深孔注漿止水帷幕技術(shù)在地鐵車站深基坑中的應(yīng)用

1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)北京地鐵14號(hào)線由北京市政建設(shè)集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)，位于北京市豐臺(tái)北路與萬豐路交匯處以北，東西向走向。車站為地下3層上下行疊落式車站,長(zhǎng)度279.8u2009u2009m,標(biāo)準(zhǔn)段寬度13.8u2009u2009m。車站主體結(jié)構(gòu)采用明挖法施工,基坑深約27.0u2009u2009m,基坑基底標(biāo)高19.60u2009u2009m,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為混凝土鉆孔灌注樁+網(wǎng)噴,混凝土鉆孔灌注樁的直徑為1.0u2009u2009m,樁距1.5u2009m,設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高13.32u2009u2009m(圖1)。車站施工場(chǎng)地占用豐臺(tái)北路的北輔路,施工場(chǎng)地十分狹窄,基坑開挖后北側(cè)距冠京飯店最近距離2u2009u2009m,基坑南側(cè)與萬豐橋相距只有7u2009m,在施工場(chǎng)地中間埋設(shè)有9條上水管道、雨水方溝和通信管線等。本工程場(chǎng)地范圍內(nèi)的土層劃分為人工堆積層、新近沉積層、第四紀(jì)沉積層、第三紀(jì)沉積巖層四大類。擬建工程沿線地面下約48.0u2009u2009m深度范圍內(nèi)的沉積層中主要分布1層地下水,地下水類型為潛水。潛水主要賦存于標(biāo)高28.08~28.85u2009u2009m以下的砂、卵石層中。根據(jù)勘察單位對(duì)區(qū)域地下水位觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析,工程場(chǎng)區(qū)勘察時(shí)潛水水位標(biāo)高為21.89u2009u2009m,滯水層高度約8~11u2009u2009m。2012年9月實(shí)測(cè)地下水位標(biāo)高22.95u2009m,高出基坑基底約3u2009u2009m,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范的要求,地下水位需降至基坑基底以下0.5u2009m,以保證車站混凝土結(jié)構(gòu)的施工。2u2004降水特征地鐵車站明挖基坑地下水的常規(guī)處理方法,一般采取地面降水井施工,該施工方法成熟,施工進(jìn)度快。但本車站在采用基坑外地面降水井施工時(shí)存在以下困難。(1)車站位于豐臺(tái)北路北側(cè)輔路,施工場(chǎng)地十分狹窄。主體基坑南側(cè)施工場(chǎng)地寬度只有7u2009u2009m,埋設(shè)現(xiàn)況及改移管線共計(jì)9條,各種管線間距近乎密貼,在基坑四周不具備地面降水井的施工條件。(2)砂卵礫石地層滲透系數(shù)大,降水漏斗不易形成,降水量大。(3)車站基坑四周為高大建筑、橋梁和市政道路,降水施工容易引起建筑物的開裂、地面和道路的沉降和損壞。經(jīng)對(duì)本工程場(chǎng)地范圍的地層組成和地下水位賦存條件進(jìn)行詳細(xì)勘察分析,發(fā)現(xiàn)在地層10.62~13.95u2009m高程處(距主體基坑底部以下約6~8u2009u2009m)有1層由礫巖形成的不透水地層。經(jīng)工程技術(shù)分析,決定利用不透水地層從地面鉆孔注漿,在基坑四周形成止水帷幕進(jìn)行封閉,即利用深孔注漿止水帷幕阻斷地下水,并在基坑內(nèi)設(shè)置疏干井將基坑內(nèi)地下水抽排到地面排水系統(tǒng),達(dá)到基坑水處理的目的。2.1u2004注漿止水主體結(jié)構(gòu)(1)鉆機(jī)成孔。在基坑圍護(hù)樁外側(cè)鉆孔至不透水的礫巖層,鉆孔進(jìn)入礫巖層深度不小于0.5u2009m。(2)注漿。安裝雙重管,在不透水的礫巖層和地下水位以上2u2009u2009m范圍內(nèi),通過雙重管向地層注入由水泥、改性水玻璃及添加劑組成的混合漿液,對(duì)圍護(hù)樁中間和背后土體起到加固和充實(shí)砂卵石間縫隙的作用,并形成1.6u2009u2009m厚的注漿止水帷幕,止水帷幕與基坑圍護(hù)樁共同形成對(duì)基坑的封閉,對(duì)地下水進(jìn)行阻斷。(3)在基坑內(nèi)布置疏干井,將基坑內(nèi)的地下水抽排到地面排水系統(tǒng),把地下水位降至基底0.5u2009m以下。