引言

地基加固是加固軟土基坑工程不可缺少的技術措施,其主要目的是通過加固地層改變軟弱土層的土體結構以提高土體強度,增強基坑的整體抗失穩(wěn)(滑移和隆起)能力,使被動土的抗力增加,減少圍護結構的位移和變形,有利于對環(huán)境的保護。但是加固過程中若方法不當也會產(chǎn)生一定的負面效應。

本文就淤泥質(zhì)粘土地質(zhì)條件下,對雙液注漿加固施工工藝的可行性及其加固時對周圍環(huán)境的影響進行研究,并對加固效果進行評價分析,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口路地下,兩側(cè)為密集的居民商住區(qū)。車站圍護結構設計為800mm厚地下連續(xù)墻,標準段開挖深度為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、土的物理力學性質(zhì)及各項指標大致趨同,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砂及貝殼屑,具有高靈敏度、高含水量及弱滲透性的特點,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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地基加固設計

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,加固后土體強度指標Ps≥1.2Mpa,注漿加固土體深度為基坑底面以下3.0m;對端頭井轉(zhuǎn)折角處因斜撐反力造成的基坑外大抗力被動區(qū)也采用雙液注漿進行加固,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,以強度高的漿液固化體加強土層并擠密原土,以改善其物理力學性質(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、壓密注漿和電動化學注漿等,本工程采用劈裂注漿工藝。

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施工設計

標準段基坑內(nèi)抽條加固幅有效范圍長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通過試驗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:膨潤土=0.7:1:0.03(70kg水:100kg水泥:3kg膨潤土);

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)鉆機或鑿巖機預制成孔至地面下6～8米深,然后移走鉆機,分節(jié)插入注漿管,并用平板振動器將注漿管振沖至設計加固體底面。

（2）、制漿

根據(jù)試驗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束,拔出注漿管。

施工過程中,根據(jù)試驗確定的加固體漿液參量確定每節(jié)加固體注漿時間,并通過控制注漿時間來控制每孔的注漿量。具體計算式如下:

每節(jié)注漿量=行距×排距×節(jié)深×20%

每節(jié)注漿時間=每節(jié)注漿量/注漿流量

每孔注漿量=每節(jié)注漿時間×節(jié)數(shù)?

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關鍵技術和難點及應對措施

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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、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,本工程設計為:行距×排距=1.2×1.0m。對粘性土層,注漿壓力經(jīng)驗值為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個鉆孔,進行現(xiàn)場注漿實驗。在注漿結束28天后,對加固地層進行靜力觸探試驗。

土層經(jīng)加固后其平均Ps值均超過1.2MPa,能夠滿足設計要求。

對土層加固后:

⑴加固區(qū)土體比貫入阻力明顯增大,平均值超過設計要求的1.2MPa;

⑵對加固區(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注漿開始前充分做好準備工作,注漿一旦開始即連續(xù)進行,整個注漿深度范圍內(nèi)注漿加固一次完成避免中斷;

②漿體在泵送前篩選過濾,并經(jīng)過高速攪拌機攪拌均勻后,方可開始壓注,并在注漿過程中不停頓地緩慢攪拌;

③每塊抽條加固按對稱、由外向內(nèi)的順序進行;

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

⑤加強現(xiàn)場控制,確保孔距及孔深,如因地下障礙等原因不能在設計孔位施工時,則在其周圍布置加密孔。

⑵質(zhì)量控制

①根據(jù)設計方案對要施工的鉆孔位置進行放樣,并進行復核定位,孔位誤差不大于3cm;

②開鉆前用水準尺校平,保持機身機座平穩(wěn)、鉆機傾斜小于1%,鉆進時保持中速,遇硬層時減速慢鉆,以防卡鉆;

③注漿開始前做好充分準備,包括機具、儀表、管路、材料和水電等的檢查及必要的試驗,保證注漿連續(xù)進行;

④注漿壓力為0.1～0.4MPa,一旦超過設計壓力,及時拔出注漿芯管,并嚴格按設計方案將注漿流量控制在15～20L/min;

⑤施工過程中隨時抽查漿液配合比和凝固時間,確保漿液質(zhì)量。?

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效果評價

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加固效果

⑴靜力觸探試驗

注漿結束28天后,按2%抽檢,采用15t靜力觸探器對加固地層進行檢測,檢測孔布置于兩相鄰注漿孔中間,檢測結果為強度指標Ps=1.25～1.75Mpa,基本能滿足設計要求。

⑵開挖后實地觀察

加固30天后,當開挖到加固區(qū)時,可見薄片狀漿液凝固分布在土體中,呈樹根、劈裂狀,土體堅實,小型挖機在上方行走時不需鋪設道板;凡空隙處與薄弱處均充滿漿液的凝固體,但分布無規(guī)律,看不出設計圖中的條柱狀。

⑶地下連續(xù)墻的位移變化

未加固地段基坑開挖時地下連續(xù)墻的最大位移量一般為6～12cm,加固區(qū)一般為5～8cm。可見注漿加固提高了土體的強度,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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加固公司對周圍環(huán)境的影響

在注漿加固時會不同程度的引起局部的土體隆起,本工程在對北端頭井西側(cè)地下連續(xù)墻轉(zhuǎn)角處外側(cè)進行注漿加固時,曾引起加固區(qū)附近的煤氣管局部上抬,最大上抬量超過了報警值,達到20.10mm。

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結論

本工程采用雙液注漿對基底及端頭井轉(zhuǎn)折角處基坑外大抗力被動區(qū)進行加固,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,保證了圍護結構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,而且其在增強土體強度方面效果也不太顯著;此外,在注漿加固施工時一般都會造成局部土體隆起,有可能會危及附近地下管線和建(構)筑物等的安全。