多头深层搅拌桩在深基坑止水帷幕中的应用.doc

多头深层搅拌桩在深基坑止水帷幕中的应用施工技术睫栩目蓑哳2011年09月多头深层搅拌桩在深基坑止水帷幕中的应用周立徐达(浙江省建工集团有限责任公司)摘要:本文作者结合多年的工作经验,通过多头深层搅拌桩在深基坑止水帷幕中的成功应用,重点对其设计技术原理,施工工艺及质量控制等施工过程中的关键技术进行了简要论述和分析,供同行参考.关键词:多头深层搅拌桩;深基坑;止水帷幕;旋工技术1前言水泥土搅拌桩是采用机械钻进,喷浆(或喷粉)并强制与土搅拌形成柱状加固体.它与传统的钢筋混凝土桩及钢桩等刚性桩有着本质的区别,由于水泥土的渗透系数较小,一般接近或小于1Oem/s,故可以用来做止水帷幕.由于水泥土的物理力学性能比原状土有所改善,用搅拌桩组合而成的墙体即可形成挡土结构.2搅拌桩的设计基坑的围护结构采用灌注桩,用水泥搅拌桩作为基坑的止水帷幕.基坑开挖以后,基坑内外地下水形成一定的水头差,使地下水由水位高处向低处渗流.当基坑底部出现渗透不稳定时,往往会发生基底隆起或产生流砂.这种渗透不稳定现象会危及基坑支护结构的安全,所以需要在基坑侧壁用水泥土加固,提高侧壁土的渗透系数,防止侧壁失稳或产生水土流失.为保证基坑开挖的顺利进行,防止基坑内出现管涌,需增大水力梯度,为基坑的土方开挖提供干燥的作业环境.因此,保证搅拌桩的施工质量是基坑围护结构的关键技术.原设计方案为<800ram单桩咬合的搅拌桩(如图1),桩长19m.此工艺由于每施工完毕一根桩后都要将桩机进行一次移位,故成桩接头多,质量控制难度很大,可操作性差,难以保证搭接质量,基坑渗漏隐患很大.图1为了减少桩机移位频率,减少接头数量,保证桩体的垂直度,现场采用了4钻头的搅拌桩机,成桩直径改为500ram,即桩机每移位一次可施作4根搅拌桩,排桩的设计断面如图2所示.每排桩的宽度为b=O.5+(4一1)(0.50.1)=1.7m.由于该设备四根钻杆联成一体,极大地增大了钻杆的整体刚度,能够充分保证桩体的垂直度,从而保证排桩自身的防水效果.b图2b:d0+(n一1)(d0一L1)式中:b水泥土搅拌桩组合宽度(m);d搅拌桩桩径(m);搅拌桩之间的搭接长度(m);n搅拌桩搭接布置的单排数.为保证排桩与排桩之间搭接的严密性,防止发生因为桩搭接不严密而出现渗水现象,排桩与排桩之间增大搭接量,搭接200ram,所以每排搅拌桩的实际宽度为1.5m.在进行水泥搅拌桩设计时应进行抗渗计算和抗管涌的检算,在施工过程中对试验桩进行现场测试,以确定排桩的抗压强度和渗透系数,采用水泥掺入比为15%的搅拌桩进行试验,在龄期28d后通过取样实验测得水泥土墙的单轴抗压强度大于2.OMPa,平均渗透系数为8.71x10-7.m/s,符合工程要求.?154?3水泥土搅拌桩施工3.1施工工艺(1)定位:利用深层搅拌桩机自身的桩架悬吊搅拌头到达指定桩位,并由设备的定位测锤校正机械的倾角和定位角.当地面起伏不平时,应填实垫平,使桩机座保持水平,局部宽度不足时可垫枕木或填土加宽.(2)预搅下沉:深层搅拌桩机运转正常后,启动深层搅拌机,放松起重机钢丝绳,使之沿导向架搅拌切土下沉,下沉速度控制在0.8m/rain左右,为了防止在预搅下沉过程中喷浆管堵塞,需要喷浆,喷浆量为总量的20%.(3)制备水泥浆:按设计配合比制备水泥浆,水灰比控制在0.50.6之间,水泥掺入量为15%.每搅拌一罐均要控制注水量及水泥掺入量,出罐前沉淀每罐水泥浆的比重一般控制在1.71.8之间,水泥浆液严格过滤,并在灰浆搅拌机与集料斗之间设一道过滤网.水泥浆液随搅拌随用,为防止水泥浆发生离析,在灰浆搅拌机中不断搅动,使压浆前才缓慢倒入集料斗中,因设备故障或因停水停.电造成停工时,在气温10O以下超过5h,气温100以上超过3h或浆体温度超过400时,即做废浆处理(4)提升喷浆搅拌:深层搅拌机开始下沉到设计深度后,开启灰浆泵将水泥浆液压入地基中,边喷浆,边旋转搅拌,此时应注意喷浆速率与提升速度相协调,以确保水泥浆沿桩长均匀分布,搅拌提升速度一般控制在O.5m/min,喷浆量为总量的40%.(5)重复下沉搅拌:为使软土和水泥浆搅拌均匀,将搅拌机在原桩位旋转,下沉,直至设计加固深度,重复下沉搅拌速度控制在O.50.8m/min,喷浆量为总量的20%.