[分享]地铁深基坑注浆加固的方法阐述

发表于2018-10-11    1106人浏览    1人跟帖    总热度:236  

地铁深基坑注浆加固的方法阐述_1


软土的基本特性

   软土主要是由细粒土(0.1-0.002mm)组成,它表明地基土的总体是软弱的:软土是指饱和软粘土,其含水量大于液限、天然空隙比大于1、不排水抗剪强度小于0.03Mpa、渗透系数一般为10-5~10-150px/sec:软土的特点主要有:抗剪强度低、压缩性高、灵敏度高、渗透性较小。由于软土成因的多样性,所以它的构造是比较复杂的。


注浆加固方法的阐述


1.钻孔注浆

在钻机完成的孔内用气压、液压或电化学原理,把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝和孔隙,以改善地基土的物理力学性质。

   2.深层注浆搅拌

利用水泥浆作为固化剂,通过深层注浆搅拌机械,在地基深处就地将软土和水泥浆液强制搅拌,利用水泥浆液和软土之间产生的水泥的水解和水化反应、粘土颗粒与水泥水化物的作用(离子交换与颗粒化作用和凝硬反应)和碳酸化反应等一系列物理—化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优良地基。

   3.高压喷射注浆

利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水成为高压流从喷嘴中射出来,冲击破坏土体。当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时,土粒便从土体中剥落下来。一部分细小的土粒随浆液冒出水面,其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下,与浆液搅拌混合,并按浆土比例和质量大小有规律的重新排列。


注浆加固所有材料的简述

注浆加固所用的材料大致归纳如下,见表1:

地铁深基坑注浆加固的方法阐述_2

地铁深基坑注浆加固的方法阐述_3

水泥作为注浆材料具有硬结强度高、抗渗性能好、材料来源广、价格低廉、注浆工艺简单等特点,但其凝结时间较长,所以一般需在水泥浆中加入玻璃以控制初凝速度,水泥化学浆液主要指水泥、水玻璃浆液、用于砂性地层的基坑大量渗水、流砂十分有效,该浆液的初凝时间可以控制,变化范围从几秒到几十分钟,使用时可以根据渗水量、注浆位移等设计浆液的初凝时间,然后按要求配方,具体见表2、表3;

地铁深基坑注浆加固的方法阐述_4

地铁深基坑注浆加固的方法阐述_5

注浆加固技术在地铁深基坑中的应用

     坑内外注浆加固的作用主要是通过加固改变软土的土体结构和含水量来提高土体强度,增强基坑整体抗失稳能力,增强被动土的抗力,减少维护的变形,使基坑周边环境得到有效的保护,具体做法有:

A、 地下连续墙因清孔不好沉渣较厚,对地下连续墙墙趾进行注浆加固

B、 当开挖土坡的稳定性满足不了基坑安全要求时,在一定土坡范围内进行土体注浆加固。

C、 为提高基坑内土体的被动压力,对基坑内土体进行加固

D、 由于基坑转角处的斜撑产生的平行堵面的分力可能会引起挡墙转角处抗力较大,为了防止转角结构转动,应在转角处抗力较大的被动区域(坑外)进行注浆加固,见图1:

 

地铁深基坑注浆加固的方法阐述_6

当坑底以下有承压水时,应在坑底进行有效的注浆加固,增加不透水层的厚度,防止由于承压水引起的坑底隆起,可按下式进行稳定性验算:


地铁深基坑注浆加固的方法阐述_7

Y一承压水上覆土重,P w 一承压水的水头压力,h 一不透水厚度

 

    由于开挖破坏了土体的内力平衡,由于开挖破坏了土体的内力平衡,引起周边土体的位移变形,坑内基底应力使坑底隆起,使护栏结构产生变形。根据土体特征,可采用钻孔注浆、深层注浆搅拌和高压喷射注浆等,具体选择何种加固方法应根据基坑土层性质和环境保护的要求来确定,坑内外注浆加固是确保基坑安全的一项预控措施,应在基坑开挖前实施。


坑外地下管线和建筑物的跟踪注浆


地铁工程的基坑为长条形基坑,根据以往工程实测和理论计算的结果表明基坑纵向,由于空间作用(即地层沉降受到刚度大的端墙约束)而出现沉降约束点,在此点附近沉降,曲线的曲率骤然变大,在基坑外侧一倍开挖深度范围内尤其明显,应特别注意对该范围内的地下管线和建筑物的变形控制。

