上海四川北路4街區(qū)綜合開發(fā)樁基圍護(hù)工程地質(zhì)特點(diǎn)

1樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)防滲透膜段幅間止水上海四川北路第四街108號(hào)綜合開發(fā)樁基溫包結(jié)構(gòu)位于四川北路與天飛路交匯處，占地面積約30.08萬米，地基面積約2.2萬米。主體柱的挖掘深度約為23.7米，樓梯室的挖掘深度約為22.4米，井柱的深度約為25.75米。本工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用柔性接頭的地下連續(xù)墻的形式,開挖過程須降承壓水,外圍超深地下連續(xù)墻已將第(7)層粉砂層中地下水隔斷,但由于本工程周邊環(huán)境復(fù)雜,緊鄰軌交12號(hào)線隧道以及郵政博物館等歷史保護(hù)建筑,為防止開挖過程中地下水從地下連續(xù)墻接縫處滲漏至基坑內(nèi),減小降低承壓水施工對(duì)周邊環(huán)境的影響,本工程采用“超深雙高壓旋噴樁結(jié)合二重管高壓旋噴樁、三軸攪拌樁槽壁加固和定向擺噴對(duì)外圍地下連續(xù)墻和基坑分隔墻接縫”進(jìn)行幅間止水。由于基坑分隔墻處僅布置了1根雙高壓旋噴樁,為保證期止水效果,增設(shè)了定向擺噴施工。本工程雙高壓旋噴樁深度達(dá)到49.5m,樁徑1.6m,樁心距離地下連續(xù)墻300mm,樁間距1100mm,樁間搭接500mm。地下連續(xù)墻接縫構(gòu)造止水措施見圖1,圖中剖面用于分隔墻幅間止水。雙高壓旋噴樁水泥摻量為500~600kg/m3,加固體28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8MPa。2地質(zhì)水文條件2.1分層填土分析本工程場地為古河道沉積區(qū),淺部土層分布較穩(wěn)定,中下部土層除局部區(qū)域有一定起伏外一般分布較穩(wěn)定。在所揭露深度130.40m范圍內(nèi)的屬第四紀(jì)中更新世Q2至全新世Q4沉積物,主要有黏性土、粉性土、砂土組成,一般具有成層分布特點(diǎn),工程地質(zhì)概要描述如下:(a)擬建場地的第(1)層填土,上部約1.5m范圍以雜填土為主,土質(zhì)不均勻;下部多以黏性土為主,夾植物根莖。局部區(qū)域雜填土較厚,深度達(dá)3.2m。(b)擬建場地原居民區(qū)表層以雜填土為主,夾碎磚、混凝土碎塊、塊石等建筑垃圾,土質(zhì)不均勻。(c)場地淺層分布有第(2)3層和第(4)層土等松散粉性土或軟弱黏性土層為主,有明顯的觸變和流變特性,在動(dòng)力作用下土體強(qiáng)度極易降低。(d)第(2)3層以粉性土為主,透水性好。(e)第(5)層黏性土,層面埋深約18m,根據(jù)土性不同分為3個(gè)亞層:(5)1粉質(zhì)黏土層,(5)3粉質(zhì)黏土層,(5)4暗綠~灰綠色粉質(zhì)黏土層。(f)第(7)粉砂層,飽和中密狀態(tài),中等壓縮性,場地內(nèi)均有分布,但該層層厚較薄,厚度在2~4m之間。(g)第(8)1黏土層,軟塑~可塑狀態(tài),中等壓縮性,該層土厚度較厚,在擬建場地內(nèi)分布穩(wěn)定,層面起伏平緩。2.2普通話2.2.1地下水靜物標(biāo)準(zhǔn)本工程場地淺部地下水屬潛水類型,受大氣降水及地表徑流補(bǔ)給。上海市年平均高水位埋深為0.50m,低水位埋深為1.50m,勘察期間所測得的地下水靜止水位一般在2.00~2.20m之間,其相應(yīng)標(biāo)高一般在2.13~1.06m之間。2.2.2承壓水層的影響本工程場地內(nèi)承壓水主要為深部第(7)層、第(9)層及第(7)11層承壓含水層,對(duì)本工程有直接影響的為第(7)層承壓水?？