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        高水壓砂卵石地層中錨索施工質(zhì)量控制

        2019-05-18 23:58:48李佳鋼
        關(guān)鍵詞:孔壁卵石水壓

        張 強(qiáng) 王 超 李佳鋼 李 斌 姜 宇

        中建科工集團(tuán)有限公司 廣東 深圳 518040

        0 工程概況

        綜合門診樓項(xiàng)目地下兩層,地上七層。地下兩層主要為機(jī)械停車庫、設(shè)備機(jī)房,局部為人防區(qū)域。基坑最大開挖深度11.75m,平面面積10136m2?;又車植贾饪茦恰?nèi)科樓、醫(yī)技樓、急診中心、住宅樓等建筑,還有很多地下管線,距離基坑最近的地方不到1.50m。在基坑施工過程中,需要確保醫(yī)院各項(xiàng)工作正常開展。綜合確定基坑安全等級為一級。

        基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要為護(hù)坡樁+錨索支護(hù),護(hù)坡樁直徑1.20m,間距1.50m。一樁一錨,兩道預(yù)應(yīng)力錨索,第一道錨索距地表3.0m,長度21.0m;第二道錨索距地表7.0m,長度20.0m。采用樁間高壓旋噴和護(hù)坡灌注樁共同組成止水帷幕,基坑內(nèi)降水為主。

        1 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

        根據(jù)巖土工程勘察報告,本基坑工程所涉及各土層的巖性特征自上而下的描述如下:

        第①層:雜填土,雜色,稍濕,松散,主要以粉土為主,含磚塊、碎石等。

        第②層:中粗砂,黃褐色,松散-稍密,主要以石英、長石組成,含云母,磨圓度中等,含粘性土。

        第②1層:粉質(zhì)粘土,深灰色,軟塑,切面稍有光澤,干強(qiáng)度和韌性中等,含細(xì)砂。

        第③層:粉質(zhì)粘土,淺紅褐色,軟塑-可塑,切面稍有光澤,韌性低,干強(qiáng)度中等,土質(zhì)不均勻,混有細(xì)砂,夾淤泥質(zhì)。

        第③1層:中粗砂,深灰色,松散,飽和,主要以石英、長石組成,含云母,粘性土與砂土混合一起,粘性土含量約30%。

        第④層:粉質(zhì)粘土,黃褐色,軟塑-可塑,切面稍有光澤,干強(qiáng)度和韌性中等,土質(zhì)不均,含粉土。

        第⑤層:中粗砂,褐黃色,中密-密實(shí),主要以石英、長石組成,含云母,磨圓度較差,含粘性土。

        第⑥層:礫砂,褐黃色,中密-密實(shí),飽和,主要以石英、長石組成,含云母,磨圓度較差,呈棱角狀,局部含卵石、粘性土。

        第⑦層:圓礫,中密-密實(shí),飽和,礫石含量約40%,中粗砂充填,混少量卵石,卵石最大粒徑6cm。卵石、礫石成分雜,以巖漿巖、沉積巖為主,卵石、礫石磨圓度中等,呈亞圓狀、棱角狀。

        第⑧層:強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖,褐黃色-灰褐色,主要礦物成分為斜長石、石英及少量角閃石、黑云母。組織結(jié)構(gòu)大部分破壞,巖芯為砂土狀、碎塊狀,手捏可碎,干鉆不易鉆進(jìn)。

        地下水位埋深為1.4-2.1m,相應(yīng)高程為0.63-1.78m,地下水位類型為第四系孔隙潛水,地下水年變幅為1.0m左右,屬潛水,大氣降水影響地下水位的升降。地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水和周邊河水。近5年最高水位高程可按照黃海高程2.20m考慮。

        圖1 典型工程地質(zhì)剖面圖

        2 預(yù)應(yīng)力錨索成孔方法選擇

        預(yù)應(yīng)力錨索主要成孔方法主要有:①人工洛陽鏟成孔。適應(yīng)地層穩(wěn)定性較好,可以干作業(yè),孔深較淺情況;②機(jī)械螺旋鉆成孔。適應(yīng)干作業(yè)成孔,效率較高;③地質(zhì)鉆機(jī)單管泥漿護(hù)壁成孔。適應(yīng)有地下水,但水壓較小,地層穩(wěn)定性較好情況;④錨桿鉆機(jī)全套管跟進(jìn)成孔。適應(yīng)高水壓復(fù)雜地層中成孔,有利于保持孔壁穩(wěn)定性。施工機(jī)械復(fù)雜,效率較低,造價高。

        綜合門診樓項(xiàng)目基坑地下水位很高,錨索穿越地層以松散-中密狀態(tài)砂土層和軟塑-可塑狀態(tài)粉質(zhì)粘土為主,孔壁容易坍塌?;铀闹墉h(huán)境復(fù)雜,需要確??妆诜€(wěn)定,不發(fā)生塌孔現(xiàn)象。所以綜合選擇全套管跟進(jìn)成孔工藝施工預(yù)應(yīng)力錨索。全套管鉆進(jìn)又分為單動雙管和雙動雙管兩種工藝,考慮到本項(xiàng)目地層有較密實(shí)的粗礫砂層和圓礫層,所以采用雙動雙管施工工藝。

