深基坑鋼板樁內(nèi)側(cè)帷幕灌漿施工工法

1、深基坑鋼板樁內(nèi)側(cè)帷幕灌漿施工工法1.前言近年來(lái),伴隨著土地資源的日益稀少和土地成本的增加，發(fā)展商為追求最大的經(jīng)濟(jì)效益，致力于高層及超高層項(xiàng)目的拓展開發(fā)，因此深基坑開挖和開挖過(guò)程中的支護(hù)技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步。深基坑在開挖過(guò)程中，所采用的基坑支護(hù)體系是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，安全儲(chǔ)備較小，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性，同時(shí)因?yàn)楦邔禹?xiàng)目多數(shù)處于城市中心位置,項(xiàng)目周圍的商用及民用建筑眾多，所以在開挖過(guò)程中，保護(hù)相鄰建（構(gòu)）筑物和市政設(shè)施的安全是基坑工程設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵。本工法以澳門氹仔BT2/3地段濠景五期住宅及商業(yè)發(fā)展項(xiàng)目為例，介紹支護(hù)體系施工時(shí)可采取的帷幕灌漿措施,從而可以用較低的成本和較小規(guī)模的施工來(lái)改善土質(zhì)情況，確保支護(hù)體

2、系的穩(wěn)定性，同時(shí)提升支撐系統(tǒng)的效益。2.工法特點(diǎn)：2.1此工法區(qū)別于普通的外圍注漿穩(wěn)定基坑四周泥土的地下處理方法，本工法使用在項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi),在基坑鋼板樁的內(nèi)側(cè)注漿的技術(shù)，不僅彌補(bǔ)了設(shè)計(jì)上的不足，同時(shí)降低了施工的難度，免除了在項(xiàng)目外圍施工的行政申請(qǐng)程序以及因?yàn)橥鈬┕ざ黾优R時(shí)工程措施的成本。2.2在鋼板樁內(nèi)灌漿至最低開挖面以下的標(biāo)高，加強(qiáng)了地盤內(nèi)土壤被動(dòng)抗壓的能力，以達(dá)到減少沉降的目的，同時(shí)不對(duì)相鄰建筑物和地下管線造成任何影響。最大程度上保證了項(xiàng)目以及周邊設(shè)施的安全。2.3項(xiàng)目的南邊的土質(zhì)較差,在這個(gè)位置沖擊土層較厚，N值（錘擊數(shù)）較低，在土壓力作用下，鋼板樁的底部可能向基坑內(nèi)彎曲。因此我們選擇

3、在鋼板樁內(nèi)側(cè)灌漿。在鋼板樁內(nèi)側(cè)灌漿的主要作用在于填充可能存在的空隙或者空洞，減少通過(guò)鋼板樁的漏水及可能的土的流失。3.適用范圍：3.1 適用于項(xiàng)目深基坑開挖，開挖過(guò)程中項(xiàng)目周圍的沉降風(fēng)險(xiǎn)較大,但周邊環(huán)境不允許或者不適合進(jìn)行地質(zhì)處理的工程，而需進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)灌漿。濠景五期項(xiàng)目位于由米尼奧街，廣東大馬路和布拉干薩街所圍成的類三角區(qū)域，附近的敏感結(jié)構(gòu)、設(shè)備繁多。其中有高層住宅小區(qū)四個(gè)，居民約五萬(wàn)人，學(xué)校兩所，小區(qū)中心兩個(gè)，公園休憩設(shè)施三個(gè)。另外，項(xiàng)目周圍還有眾多復(fù)雜市政管網(wǎng)設(shè)施，如煤氣管道，壓力食水管，光纖，電纜和排水渠等。3.2適用于原設(shè)計(jì)有不足的地方（如角位的角度大，泥壓傳遞效率不高），更改設(shè)計(jì)需很長(zhǎng)

4、時(shí)間，所以需要采用地質(zhì)處理方法以改善項(xiàng)目周邊沉降、路面下塌的問(wèn)題。而如果進(jìn)行常規(guī)的場(chǎng)外地質(zhì)處理時(shí)則需要顧慮行政申請(qǐng)程序，工期緊張等因素，所以在綜合時(shí)間、成本、效果及可行性等因素后，采納進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)灌漿的方法。濠景五期項(xiàng)目在施工的過(guò)程中，由于顧問(wèn)公司給出的支護(hù)設(shè)計(jì)方案有不足，在施工過(guò)程中支護(hù)體系面臨的風(fēng)險(xiǎn)較大，更改支護(hù)設(shè)計(jì)方案則面臨加長(zhǎng)工期的風(fēng)險(xiǎn)，而如果采取場(chǎng)外措施，在澳門特殊的政治條件下，則需要進(jìn)行復(fù)雜的行政申請(qǐng)程序和繁瑣的審批流程，不僅加長(zhǎng)了施工的周期,更帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)成本的增加,這時(shí)場(chǎng)內(nèi)灌漿無(wú)疑是最優(yōu)的方案。4.工藝原理：DH3DH3布拉干薩街廣東大馬路米尼奧街圖4-1濠景五期平面圖項(xiàng)目近布拉干薩

