改良與剛性圍護結構加支撐(或錨拉)兩種支護方式,而在超深基坑中,大多數工程選用後者。在中國、xianggangheouzhouxuduoguojia,chulexuanyongdixialianxuqiangzuoweijikenggongchengdeweihujiegouwai,yejingchangcaiyongguanzhuhunningtuzhuang,genjubutongdegongchengjibie,guanzhuhunningtuzhuangtongchangcaiyongxiangqiehexianggeliangzhongxingshi,guanzhuhunningtudangtuzhuangyudixialianxuqiangxiangbi,qizaipingmianbuzhishangyoujiaodadelinghuoxing,dangenzhuangdechangdukechangkeduan,zaigongnengshangkezuoweijikengkaiwadeweihujiegouhezhishuijiegou,yikezuoweidixiajiegouyongjiuxingwaiqiangjizhichengshangbujiegoudezhuang,zaizaojiashangbijiaobianyi。
作為基坑工程的擋土樁,通常采用一、二序樁的布置方式,兩序樁能否搭接主要取決於樁的平麵偏差及垂直度的控製。國家現行規範《建築樁基技術規範》(JGJ94一94)中平麵允許偏差為100mm,樁身垂直度允許偏差為1%。當采用相切型式時,樁間的空隙是絕對存在的;當(dang)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)的(de)擋(dang)土(tu)樁(zhuang)采(cai)用(yong)相(xiang)割(ge)型(xing)式(shi)時(shi),樁(zhuang)間(jian)的(de)空(kong)隙(xi)取(qu)決(jue)於(yu)樁(zhuang)的(de)平(ping)麵(mian)偏(pian)差(cha)及(ji)垂(chui)直(zhi)度(du)的(de)控(kong)製(zhi),還(hai)取(qu)決(jue)於(yu)樁(zhuang)的(de)平(ping)麵(mian)相(xiang)割(ge)的(de)寬(kuan)度(du)。作(zuo)為(wei)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)的(de)擋(dang)土(tu)樁(zhuang),其(qi)平(ping)麵(mian)偏(pian)差(cha)的(de)控(kong)製(zhi)值(zhi)一(yi)般(ban)需(xu)要(yao)比(bi)規(gui)範(fan)嚴(yan)格(ge),通(tong)常(chang)也(ye)具(ju)備(bei)施(shi)工(gong)的(de)可(ke)行(xing)性(xing),而(er)垂(chui)直(zhi)度(du)的(de)控(kong)製(zhi)卻(que)往(wang)往(wang)因(yin)為(wei)地(di)質(zhi)與(yu)施(shi)工(gong)設(she)備(bei)等(deng)因(yin)素(su),無(wu)法(fa)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)精(jing)度(du)。根(gen)據(ju)大(da)量(liang)的(de)施(shi)工(gong)統(tong)計(ji)資(zi)料(liao),灌(guan)注(zhu)混(hun)凝(ning)土(tu)樁(zhuang)平(ping)麵(mian)最(zui)小(xiao)偏(pian)差(cha)為(wei)25mm,樁身垂直度最小偏差為0.5%。在基坑工程設計時,擋土樁的直徑通常為800或者1000mm,樁的平麵相割的寬度為100~200mm。我們不難推算,一、二序樁出現不相割的最小深度為:
Hmin=(0.5B-x)/Y (1)
式中 B――樁的平麵相割的寬度;X――樁平麵偏差;Y――樁身垂直度偏差。
當樁的設計平麵相割的寬度為200 mm,最多可以確保巧15m深度以內不出現樁間的空隙,當樁的設計平麵相割的寬度為100mm,離地麵5m深(shen)以(yi)外(wai)是(shi)無(wu)法(fa)確(que)保(bao)樁(zhuang)間(jian)不(bu)出(chu)現(xian)空(kong)隙(xi)。由(you)此(ci)可(ke)見(jian),采(cai)用(yong)相(xiang)切(qie)和(he)相(xiang)割(ge)的(de)灌(guan)注(zhu)混(hun)凝(ning)土(tu)樁(zhuang)作(zuo)為(wei)基(ji)坑(keng)開(kai)挖(wa)的(de)圍(wei)護(hu)結(jie)構(gou),必(bi)須(xu)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)進(jin)行(xing)樁(zhuang)間(jian)空(kong)隙(xi)的(de)處(chu)理(li),才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)基(ji)坑(keng)邊(bian)坡(po)土(tu)體(ti)的(de)穩(wen)定(ding)以(yi)及(ji)周(zhou)圍(wei)鄰(lin)近(jin)設(she)施(shi)的(de)安(an)全(quan)與(yu)正(zheng)常(chang)運(yun)作(zuo)。