(6)重复提升搅拌:边旋转,边提升,重复搅拌至桩顶标高,并将钻头提出地面,喷浆量为总量的20%.(7)清洗:向集料斗注入适量清水,开启灰浆泵,清洗管道中残余浆液,并将粘附在搅拌头上的软土清除干净.以上为一排四根搅拌桩完整的施工工艺,根据现场实际施工情况,每次搅拌所用泥浆量见表l:表l每次搅拌用浆量搅拌次序水泥浆用量第一次预搅下沉2O%第一次搅拌提升40%复搅下沉2O%复搅提升20%3.2桩深,垂直度及有效厚度的控制由于水泥土搅拌桩墙的施工质量直接影响到防渗效果,可以采取进行控制如下的措施:(1)因深搅工法是将固化剂与原状土就地搅拌,无法在成孔后再测量孔深,桩机装有深度计,可准确记录桩深.为确保浆液有效输送,配备喷浆电脑记录仪,将有关设计数据输入电脑,电脑严格按设计程序进行施工.通过流量计分别测量4个喷浆入口的过浆量,并分段测量和记录随时反映在电脑显示屏上,施工人员随时可以发现并及时补救.配备有自动记录仪,对每个送浆管都设有流量传感器,与深度传感器共同应用,对施工过程中的情况进行监控并记录打印,减少人为因素影响,实现深度,流量自动记录.(2)桩机就位时保证机座水平,桩架铅直,桩机配有调平装置,精度2011年09月瞳知日黄晦施工技术高,易于操作.在施工中,通过经纬仪校核,调正桩机,保持钻杆及塔架垂直,在塔架上互成90的两个面上分别悬挂长度大于5.Om的垂线,5.Om长处划一横线,横线上划一长竖线,使其与垂线重合,同时在竖线两侧2.5m处,各划一条短竖线,钻机调平时,使两条重垂线均在短线问摆动,并尽量使其与长竖线重合为准,可确保桩体倾斜率不大于O.5%,该方法简便,易于操作,可随时控制,一旦发现倾斜超标便立即纠正,可确保桩体垂直度满足要求.(3)在施工中,按搅拌轴间距和移动搭接间距,用钢筋制作两种特制标尺,一个沿轴线方向焊接在桩机底盘一侧,一个沿切线方向布设,桩机对位时,二者所示的搅拌头铅直投影点重合即可,以保证桩体搭接符合设计要求.(4)施工放样时采用50m和100m钢尺配合经纬仪一次测放完毕,将孔位偏差控制在5ram之内.(5)为保证墙体有效厚度符合要求,施工时在搅拌头的翼片外缘加焊耐磨性能好的硬质合金,并定期对钻头进行检查,如不能满足墙体厚度要求,立即更换或补焊叶片,以满足墙体厚度要求.(6)每班定时检查搅拌头直径,不符合要求的及时更换或修补,从而确保桩体搭接厚度.3-3水泥土搅拌桩防渗墙的技术参数(见表2)表2防渗墙技术参数参数名称参数搅拌桩机钻头直径5oomill相邻搅拌头搭接长度1OOmm前后施工搅拌桩的搭接长度200mm单桩防渗宽度l500mm成墙最小厚度3oomm水泥掺入量15%固化剂425普通硅酸盐水泥水灰比O.5O.6搅拌次数4次浆液搅拌时间>3min垂直度偏差1%3.4特殊情况下的施工措施(1)阴阳角在基坑阴阳角处横向搅拌桩和竖向搅拌桩搭接400ram,为了保证搭接密实防止出现渗水,在拐角处加一排与基坑成45.角的搅拌桩(如图3,图4).,图4(2)出现渗水的处理措施如果搅拌桩出现渗水,在渗水处5m范围内打高压旋喷桩(如图5),以控制渗水情况.搅拌桩出现渗水的原因是搅拌桩咬合不紧密或搅拌桩发生断桩.应该尽量使搅拌桩密贴在灌注桩上,如果搅拌桩与灌注桩之间有一段距离,随着基坑土方的开挖,基坑外侧的土压力增大,而它本身与灌注桩之间有一定厚度的土,无法把土压力完全传递到灌注桩上,搅拌桩本身属于脆性桩,在外力的作用下容易断裂,从而无法起到止水的作用.(3)前后施工的搅拌桩的搭接处理.搅拌桩止水要求把整个基坑完全包裹起来.由于搅拌桩施工过程长,中问如果因故停顿时间过长,早期施工的搅拌桩已经硬化,实际上整图5个基坑的搅拌桩完全封闭不易实现.因此可先用搅拌桩机注入清水把已础施工的顺利进行.同时实践证明:各支护结构位移及变形,周围地面沉降等实测数据都在规范要求以内.5结论水泥土搅拌桩在深基坑围护工程中,是种常用且经济的方案,该支护结构形式具有工程造价低,工期短,止水性好等优点.多头搅拌桩防渗墙施工技术在深基坑止水帷幕中的成功应用,表明该方法对彻底解决目前深基坑止水防渗难题有良好的效果.与其它止水防渗方法相比,它所形成的止水防渗墙连续,无开叉现象,渗透系数小.而帷幕施工的关键技术是必须保证成墙搭接宽度,以便成墙连续,形成基坑止水帷幕封闭系统.深基坑工程施工