5、街位置，和廣東大馬路，米尼奧街，平面位置如圖所示：地盤在近布拉干薩街位置（請(qǐng)參考圖4-1），因近角位的關(guān)系，裝頂?shù)拇涡虮仨殢膬?nèi)到外，所以，開挖寬度無(wú)可避免加大，加上該位置的土質(zhì)特別松軟（根據(jù)DH3的探土資料，該位置附近有4m厚的高度可壓海泥和12m厚的松散沖積）。在第一至第三層的開挖試行運(yùn)作下，地面凈沉降量已達(dá)到-40mm（澳門規(guī)范中若沉降超過(guò)-50mm,則需重新向顧問(wèn)檢討施工方案），如純粹繼續(xù)以原設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行基坑的開挖，項(xiàng)目將面臨沉降量繼續(xù)擴(kuò)大并影響附近設(shè)備及建筑物的風(fēng)險(xiǎn)，但是如能以地質(zhì)處理先固化現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的土質(zhì)，不僅能加強(qiáng)場(chǎng)內(nèi)泥土的抗壓能力，同時(shí)也可以減少鋼板樁變形的情況，自然安全無(wú)虞。圖4

6、-2支撐剖面圖因此地質(zhì)改善的方案設(shè)計(jì)迫在眉睫,而在該方案的設(shè)計(jì)中所需要考慮的因素包括鉆孔大小，間距，注漿壓力和成分等均為一系列的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在綜合地盤的地質(zhì)條件（土壤顆粒大小，滲水度等參數(shù)），鄰近地區(qū)案例和一部分國(guó)際規(guī)范后，地盤所采用的灌漿設(shè)計(jì)如下：灌漿孔大?。嚎讖?00mm，配以馬歇爾管（300mm段距，50mm直徑）；灌漿孔間距：800mm；灌漿成分：請(qǐng)參考表6-1本工法的技術(shù)參數(shù)及技術(shù)參數(shù)依據(jù)見下圖4-3及圖4-4。圖4-3地質(zhì)改善方案的技術(shù)參數(shù)采取間距為0.8m采取間距為0.8m圖4-4注漿孔的間距和成本比較施工團(tuán)隊(duì)見及上述情況，在得到顧問(wèn)的同意下，將地盤近布拉干薩街位置施行本工法，詳細(xì)

7、位置分布和施工程序請(qǐng)參考下一節(jié)（工藝流程及操作要點(diǎn)）。5. 工藝流程及操作要點(diǎn)5.1灌漿流程圖5.2流程說(shuō)明首先在圖上確定好灌漿孔的位置(800mm中至中)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線灌漿孔的具體位置，同時(shí)確保周邊地下管線位置,保證灌漿孔不會(huì)與其發(fā)生沖突。鉆孔機(jī)就位后，根據(jù)技術(shù)方案的要求鉆孔，安裝TAM管（馬歇爾管）（50mm直徑）。待TAM管完成后，壓力/灌漿容量符合要求，便可進(jìn)行管內(nèi)灌漿作業(yè)，并根據(jù)具體要求，完成灌漿。米尼奧街5.3灌漿布置圖米尼奧街建造800mm中至中的鉆孔，并在最終開挖面以下6m深度的位置注漿，以強(qiáng)化地質(zhì)廣東大馬路布拉干薩街建造800mm中至中的鉆孔，并在最終開挖面以下6m深度的位置

