双液注浆技术在深基坑围护渗漏中的封堵研究

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  前言:
  随着我国高层建筑技术的发展,高层建筑群楼越来越多。高层建筑深基坑施工中,常常由于地下水位高,水压大,加上设计或施工质量方面原因,深基坑围护结构经常出现渗漏水现象,为避免施工困难及重大安全事故的发生,常常采用双液注浆技术进行堵漏。
  双液注浆技术,由于能够将松散地层固结为整体、隔离水源、堵塞水点、减少内涌水量,成为地下工程封水、堵漏的首选措施,改善工程施工条件。上海铁路局调度中心工程中,双液注浆堵漏法很好地处理了地下连续墙多处出现漏水、止水帷幕失效情况。
  但是,在我国城市许多高层建筑、公路隧道工程的基坑围护结构封堵涌水措施中,无论是注浆设计、施工,还是注浆后质量检查等方面经验还不够成熟,施工仍然有一定的盲目性与不可靠性。因此,加强双液注浆技术在深基坑围护渗漏中的封堵研究意义重大。
  1.双液注浆技术
  1.1作用原理
  水泥浆和水玻璃溶液(或超细水泥-水玻璃双液浆)作为注浆材料,混合后立即发生反应,很快形成具有一定强度的固结体。随着反应连续进行,结石体强度不断增加,早期强度主要是水玻璃反应的结果,后期强度主要是水泥水化反应的结果。双液注浆技术施工设备简单,工艺具可操控性,施工成本较低,浆液的凝胶固结无毒、无污染。
  调控注浆材料凝胶时间,可有效控制浆液在地层中的扩散速度和距离,确保迅速堵住地下水的流动通道。采用注浆管垂直后跳格分段注浆工艺,可以根据不同地质条件采用不同的注浆参数,保证止水的整体连续性和有效性。
  1.2适用范围
  (1)基岩裂隙地面预注浆和工作面预注浆、壁后注浆、堵特大涌水等。
  (2)断层泥带,当裂隙宽度小于1mm,或渗透系数K≥1×10-5m/s时,加固压浆优先选用水泥—水玻璃双液注浆。
  (3)断层破碎带各砂卵石地层,当裂隙宽度大于1mm,或渗透系数K≥5×10-4m/s时,堵水注浆。
  1.3关键技术
  (1)采用地质钻机从地面垂直鉆孔,成孔速度快,可靠性高,垂直度易控制,且可查清漏水、待加固区的地层,可知该钻孔与即将处理的漏点是否连通,以及在钻进过程中可查明是否有“掏空”现象;
  (2)采取双液注浆工艺,可以针对不同地层采取不同的注浆参数,提高注浆加固的均一性,确保注浆效果;
  (3)合理浆液比和控制注浆压力双控指标,能保证注浆堵漏、加固效果,控制地表隆起。
  2.高层建筑深基坑工程止水失效
  2.1深基坑围护工程概况
  基坑总面积约5935m2,基坑周长约318.4m。开挖深度为16.7m。桩基为钻孔灌注桩,基坑支护采用地下连续墙+钢筋混凝土支撑体系(车道口位置为灌注桩-钢支撑),竖向为四道钢筋混凝土水平桁架撑(支撑中心线绝对标高分别为+2.2m,-1.9m,-5.9m,-9.6m),第一道设置栈桥板。地下基坑采用地下连续墙围护体围护,连续墙厚度为1m,深度33m,连续墙墙体间接头采用圆形锁扣管柔性接头。坑内加固采用的是高压旋喷桩。基坑平面内呈四边形,支撑平面布置由角撑和对撑组成,竖向布置为四道钢筋混凝土支撑。
  2.2支护设计方案
  本基坑采用地下连续墙支护结构,支护桩外侧采用深层搅拌桩对基坑进行止水,采用管井加明沟的方式进行地下水处理。
  2.3基坑止水失效
  在开挖基坑第二层土方时,出现连续墙间漏水现象。虽然经过紧急处理,漏水得到有效控制,但随着土方工程逐步推进,对所暴连续墙与止水桩检查发现,有的围护桩的垂直度和桩间偏差较大,依然有多处桩间漏水现象出现,基坑止水帷幕失效。
  3.双液注浆引水堵漏法处理
  3.1注浆堵漏施工工艺流程(见下图)
  3.2引水堵漏
  (1)用麻袋或棉絮将支护桩间漏水部位填塞密实,滤水阻止泥沙流失。将漏水位置两侧支护桩表面的泥土和杂质清理干净,露出混凝土面。
  (2)封堵漏水点。漏水缝隙较小时,使用速凝水泥拌制混凝土,封堵缝隙。漏水缝隙较大,则使用速凝水泥砂浆砌砖墙封堵缝隙,砖墙厚度视漏水缝隙大小而定。封堵时在缝隙中合适位置安放导水管,堵漏后让清水通过导水管流出,以减小水压。