3 基坑
滲水及其影響
zaijikengshigongshi,shouxianjinxingshangbukaiwa,youyujidilidimianjiaojin,shangbuguanzhuhunningtuzhuangjianbuchuxiankongxikefengbizhishui,dixiashuishitongguoxiabudezhuangjiankongxixiangjikengneishenliu,shuitoujiaoxiao,shenjingchang,yinershuilipojiangyijiaoxiao,buchanshengjikengneiceguanyongpohuai,danyouyujikengwaicededixiashuiliushi,huiyinqishuiweixiajiangerdaozhizhouweidimianxiachen,yanzhongshikenengchuxianjianzhuwukailie,dangjikengzhubuxiangxiakaiwashi,shuitouyuelaiyueda,shenjingyuelaiyuechang,yinershuilipojiangzhubuzengda,zuihouchaoguotudeyunxushentoupojiang,yibantudeyunxupingjunshentoupojiangJ允許如表1所示,因而必產生管湧。
表1 地基土偶然性破壞的允許平均滲透坡降J允許
地基土
的類別 建築物的等級
I II Ⅲ Ⅳ
細砂 0.18 0.20 0.22 0.26
中砂 0.22 0.25 0.28 0.34
粗砂 0.32 0.35 0.40 0.48
壤土 0.35 0.40 0.45 0.54
粘土 0.70 0.80 0.90 1.08
當基坑出現管湧時,基坑外側地下水位大幅度下降,砂、土湧入基坑內,周圍地下淘空引起地麵沉陷及建築物倒塌,基坑工程、悶福的圍護結構出現移動,引至支護失效,個別基坑工程因此而倒塌,造成重大工程事故。
4 樁間灌漿的分類與方法
4.1 灌漿的分類
按灌漿形式和作用機理,常見的灌漿主要分為三種類型:
①滲透灌漿:在(zai)一(yi)定(ding)灌(guan)漿(jiang)壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia),漿(jiang)液(ye)在(zai)土(tu)體(ti)滲(shen)透(tou)並(bing)凝(ning)固(gu)而(er)達(da)到(dao)加(jia)固(gu)的(de)一(yi)種(zhong)灌(guan)漿(jiang)方(fang)法(fa)。漿(jiang)液(ye)滲(shen)透(tou)人(ren)土(tu)體(ti)孔(kong)隙(xi)後(hou),孔(kong)隙(xi)中(zhong)的(de)自(zi)由(you)水(shui)和(he)氣(qi)體(ti)被(bei)排(pai)出(chu),但(dan)漿(jiang)液(ye)並(bing)未(wei)破(po)壞(huai)土(tu)體(ti)的(de)原(yuan)有(you)結(jie)構(gou)。
②劈裂灌漿:先(xian)破(po)壞(huai)土(tu)體(ti)的(de)結(jie)構(gou),然(ran)後(hou)使(shi)混(hun)合(he)漿(jiang)固(gu)化(hua)的(de)灌(guan)漿(jiang)方(fang)法(fa)。在(zai)壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia),漿(jiang)液(ye)克(ke)服(fu)地(di)層(ceng)的(de)初(chu)始(shi)應(ying)力(li)和(he)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du),引(yin)起(qi)土(tu)體(ti)結(jie)構(gou)破(po)壞(huai)和(he)擾(rao)動(dong),使(shi)地(di)層(ceng)中(zhong)原(yuan)有(you)的(de)裂(lie)隙(xi)或(huo)孔(kong)隙(xi)張(zhang)開(kai),形(xing)成(cheng)新(xin)的(de)裂(lie)隙(xi)或(huo)孔(kong)隙(xi),促(cu)使(shi)漿(jiang)液(ye)的(de)可(ke)灌(guan)性(xing)和(he)擴(kuo)散(san)距(ju)離(li)增(zeng)大(da)而(er)達(da)到(dao)加(jia)固(gu)目(mu)的(de)。
③壓密灌漿:用較高的壓力向土層灌人濃度較大的混合漿液,擠壓軟土層、砂層,提高被灌土體的密度,減少其含水量。按灌漿材料劃分,主要有純水泥灌漿、化學材料灌漿與混合材料灌漿等幾種,而水泥灌漿一般分為普通水泥灌漿和濕磨超細水泥灌漿,混合材料灌漿的材料主要有水泥、粉煤灰、膨潤土(粘土)漿液與水玻璃漿、液或其它外加劑等。
