高壓噴射灌漿工藝在城市工民建中的應(yīng)用

張曉鵬,游 萍

(1.山東水務(wù)眾興建設(shè)發(fā)展有限公司,濟(jì)南,250014;2.四川省電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,成都,610072)

1 工程概況

某小區(qū)位于濟(jì)南市天橋區(qū)三孔橋街,北靠繁華的北園大街,南臨大明湖、五龍?zhí)豆珗@,周圍生活設(shè)施齊全,是一個(gè)無污染全電氣化的水景生態(tài)社區(qū)。項(xiàng)目總占地10.2hm2,規(guī)劃建筑面積23.56萬m2,綠化率達(dá)45%,是目前首屈一指的大型中高檔樓盤。

濟(jì)南素有泉城的美譽(yù),市區(qū)內(nèi)名泉眾多,地下泉脈更是錯(cuò)綜復(fù)雜,要保證泉水的常年噴涌,控制地下水的開采和排放是關(guān)鍵。另一方面,該小區(qū)位于老城區(qū)內(nèi),新建的建筑物周圍有很多老房、危房和一些名勝古跡等,這些建筑物因?yàn)槟甏容^早,基礎(chǔ)形式比較簡單,根本經(jīng)不起地下水位的過大變化,若不采取措施,在基坑降水時(shí)周圍建筑物就會(huì)因沉降不均勻造成破壞。為了保護(hù)周圍建筑物的安全,本項(xiàng)目采用了水利工程上比較常見的高壓噴射灌漿工藝進(jìn)行地基加固施工。經(jīng)過分析論證,總體的施工方案是用高噴帷幕墻將擬建的樓座全部封閉起來,主要作用是:①在基坑降水時(shí)能大大減少地下水的排放量;②對(duì)降水影響半徑范圍內(nèi)已有建筑物進(jìn)行保護(hù),避免因降水引起的較大沉降而導(dǎo)致破壞。

2 工程地質(zhì)概況

在建設(shè)場(chǎng)區(qū)內(nèi)地層,上部以第四系河流沖積層的粘性土為主,下伏燕山期閃長巖侵入體風(fēng)化帶,自上而下地層分布情況如下:①素(雜)填土:褐黃～黃褐色,軟～可塑,濕,以粘性土為主,含磚屑、煤渣、碎石等,厚度1.4m～3.8m;②粉質(zhì)粘土:褐黃色,軟～可塑,濕。層底深度2.2m～4.5m;③粘土:黃褐～褐黃色,可塑,濕。層底深度3.6m～5.9m;④粉土:黃灰～灰色,很濕,稍密,含有機(jī)質(zhì),振動(dòng)析水。層底深度4.6m～6.4m;⑤淤泥質(zhì)粘土:淺灰～灰色,軟～流塑,飽和,含有機(jī)質(zhì)。層底深度5m～6.5m;⑥粉質(zhì)粘土:灰～灰黑色,可塑,濕。含有機(jī)質(zhì),局部粘粒含量高,層底深度5.8m～8.2m;⑦粘土:灰褐色,可～硬塑,濕。含鐵錳氧化物,層底深度6.7m～9.7m;⑧粉質(zhì)粘土:灰黃～褐黃色,可塑,濕。姜石(卵石)含量高,為姜石(卵石)透鏡體。層底深度8.3m～11.1m;⑨粉質(zhì)粘土～姜石:微棕黃色,可～硬塑,濕,含鐵錳氧化物,少量姜石。姜石層呈不規(guī)則狀,粒徑1cm～7cm,含量50%～85%,層底深度10.3m～12.5m;⑩粘土:棕黃色,硬塑,濕,含鐵錳氧化物及其結(jié)核,少量姜石、卵石、圓礫。滲透系數(shù)1×10-6cm/s,比其上的各地層的滲透系數(shù)都小,因此在該工程中就以此層作為帷幕墻的基礎(chǔ)。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

在該工程中,采用三管法小角度擺噴法灌漿,主要設(shè)計(jì)參數(shù)有孔距、水壓、氣壓、擺動(dòng)頻率、提升速度等,設(shè)計(jì)指標(biāo)見表1所示。高壓噴射灌漿帷幕墻連接形式見圖1。

表1 高壓噴射灌漿帷幕墻施工參數(shù)

圖1 帷幕墻連接形式示意

4 施工方法

4.1 施放孔位軸線

在工民建領(lǐng)域中,高噴帷幕墻軸線基本都是在基坑的周邊位置。因此在孔位軸線施放前,要參考基坑的支護(hù)方案,盡可能將軸線布置在土釘末端外,避免土釘施工時(shí)穿透帷幕墻,破壞帷幕墻的整體性。

4.2 施放孔位

在高噴帷幕墻的施工軸線上,按設(shè)計(jì)參數(shù)準(zhǔn)確施放孔位;在軸線拐點(diǎn)處的孔位,要根據(jù)拐點(diǎn)處的噴射方向做適當(dāng)調(diào)整。如果是內(nèi)角搭接,可以按設(shè)計(jì)參數(shù)施放孔位;如果是外角搭接,則要減小孔距布孔,以保證帷幕墻可以搭接上。