  (3)缝隙封堵结束后,在堵水点外打膨胀螺栓,挂钢筋网片;然后喷射速凝混凝土。
  3.3双液注浆
  为保证基坑围护结构漏水位置周边范围形成完整止水帷幕,基坑引水堵漏同时,在基坑围护结构外侧漏水处相应位置做双液注浆处理。
  (1)钻孔
  ①测量放线定出注浆孔孔位;
  ②采用XY-100型等工程地质钻机按标出的孔位进行钻孔,一般钻孔布置在漏点周围,不宜正对着漏点,也不宜在漏点的主要流通通道上造孔;
  ③钻孔过程中一般采用泥浆循环护壁成孔,成孔后插入直径φ30×2.5的注浆管到孔底,用清水洗孔。清孔完成后,进行上部封孔;若地层为含水砂层等坍孔严重地层时,宜采取一次性钻杆成孔注浆。
  ④在钻孔过程中应做好详细的钻孔记录,对钻孔进行地质描述、钻进难易程度、以及是否有空洞等进行详细记录,并与原岩土工程勘察报告进行比较,实时调整钻孔深度,从而有利于提高下一步的注浆作业施工的效果;
  ⑤完成钻孔后,安设好注浆管,移开钻机,并进行上部封孔措施。
  (2)安设注浆管
  ①结合提供的地质资料、漏点位置,根据实际情况,在不注浆部位采用实管,在注浆部位采用梅花状布孔,底部封死或焊实;
  ②将注浆管根据要求连接后,沿钻孔下到孔底;
  ③在孔底至距地面4.0m段进行封孔,在地表以下4.0m及孔口部位采用一定比例的水泥浆和稀释到一定比例的水玻璃灌注封孔,以防止注浆时地面;   ④顶部冒出地面以上20.0-30.0cm,以防止杂物和钻孔过程中的泥浆流入注浆管。
  (4)注浆作业
  ①注水试验。注浆前一定要进行注水试验,以检查注浆管路是否正常运行和判断地层的吸浆能力等;
  ②浆液配制:
  A.水泥浆配制。根据预配制浆液的体积,按水灰比和加入添加剂(速凝剂、减水剂和防吸水剂)的掺量计算出所需的水泥(或超细水泥),水和添加剂的用量。一般情况下,注浆施工中宜采用袋装水泥;注浆时用的水不得采用PH值小于4的酸性水或工业废水;在搅拌机内加入计算好的用水量(应提前标好画线),将计算好的添加剂加入,强力搅拌均匀;待添加剂完全溶解后,边搅拌边加入计算好的水泥用量,搅拌均匀后倒入储浆坑内并不断搅拌以备注浆。
  B.水玻璃浆液配制。在拌浆桶中加入浓水玻璃,然后边搅拌边加水,同时用玻美计测量其浓度,直至稀释至需要浓度为止。把配置好的水玻璃浆液按一定比例与水泥浆液进行掺合,并记录初凝时。
  (5)注浆施工
  ①注浆方式宜采取跳格施工,梅花形布孔。注浆时应该注意注浆钢管与注浆软管连接好,以免漏浆達不到注浆效果以及造成人身伤害;
  ②注浆过程中如需暂停注浆时,必须先将水玻璃吸浆管拿出放入清水桶中,然后再拿出水泥管,向孔内注清水后再停止注浆,这样既保持管路畅通,又保证注浆段不受注水影响。
  (6)注浆顺序
  注浆顺序可根据需要采取由外到内或由内到外方式。由外到内注浆顺序是指在堵漏加固注浆中,首先将离漏点较远的注浆孔进行注浆,从而达到减少漏点的水量以及压力,以防止水量大无法对漏点直接堵塞加固,故采取由外到内的注浆顺序,由一侧(水头高的一侧)向另一侧(水头低的一侧)平行推进,以达到排水、减压堵漏加固的效果。由内到外的注浆顺序是指在堵漏加固中,在局部范围内首先对距漏点较近一侧周围孔进行注浆,注浆量可较大一些,以注浆量作为主要控制标准,然后对漏点较远的孔进行注浆,主要以注浆终压为控制标准。
  4.地表变形监测
  采用精密水准仪监测注浆过程中地表变形。在施工过程中,定期对周边重要建筑物进行变形监测。到工程完工时,无论是实时监测数据还是施工期间的定时观察都显示,位移增长较小,轴力逐渐减小,基坑无明显大的变形,周边建筑物无开裂,倾斜等现象出现。因此,可以肯定工程的支护设计是合理的,双液注浆引水堵漏法处理是有效的。
  5.结论
  高层建筑深基坑围护结构漏水既威胁到基坑安全,对周边建筑物也会造成较大破坏。双液注浆堵漏处理虽然效果好,但施工技术仍然有一定难度。因此,在双液注浆堵漏实际施工中,一定要根据注浆要求高低、现场条件和注浆目的等情况,综合选择合理的注浆评定方法和技术评判标准。
  参考文献:
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