由于土体沉降常常先于管线沉降而造成管线底面和土体托空,这时需要采取速凝的双液注浆来填充空隙,以防止管线沉降,对于开挖段两侧的管道和地基应根据检测数据及分析最大沉降量、不均匀沉降曲线以及相邻管段的沉降坡度差,当沉降坡度差达到或超过控制指标需采用双液跟踪注浆,具体注浆方法如下:

  1.壁后注浆填充法

该方法是以注入壁后(维护外侧)的浆液补充由于侧墙位移损失的土体,使地层不因墙体的侧移而产生沉降。在基坑开挖过程中,待开挖支撑后进行填充注浆

  2.双液抬升法

浆液由注浆孔注入土层后会在孔周围产生一定的泡体,随着注入浆液的增加,泡体增大,使土体空隙减小,孔周围土体塑性区增大,产生挤压效应,这时注浆对土体的上抬力不断增大(但未达到土体劈裂破坏压力),当该上抬力大于搜土重及构筑物时,便产生地层隆起抬高效应。

采用双液注浆工艺,浆液注入土层后能迅速结硬,这种方法大大减少了注浆对土层的前期扰动时间,避免了其它注浆抬升物体方法先沉后抬的情况,而且该工艺可以用少量的浆液和较短的时间抬起沉降管线。

对于已完成的地面或地下建筑物的保护主要是通过双液分层注浆来控制保护对象的位移,主要方法有:

a)  临近保护对象的纠偏注浆

b)  基坑周围补偿注浆

c)  在主动区的挡墙和隔离桩之间实施控制注浆

d)  被动区控制注浆。同时还应根据设计对保护对象和支护结构提出的允     许变形指标选定合理的注浆方法和注浆参数。



                                    围护结构接缝处的隔水帷幕注浆


    随着城市地铁建设规模不断扩大,地铁基坑的深度也越来越深,相应的对基坑围护和围护接头止水提出了更高的要求,为此在围护就够接头处外侧进行适当的隔水帷幕注浆是必要的。在维护结构施工过程中,应对施工状况作书面的详细记录,这样可以对预计的薄弱环节进行注浆,增强围护的止水效果和减少漏水概率。通过隔水帷幕注浆处理可以有效的减少由于围护结构接头处漏水所引起的基坑风险。该隔水帷幕一般采用高压喷射注浆或深层注浆搅拌的方法进行处理。


                                       基坑施工中的止水堵漏注浆

   在基坑施工过程中一旦发生漏水流砂等危险情况时,应立即根据出水点的位置、标高、所处的土层的各项物理力学指标、出水量的大小等来确定实施注浆堵漏方案,避免大量夹有泥沙的漏水威胁基坑安全、对周边的环境造成损失以及其他不可预计的损失。

目前,正对基坑开挖过程中漏水的堵漏方案中比较有效的是:先用水泥化学系(一般采用水泥加水玻璃)或化学系(常用的聚氨酯)的注浆材料来封堵漏水点,在用水泥系注浆材料来填充空隙,以此来确保基坑安全和减少对周围环境的影响。


 工程实例


   实例1

    上海地铁某车站基坑东端头井,挖深24m,临近正在运营的地铁隧道。为控制隧道沉陷,保证地铁正常运营,实施了水平注浆来控制长约30m,的隧道纵向变形,基坑封底后,在运营隧道内进行垂直向的双液注浆,加固隧道软弱的下卧层,使隧道得以长期稳定。

 实例2

    上海地铁某车站基坑长约232.6m,宽约21m,深14~18m,车站两侧建筑物密集,商店林立,且房屋建造年代久远,离基坑最近处仅1~8m,基坑下层卧为灰色淤泥质粉质粘土,含水饱和、孔隙比大,属高压缩性土。

为稳定基坑、控制临近建筑物沉降和保护周边环境,采取坑底加固和墙趾加固相结合。基坑坑底土体采用抽条注浆加固,每条有效范围长19.4m,宽62.5px,深6m,共40条。在基坑施工阶段地下连续墙水平位移累计最大值为4.5m,基坑北侧建筑物最大沉降105px,不均匀沉降小于千分之七,建筑物整体结构未出现裂缝。

结束语

注浆加固技术在地铁深基坑中应用的时间不长,但小编相信随着上海地铁事业的蓬勃发展和注浆加固急速的不断进步,通过更多的工程实践,注浆加固技术在确保基坑安全和保护周边环境上的独特作用将更显突出,注浆加固技术在地铁建设和其他城市基础设施建设过程中将得到更为广泛的应用和重视,成为城市建设中颇具特色且不可或缺的一项先进技术。


来源于: 隧道施工好帮手

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 发表于2018-10-11   |  只看该作者      

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