chunshuinijiangshizhuyaodeguanjiangcailiaoguanjiang,danqitaguanjiangcailiaowangwangzaizhuangjianguanjiangzhongqidaoguanjiandezuoyong。fenmeihuiyongyuguanjiang,zaiguowaishoudaoyuelaiyueduodehaoping,fenmeihuidezhuyaochengfenshijuyouhuoxingdeyanghuagui、yanghualvheyanghuatie,tamenzaichangwenxiayushuinishuihuawuqingyanghuagaifashengercifanyingshengchengxindeshuihuawu,juyoushuiyingxing,kecuchengjieshiqiangduzengchang,youqishihouqiqiangduyoujiaodazengchang。pengruntu(粘土)顆ke粒li細xi,摻chan人ren漿jiang液ye分fen散san性xing和he觸chu變bian性xing能neng好hao,不bu易yi沉chen澱dian,可ke灌guan性xing好hao,可ke控kong性xing強qiang,結jie石shi彈dan模mo低di,變bian形xing性xing能neng好hao,密mi實shi度du與yu抗kang滲shen性xing能neng高gao。外wai加jia劑ji可ke改gai善shan漿jiang液ye的de可ke泵beng性xing與yu可ke灌guan性xing,提ti高gao結jie石shi強qiang度du和he抗kang滲shen性xing及ji耐nai久jiu性xing。而er水shui玻bo璃li近jin年nian也ye因yin具ju有you價jia廉lian、凝結時間可控製和沒有毒害等特點而被廣泛使用。
4.2灌漿的方法
樁間灌漿方法的選擇主要取決於地質條件,其次要考慮施工機具與灌漿材料,一般而言,砂卵石、漂piao石shi與yu人ren工gong拋pao填tian塊kuai體ti層ceng進jin行xing灌guan漿jiang,由you於yu它ta的de孔kong隙xi率lv較jiao大da,在zai灌guan漿jiang過guo程cheng中zhong漿jiang液ye將jiang沿yan著zhe壓ya力li坡po降jiang最zui大da的de方fang向xiang走zou動dong,最zui後hou形xing成cheng的de灌guan漿jiang體ti不bu一yi定ding是shi設she計ji希xi望wang的de形xing狀zhuang,對dui於yu這zhe類lei地di層ceng應ying采cai取qu下xia述shu措cuo施shi:①低壓濃漿;②限流;③間歇;④待凝;⑤加速凝劑氯化鈣或水玻璃;⑥灌注水泥水玻璃雙液泉;⑦灌(guan)注(zhu)高(gao)摻(chan)粉(fen)煤(mei)灰(hui)穩(wen)定(ding)性(xing)膏(gao)狀(zhuang)漿(jiang)液(ye),以(yi)確(que)保(bao)在(zai)樁(zhuang)間(jian)形(xing)成(cheng)防(fang)滲(shen)本(ben)。而(er)在(zai)砂(sha)層(ceng)進(jin)行(xing)灌(guan)漿(jiang),除(chu)了(le)要(yao)考(kao)慮(lv)灌(guan)漿(jiang)體(ti)的(de)強(qiang)度(du)和(he)抗(kang)滲(shen)性(xing)能(neng)外(wai),必(bi)須(xu)注(zhu)意(yi)漿(jiang)液(ye)顆(ke)粒(li)的(de)細(xi)度(du)與(yu)漿(jiang)液(ye)的(de)粘(zhan)度(du),對(dui)於(yu)這(zhe)類(lei)地(di)層(ceng),如(ru)灌(guan)漿(jiang)采(cai)用(yong)壓(ya)力(li)
注漿方(fang)式(shi)進(jin)行(xing),建(jian)議(yi)選(xuan)擇(ze)濕(shi)磨(mo)超(chao)細(xi)水(shui)泥(ni)灌(guan)漿(jiang)或(huo)化(hua)學(xue)材(cai)料(liao)灌(guan)漿(jiang),但(dan)在(zai)城(cheng)區(qu)的(de)深(shen)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)中(zhong),考(kao)慮(lv)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)的(de)因(yin)素(su),通(tong)常(chang)不(bu)宜(yi)選(xuan)取(qu)化(hua)學(xue)材(cai)料(liao)灌(guan)漿(jiang)。
雖然采用上述灌漿方法是可以提高地層的綜合抗滲能力,通常使地基的滲透係數降低到2×10-5 cm/s,從理論與以往的試驗兩方麵都可以有足夠的資料證明這一點,但在實際基坑工程設計與施工中,需要充分考慮地質條件和