4.3 造孔

將XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)(該鉆機(jī)具有機(jī)身重、鉆桿粗、回轉(zhuǎn)運(yùn)行穩(wěn)定、工效高、成孔垂直度高等優(yōu)點(diǎn))移至孔位裝上鉆具,對(duì)準(zhǔn)孔位中心后用水平尺測(cè)量鉆機(jī)水平度,以保證成孔的垂直度,并在鉆進(jìn)過程中隨時(shí)檢查鉆機(jī)的水平情況,保證孔斜率不大于孔深的1.5%。若成孔未能滿足設(shè)計(jì)要求,則必須重新掃孔,直至滿足要求,以保證噴射管可以順利地到達(dá)噴射位置。

4.4 噴射灌漿

移動(dòng)高噴臺(tái)車(該臺(tái)車由我單位自行研制,具有全液壓控制、自動(dòng)步履、自帶監(jiān)控平臺(tái)、提升高度大等優(yōu)點(diǎn))至孔位,安裝調(diào)試高壓水泵、空壓機(jī)、高壓臺(tái)車監(jiān)控平臺(tái)等各種輔助設(shè)備并進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。開始噴射前,在孔口作高壓水試噴,并檢查各設(shè)備是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求(如水壓、氣壓、漿液比重、擺噴角度、提升速度等),一切準(zhǔn)備就緒后開始下放噴射管,開始噴射灌漿。

4.5 回灌

這是高壓噴射灌漿的最后一道工序,也是非常重要的一道工序,回灌質(zhì)量的好壞直接影響帷幕墻的成墻質(zhì)量。因此在噴射結(jié)束后,一定要及時(shí)用符合設(shè)計(jì)要求的漿液進(jìn)行回灌,直到回灌的漿液不再下沉為止,以避免因漿液排水固結(jié)引起帷幕墻頂部出現(xiàn)塌陷。

5 主要質(zhì)量環(huán)節(jié)控制及檢查

5.1 水壓力的控制及檢查

水壓力的大小直接影響噴射范圍的大小,關(guān)系到Ⅰ、Ⅱ序帷幕墻是否能搭接上的關(guān)鍵參數(shù)。因此,在施工過程中要嚴(yán)格控制水壓力的大小和范圍,要求水壓力均勻,不同孔之間水壓力不能有太大的變化,避免墻體厚度不均。所以在噴射過程中要時(shí)刻檢查水壓力值。

5.2 漿液的制備

該工程制備漿液的主要材料為32.5#R普通硅酸鹽水泥。為保證漿液的質(zhì)量,制備過程采用的是二級(jí)攪拌站方式,原因有兩個(gè):一是在一級(jí)攪拌站使回漿能得到充分利用,減少棄漿的排放,有效保護(hù)環(huán)境;二是在二級(jí)攪拌站使?jié){液充分?jǐn)嚢杈鶆?便于施工。

5.3 提升速度和擺動(dòng)頻率的控制及檢查

提升速度和擺動(dòng)頻率是確保墻體均勻性和完整性的重要參數(shù)指標(biāo),必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行控制和檢查,才能確保在施工工程中土體能得到徹底的劈裂。

5.4 鉆孔取芯及開挖檢查

該工程帷幕墻主要起防滲作用,要求帷幕墻底必須插入相對(duì)不透水層(第⑩層粘土層),且不小于1m。在鉆孔過程中必須保證鉆入粘土層,個(gè)別孔還要取出連續(xù)完整的粘土芯樣進(jìn)行檢查。帷幕墻的連續(xù)性,可以采用在施工軸線上的開挖方法直觀檢查。

6 常見故障及處理措施

6.1 不冒漿或斷續(xù)冒漿。若因土質(zhì)松軟造成,可適當(dāng)復(fù)噴,復(fù)插深度不小于0.5m;若因地層灌漿量比較大造成孔口不返漿,則要關(guān)閉提升裝置原位灌漿,直至孔口返漿。

6.2 大量冒漿壓力稍有下降。注漿管可能被擊穿或有孔洞,應(yīng)拔出注漿管進(jìn)行檢查。

6.3 壓力驟然上升。噴嘴或管路被堵塞,應(yīng)對(duì)注漿管進(jìn)行檢查并清理其中的雜物。

6.4 漿液灌注流量不變而壓力突然下降或排量達(dá)不到要求。可能存在泄漏現(xiàn)象,應(yīng)檢查閥門、活塞缸等零件是否磨損過大;吸水管道是否通暢、是否漏氣;噴嘴是否磨損嚴(yán)重等。

7 結(jié)語

通過對(duì)施工過程全程的觀測(cè),增加帷幕墻后的基坑降水排水量只有傳統(tǒng)降水方式排水量的1/5～1/8;專業(yè)測(cè)量單位對(duì)周邊建筑物進(jìn)行了全程跟蹤觀測(cè),沉降值極小且均勻,建筑物安然無恙,帷幕外側(cè)觀測(cè)井的水位變化較小。

高壓噴射灌漿工藝在該工程中只是一次簡單的應(yīng)用,但卻解決了減少地下水排放和保護(hù)周邊建筑物的雙重作用,解決了城市發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾,是一種造價(jià)低且有效的措施,值得我們大力推廣。