辈炱陂g測得第(7)層承壓水頭埋深約為6.60m。3管道輸送+電磁轉(zhuǎn)向閥+擺噴鉆桿本工程所采用的雙高壓旋噴樁施工工藝是在普通三重管高壓旋噴樁工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。該工法采用的設(shè)備不同于日本的RJP工藝所采用的設(shè)備,而是在普通三重管高壓旋噴樁設(shè)備基礎(chǔ)上優(yōu)化而來——水泥漿、水和空氣采用超高壓柱塞泵和超高壓空氣壓縮設(shè)備;為安全輸送超高壓流體和氣體而采用高強(qiáng)度的輸送管道和密封性更好的鉆桿;同時(shí)為滿足擺噴施工采用特制的電磁轉(zhuǎn)向閥、擺噴鉆桿和轉(zhuǎn)換接頭。其加固原理是:將鉆桿放至指定位置后,通過超高壓柱塞泵和超高壓空氣壓縮設(shè)備對(duì)水泥漿、水和壓縮空氣噴射流增壓,通過輸送管路輸送至鉆桿前端的鉆頭噴嘴處。噴嘴分上下2組:上方一組噴射超高壓水射流,在鉆桿提升過程中先行對(duì)土體進(jìn)行切割,超高壓水射流周圍有超高壓空氣幕輔助切割土體;下方一組噴射超高壓水泥漿射流,對(duì)土體進(jìn)行二次擴(kuò)大切割攪拌,超高壓水泥漿射流周圍也有超高壓空氣幕輔助切割攪拌,鉆桿提升的同時(shí)水泥漿與土體攪拌混合形成加固體。由于采用了特制的增壓設(shè)備、鉆桿和噴嘴,此工法具有樁徑大、加固深度大、可進(jìn)行任意角度定、擺噴施工,且加固直徑和強(qiáng)度比較均勻等優(yōu)點(diǎn)。4施工要點(diǎn)4.1試成樁施工技術(shù)雙高壓旋噴樁及定向擺噴噴樁施工的施工參數(shù)需要根據(jù)場地內(nèi)地質(zhì)情況、加固深度、設(shè)計(jì)樁徑大小、樁體垂直度和搭接要求等情況進(jìn)行綜合確定。本工程正式開工前進(jìn)行了試成樁施工,試成樁采用設(shè)計(jì)推薦施工參數(shù)的上限值,從設(shè)計(jì)底標(biāo)高一直施工至地面,成樁3d后開挖樁頭,測量成樁直徑,在地面測得的成樁直徑為2200mm,大于設(shè)計(jì)直徑。依此確定雙高壓旋噴及定噴施工參數(shù)如表1所示。4.2噴射管的安裝雙高壓旋噴樁工法施工機(jī)械主要有GP-16型旋噴鉆機(jī)、3DS-Z高壓柱塞泵、VFY-6/8型空壓機(jī)、水泥漿攪拌機(jī)、泥漿泵、XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)等。用于旋噴的噴射管采用高強(qiáng)度鋼管,每根管長度3m,管與管之間采用精密螺紋連接,保證鉆桿連接后的整體平直度。噴射管外徑為89mm,由3根同軸圓管組合而成。高壓水泥漿由中間管輸送,中間管以外的2層環(huán)狀空間分別輸送高壓清水和壓縮空氣。噴射管間設(shè)置精密橡膠墊圈,保證管節(jié)間良好的密封性,確保施工過程中高壓介質(zhì)不外漏。用于定向擺噴的噴射管由4根相互平行的鋼管嵌套在1根較粗的鋼套管中組成,分別噴射水、氣、漿,另留1根備用。外套管之間采用內(nèi)法蘭連接,介質(zhì)管間由兩端帶有密封橡膠圈的接駁頭連接。噴射器與同軸噴射管相同,由1個(gè)轉(zhuǎn)換接頭與噴射管連接(圖2、圖3)。4.3施工方法4.3.1鉆機(jī)垂直度測量方案按設(shè)計(jì)圖紙要求和地下連續(xù)墻接縫實(shí)際位置放線,將孔位用油漆標(biāo)注于導(dǎo)墻之上,孔位偏差小于5cm。鉆機(jī)就位后,鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位中心,用水平尺測量鉆機(jī)水平度,并通過4個(gè)液壓臂校正鉆機(jī)的水平度,滿足要求后用線錘測量鉆桿垂直度,保證鉆桿垂直度誤差小于1/200;然后放下鉆機(jī)撐腳將鉆機(jī)擺放穩(wěn)定,防止鉆機(jī)移位,偏離樁位中心。