施工工藝dengduofangmiandeyinsu,bingjingguolunzhengfenxi,xuanqushihedeguanjiangfangshiyugongyicanshu,cainengdadaoyuqizhuangjianzhishuimude,jiudizhieryan,zaitongyishigongdidian,youduozhongdiceng,qitutidejiegouyutulicanshuxiangchashenyuan,caiyongtongyizhongguanjiangfangshishiwufadadaoyuqizhuangjianzhishuimude,zaigongchengshijianzhong,keyicaiyongliangzhonghuoliangzhongyishangdeguanjiangfangshijinxingshigong,ruzaijiruandefenshazhizhantuceng,caiyongdiyalideshentouguanjiangyibanhennangaibiantutidelixuexingzhi,yineryebunengxingchengzhishuiweimu,danxuanqudanguanxuanpenguanjianggongyikeyidadaozhuangjianzhishuixiaoguo,cigongyizairangtucenghesongsanshacengzhongyishiyong,erzaimishishacenghuolishacengxucaiyonggaoyasanguanxuanpenguanjianggongyi,liyongqigaoyadeqiegeyupiliezuoyong,xianpohuaitutidejiegou,ranhoushijiangyeguhua,qifangshenxingnengyuanbiyibanguanjiang、單管旋噴樁及深層攪拌樁好,在密實的中、粗砂層及卵石層,更體現其止水優點。
用於基坑工程的樁間灌漿,其效果不但取決於地層的可灌性、jieshiqiangduhekangshenxingjinaijiuxing,gengqujueyuguanjiangkongdeshigongjingdukongzhi,qipingmiandingweijichuizhidudekongzhizhi,budanxuyaogenjuxianglinjindedangtuzhuangdepingmianpianchajichuizhiduzuojutijisuanqueding,haixuyaojieheguanjiangdeguanrenliangyukuosanbanjingzuoshidangdetiaozheng。zaijikenggongchengzhong,zhuangjianguanjiangyingbuzhizaidangtuzhuangdewaice,tongchangyipinzixinganliangpaifangshibuzhi,biyaoshian3排方式布置,采取分級加密次序進行灌漿施工。
綜上所述,近幾年來在筆者負責設計或施工的基坑工程中所采用的灌漿方法是多樣的,粗略統計如表2所示。
表2 基坑工程灌漿方法統計表
序號 工程名稱 基坑深
度/m 基坑結構
方式 地質情況 灌漿方法
1 廣州市荔灣區醫院 9 相切鑽孔樁 淤泥、粉砂 兩序單管旋噴灌漿
2 廣東廣播中心大樓 8 相切鑽孔樁 粉質粘土 三重管定噴灌漿
3 海軍某船廠船塢 10 相切鑽孔樁 中、粗砂 三重管定噴灌漿、混合材料灌漿
4 廣州荔景苑 12 相切鑽孔樁 粉質粘土 深層攪拌樁、混合材料灌漿
5 廣州市海珠廣場
地鐵站北出口通道 9 相切鑽孔樁 淤泥、粉細砂 單管旋噴灌漿
6 香港灣仔汙水泵房 26 相切鑽孔樁 拋石、粉砂 水泥灌漿、混合灌漿逐級加密
7 香港中環泵站 27 相切鑽孔樁 拋石、淤泥、粉土 膨潤土、水泥灌漿、水玻璃、水泥灌漿逐級加密
5 結束語
樁間灌漿工藝的設計與施工的控製十分複雜,地下結構的不確定因素較多,因此,在基坑工程灌漿設計時,必須考慮灌漿工藝的可泵性、可灌性、灌漿體的強度與彈模等重要因素,亦要對施工的工況進行深人的研究,明確樁、灌漿與支撐(或錨拉)的施工時空關係;灌漿工藝參數要根據實際的土質情況進行動態設計;在(zai)基(ji)坑(keng)施(shi)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)應(ying)采(cai)用(yong)信(xin)息(xi)化(hua)施(shi)工(gong),加(jia)強(qiang)對(dui)基(ji)坑(keng)及(ji)支(zhi)護(hu)結(jie)構(gou)的(de)監(jian)測(ce),確(que)保(bao)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)與(yu)施(shi)工(gong)的(de)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)。灌(guan)漿(jiang)工(gong)藝(yi)經(jing)過(guo)多(duo)年(nian)的(de)工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian),已(yi)廣(guang)泛(fan)在(zai)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)中(zhong)應(ying)用(yong),而(er)隨(sui)著(zhe)新(xin)材(cai)料(liao)不(bu)斷(duan)出(chu)現(xian),新(xin)的(de)灌(guan)漿(jiang)工(gong)藝(yi)有(you)待(dai)進(jin)一(yi)步(bu)探(tan)索(suo)與(yu)研(yan)究(jiu)。