        3 高水壓砂卵石地層中錨索施工質(zhì)量控制

        在高水壓砂卵石地層中錨索施工質(zhì)量控制主要分為三個方面:一是地下水控制;二是成孔質(zhì)量控制;三是鋼絞線安放和注漿質(zhì)量控制。

        1、地下水控制是在錨索施工過程中短時間降低基坑外側(cè)地下水,以減小錨孔中的水壓。在錨索施工完成后很快恢復(fù)基坑外側(cè)地下水位,保證不影響基坑周邊建筑物和管線因水位降低產(chǎn)生過大沉降。在施工前應(yīng)計(jì)算允許的水位降深,即計(jì)算滿足周邊建筑物位置允許發(fā)生沉降變形值時的最大降水深度?;蛘哂?jì)算一定降水深度時周邊建筑物發(fā)生的沉降值是否小于允許值。該綜合門診樓項(xiàng)目經(jīng)過降水沉降計(jì)算,確定當(dāng)基坑邊坡位置降水深度距地表小于8.0m時,不會引起周邊建筑物的過大沉降。在錨索施工過程中還應(yīng)加強(qiáng)對周邊建筑物和管線的變形監(jiān)測,如發(fā)現(xiàn)變形超過允許值應(yīng)立即停工,查明原因采取必要措施后再復(fù)工。

        2、錨索成孔質(zhì)量的控制主要是選擇能夠保證孔壁穩(wěn)定的成孔方法。如前所述,該項(xiàng)目選擇雙動雙管全套管跟進(jìn)施工工藝。鉆桿和套管的端頭裝設(shè)有合金鋼鉆頭,具有回轉(zhuǎn)和沖擊單作用及雙作用鉆進(jìn)功能,套管與鉆桿同時鉆進(jìn),實(shí)現(xiàn)套管跟進(jìn)護(hù)壁。成孔過程中采用比重1.05左右的稀泥漿護(hù)壁,泥漿從鉆桿內(nèi)泵入,從鉆桿和套管間空腔流出孔口,將鉆屑泥土帶出。優(yōu)點(diǎn)是避免了泥漿對孔壁的沖刷,套管和泥漿共同保護(hù)孔壁,先注漿后拔套管,有效防止塌孔。

        3、鋼絞線制作安裝需要按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行,這里不在贅述。為了保證預(yù)應(yīng)力錨索的抗拔承載力,采用二次注漿工藝。一次注漿與二次注漿都使用純水泥漿,水灰比0.5:1,攪漿用水為基坑降水井內(nèi)的地下水,水泥為P.O 42.5普通硅酸鹽水泥。一次注漿為常壓注漿:用高壓水沖洗鉆孔并一次注漿完成后,即可安放錨索桿體,由于注入的水泥漿較孔內(nèi)殘留的泥漿、清水比重大,故能依次將泥漿、清水置換出來,由孔底開始注漿,當(dāng)孔口冒出的水泥漿與新漿相同時,再繼續(xù)注滿水泥漿即可,拔套管時及拔完套管需補(bǔ)2-3次水泥漿,保持孔內(nèi)水泥漿為注滿狀態(tài)。二次高壓注漿:在一次注漿結(jié)束后水泥漿液達(dá)到初凝前撥出套管。撥管后應(yīng)注意檢查錨索筋體位置是否正確。在水泥漿液達(dá)到終凝后通過預(yù)埋的注漿管高壓注漿,管內(nèi)水泥漿在高壓作用下,劈裂一次注漿時的水泥結(jié)石體,向錨固端土壤擴(kuò)散,滲透壓縮周邊土體,增大錨索直徑,提高錨索抗拔力。

        以第二道錨索為例進(jìn)行二次高壓注漿壓力計(jì)算,計(jì)算簡圖見圖2,土平均重度按20 kPa,水深按5m,管路等壓力損耗系數(shù)按20%計(jì)算:P=(20×12+10×5)×1.2=348kPa。實(shí)際施工時選用0.5~1.5MPa。初始注漿時需要克服水泥結(jié)石體強(qiáng)度,壓力最高可以達(dá)到3.0 MPa。

        圖2 二次劈裂注漿壓力計(jì)算簡圖

        4 結(jié)語

        秦皇島某醫(yī)院綜合門診樓項(xiàng)目基坑錨索施工過程中,由于施工工藝選取得當(dāng),預(yù)防措施到位,監(jiān)測到的最大沉降值不到10mm,沒有造成基坑周邊建筑物的過大沉降變形。

        高水壓砂卵石地層中錨索施工按照本文的闡述方法進(jìn)行施工基本能夠保證安全。但在水壓特別高特別松散的地層中施工還要特別注意,需要結(jié)合監(jiān)測信息法去施工,必要時對設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。

        另外在該項(xiàng)目錨索施工完成后,錨索孔有滲水現(xiàn)象,這也是樁錨+止水帷幕基坑支護(hù)方法普遍存在的問題,今后應(yīng)加強(qiáng)研究,爭取采取有效措施避免這種情況發(fā)生。

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