導(dǎo)向孔的垂直度決定了樁體的垂直度,若樁體垂直度不好,樁體與地下連續(xù)墻沒有密貼,將不能起到幅間止水效果。根據(jù)本工程施工經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)向孔成孔多數(shù)向遠(yuǎn)離地下連續(xù)墻一側(cè)傾斜,將鉆機(jī)長邊與地下連續(xù)墻方向垂直布置,并將鉆機(jī)正面朝向地下連續(xù)墻面,可有效減小導(dǎo)向孔傾斜。4.3.2一次鉆桿垂直度鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中同時(shí)做好護(hù)壁,必要時(shí)人工造漿,防止塌孔,密切關(guān)注泥漿、地層變化和障礙物情況。鉆進(jìn)過程中每隔一段時(shí)間測量一次鉆桿垂直度,超過允許值立即停止鉆進(jìn),重新校正鉆桿垂直度,保證成孔的垂直度。同時(shí)詳細(xì)記錄鉆桿進(jìn)尺情況、成孔情況、遇障礙物標(biāo)高等數(shù)據(jù),根據(jù)不同土層情況及時(shí)調(diào)整鉆壓和鉆速。由于成孔深度較大,為減少鉆具被埋,可采取措施予以避免或處理:加大旋噴機(jī)提升力和扭力、現(xiàn)場準(zhǔn)備拔管器、加大鉆孔孔徑等。4.3.3施工前預(yù)應(yīng)力錨索鉆桿垂直度測量施工措施,主要分為3個(gè)被建構(gòu)筑物和3.成孔完成后,將鉆機(jī)移開進(jìn)入下一孔鉆進(jìn)施工;然后旋噴機(jī)就位,并對(duì)準(zhǔn)鉆孔,用水平尺測量噴機(jī)水平度,并通過4個(gè)液壓臂校正鉆機(jī)水平度,最后用吊錘測量鉆桿垂直度,通過校正確保噴機(jī)塔垂直;然后將鉆桿下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高。在本工程施工中,為保護(hù)市政公用管線和周邊建(構(gòu))筑物,采取了以下措施:(a)鉆機(jī)成孔時(shí),加大鉆孔直徑,使注漿管與孔壁間留有較大間隙,便于孔內(nèi)壓力釋放;(b)施工前預(yù)鉆壓力釋放孔,使孔內(nèi)壓力及時(shí)釋放,減少擠土效應(yīng);(c)下噴射管過程中,用高壓水清洗鉆孔,使孔徑擴(kuò)大,便于孔內(nèi)壓力釋放。4.3.4a型幅間止水淺部區(qū)域開啟2臺(tái)超高壓柱塞泵(分別對(duì)水泥漿和清水加壓)和空氣壓縮機(jī),檢查各施工參數(shù)是否符合施工要求。水、漿、氣三壓穩(wěn)定且達(dá)到施工參數(shù)后開啟提升裝置,待地面泛出正?；貪{后開始提升。在提升過程中卸管或接管后,繼續(xù)噴漿時(shí)應(yīng)復(fù)噴100mm,以確保樁身搭接質(zhì)量。本工程A型幅間止水淺部為二重管高壓旋噴樁,深部為三重管雙高旋噴樁,實(shí)際施工中采用1臺(tái)三重管雙高旋噴樁機(jī)進(jìn)行。先按照設(shè)計(jì)要求施工深部三重管雙高旋噴樁,然后關(guān)閉高壓水,調(diào)整提升速度和噴漿壓力至滿足施工要求,接著進(jìn)行淺部二重管高壓旋噴樁施工,可加快施工速度。4.3.5高壓注漿泵和電磁轉(zhuǎn)向閥控制定向擺噴旋噴樁施工完畢后,再次調(diào)節(jié)下噴射管至設(shè)計(jì)底標(biāo)高,保持高壓水泵關(guān)閉,開啟空壓機(jī)、高壓注漿泵和電磁轉(zhuǎn)向閥后開始定向擺噴施工。噴射前確保噴嘴面向地下連續(xù)墻接縫,擺噴角度為120°。與同軸噴射管不同,擺噴噴射管的噴嘴位置相對(duì)噴射管是固定的,這得益于擺噴噴射管采用的內(nèi)法蘭連接。4.3.6清潔和