2.2鉆孔、注漿深度注漿孔孔位分布在圍護(hù)樁中間及外邊,共2排,2排間距0.6u2009u2009m,梅花型交錯(cuò)布設(shè),孔間距0.85u2009u2009m,共設(shè)注漿孔1u2009u2009138個(gè),φ89u2009u2009mm鉆桿成孔,鉆孔深度為現(xiàn)狀地面高程46.65u2009m至礫巖層下0.5u2009u2009m,礫巖層高程為10.62u2009u2009m,鉆孔深36.53u2009u2009m,總鉆孔量為41u2009u2009572u2009u2009m。注漿深度為現(xiàn)狀地下水位以上2u2009u2009m至礫巖層以下0.5u2009u2009m,注漿深度為13.77u2009u2009m,總注漿量約為4u2009493u2009m3?？孜徊贾脠D見圖2。2.3u2004鉆機(jī)與雙液漿管道鉆孔的施工施工區(qū)域地質(zhì)條件比較惡劣,該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造顯示,注漿加固地層卵石粒徑大且含量高,普通鉆機(jī)成孔非常困難。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況,為保證注漿止水的效果,鉆孔設(shè)備使用日本RPD-130C鉆機(jī)和韓國(guó)SH5000、SH6000、SH8000鉆機(jī)。這些設(shè)備大小適中、具有液壓全自動(dòng)操作,作業(yè)扭矩大,能夠適用各種地層、成孔效率高,定位準(zhǔn)確快捷,且適用于雙液漿施工。本工程采用φ89u2009u2009mm鉆桿鉆孔,鉆孔直徑同鉆桿。鉆孔36.53u2009u2009m深約需3~9u2009u2009h,平均約5.5u2009u2009h。2.4注漿工藝及注漿壓力(1)注漿范圍內(nèi)地下水層較深,且為滯留水層,所以采用多重混合注漿(MCG)工法,即把A液(水泥漿添加適量堿水劑)和B液(改性水玻璃)及C液(速凝劑)的混合液注入地層時(shí),使用雙重管注入前端裝置(混合器)的注漿工藝。(2)注漿壓力。注漿終壓為1.5~2.0u2009MPa。(3)擴(kuò)散半徑。漿液擴(kuò)散半徑為0.5u2009m。(4)水灰比。由于本車站基底持力層主要為卵石層,所以采用水灰比為1:1.3的水泥漿,水泥漿中添加一定比例的添加劑。注漿時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,選用B-C液或A-B液。(5)雙重管注漿時(shí),注漿壓力達(dá)到1.5~2.0u2009u2009MPa時(shí),止?jié){塞往上提0.05~0.10u2009u2009m后,繼續(xù)注漿至止水帷幕設(shè)計(jì)高程。注漿加固設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。2.5砂漿注射材料的性能2.5.1u2004灌漿劑(1)A液。水泥漿,采用普通硅酸鹽P.O42.5水泥,u2009漿液組成成分為水、水泥、減水劑(海川5040)、無收縮灌漿劑。(2)B液。改性水玻璃,濃度為42u2009u2009Be′,漿液組成成分為水玻璃、明礬、硫酸銅。(3)C液。速凝劑,漿液組成成分為水和磷酸。注漿時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行漿液的配制,不冒漿時(shí)選用A-B漿液,u2009A-B漿液配比1:1。冒漿時(shí)采用B-C漿液,B-C漿液配比為1:1。A-B漿液、B-C漿液的使用量各占漿液總量的50%(圖3)。2.5.2u2004s液配制的雙液漿漿液凝膠時(shí)間為,B-C液2~10u2009u2009s,A-B液30~90u2009u2009s。雙漿液注入土體后具有充實(shí)縫隙和永久加固作用,漿液擴(kuò)散半徑為0.5u2009m。2.6注漿機(jī)及注漿壓力控制(1)水泥漿稀釋。為了滿足注漿固結(jié)的效果,需要按照一定的次序進(jìn)行漿液配制。在攪拌桶中按攪拌體加入所需的水量,開動(dòng)攪拌機(jī),再加入水泥攪拌3u2009min以上。(2)注漿泵試運(yùn)轉(zhuǎn)。確定注漿系統(tǒng)各部分連接無誤后,開動(dòng)注漿泵進(jìn)行壓水試驗(yàn),檢查注漿泵液壓情況、系統(tǒng)管路有否漏漿,管路是否暢通。(3)漿液注入。系統(tǒng)就緒后,漿液通過鋼管路壓入地層中,注漿采用一次整體注漿方式。(4)壓力、注漿量控制。注漿機(jī)可按壓力和流量雙控,用儀表實(shí)時(shí)顯示各參數(shù)及曲線。通過壓力表觀察注漿壓力,檢查隨注漿量的增加其壓力變化情況。注漿過程中采用壓力控制,注漿壓力達(dá)到1.5~2.0u2009MPa時(shí),雙重管往上提0.1u2009u2009m后繼續(xù)注漿。2.7暗管排水疏干井在車站基坑內(nèi)東西方向按一定間隔設(shè)置排水疏干井,井徑0.65u2009u2009m,井孔內(nèi)放置直徑0.6u2009u2009m無砂管,外包1層密目網(wǎng),每眼排水疏干井內(nèi)放1臺(tái)潛水泵,每臺(tái)水泵出水量為50u2009u2009m3/h,揚(yáng)程37~45u2009u2009m。每眼排水疏干井引出1根塑料管將水抽至地面排水系統(tǒng)。待