8、注漿，以強(qiáng)化地質(zhì)廣東大馬路布拉干薩街圖5-1灌漿布置圖5.4前期安排先在布置圖上訂出灌漿孔的準(zhǔn)確位置，并在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)放線,對(duì)鉆孔的位置做好標(biāo)記并把灌漿孔編號(hào)以便后期進(jìn)行識(shí)別和提交相關(guān)灌漿記錄，同時(shí)避免日后施工時(shí)混淆,影響施工效果。施工前，我們會(huì)先行派人員查勘現(xiàn)場(chǎng)地下是否埋有地下管道、電纜或水管等，如果在灌漿孔的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有以上的設(shè)施,我們會(huì)立刻聯(lián)絡(luò)相關(guān)公司或部門安排遷移或作適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)(保持安全距離),并向相關(guān)部門提交記錄。5.5鉆孔程序在開始前，必須首先核對(duì)鉆孔的位置是否正確，然后把鉆孔機(jī)移至灌漿孔的位置，并隨即利用平水尺或角度器把鉆孔機(jī)調(diào)校至垂直角度,同時(shí),在鉆孔期間仍然需要不時(shí)重復(fù)地監(jiān)測(cè)著鉆

9、孔的角度，以避免造成過(guò)大的偏差及影響日后灌漿的質(zhì)量。待鉆孔機(jī)完成調(diào)較角度的后，以臨時(shí)套管法進(jìn)行施工，用來(lái)防止鉆孔崩塌或破壞周邊的土壤，臨時(shí)套管的外徑約為100mm。鉆孔時(shí)會(huì)采用回轉(zhuǎn)式鉆法（Rotary Drilling Method），而不使用沖擊式方法，以減少鉆孔時(shí)對(duì)地面的影響。并以清水作為開孔的沖洞劑，貫穿現(xiàn)有的土層，直至鉆孔鉆達(dá)至鋼管樁墻腳的深度后，便會(huì)停止。5.6安裝T-A-M灌漿管程序待鉆孔完成后，便把已攪拌好的注漿液 Cement /Bentonite Grout灌注入鉆孔內(nèi)，其膨潤(rùn)土、水泥及水份的配比為1 : 10 : 20。待注漿液灌注完成后，隨即把一根直徑為50mm的馬歇爾灌

10、漿管（TUBES-A-MANCHETTE）沉放至鉆孔的底部，然后把所有臨時(shí)套管抽出及拆除。5.7灌漿程序待馬歇爾灌漿管安裝完成后，便會(huì)以水泥/彭潤(rùn)土進(jìn)行灌漿，方法是采用雙控管（Double Packer）把己攪拌好的水泥膨潤(rùn)土液注入灌漿孔內(nèi)，灌漿孔間距為800mm，灌漿深度為地面以下1m。本工法主要目標(biāo)為加強(qiáng)地盤內(nèi)土壤的抗壓能力，減少鋼板樁的變形，并達(dá)到澳門法規(guī)第47/96/M號(hào)法令所述的相關(guān)沉降要求，在經(jīng)由設(shè)計(jì)顧問(wèn)和專業(yè)分包商的討論和分析，取得以下的灌漿技術(shù)要求。當(dāng)達(dá)到以下任何一項(xiàng)條件時(shí)，椎幕灌漿便將可停止及完成：a.若灌漿壓力達(dá)至到有效覆土壓力（Overburden Pressure，模擬

11、正常泥壓），即按每公尺深 20kPa計(jì)算，再加上地面的荷載（10kPa），并維持5分鐘，期間未有任何漿液注入；或b.當(dāng)水泥膨潤(rùn)土灌注漿 Cement/Bentonite Grout灌漿流入量于每公尺提升內(nèi)達(dá)150L；c.當(dāng)?shù)孛媛菲鸹蚋浇访婊蚪Y(jié)構(gòu)物發(fā)現(xiàn)損壞的跡象時(shí)。當(dāng)灌漿完成后，每一灌漿孔（TAM管）均要用水徹底清洗，以備有需要可進(jìn)行再次灌漿。圖5-2沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖圖5-3沉降數(shù)據(jù)比較（SM1-SM4的位置請(qǐng)參考圖5-2）位移(mm位移(mm)荷載(kN)圖5-4 灌漿后，橫向荷載和位移的關(guān)系圖表（參考國(guó)外的相關(guān)文獻(xiàn)）6.材料安排表該灌漿工法中使用到的主要材料和比例如下表：材料數(shù)量/單位TR

12、UGEL 100膨潤(rùn)土40kg水泥400kg清水（自來(lái)水）800L合計(jì)：1m表6-1注漿液配比表7.機(jī)器設(shè)備表:該灌漿工法中使用的主要機(jī)具設(shè)備見下表：機(jī)械/設(shè)備名稱牌子/型號(hào)數(shù)量/單位鉆孔機(jī)械Boart Longyear LY38探土機(jī)4臺(tái)漿液攪拌器本地制作，何工1500公升容積的高速攪拌器2組灌漿泵漢機(jī)HD CGP30高壓化學(xué)灌漿泵2組抽水泵220V 40口徑的抽水泵浦2組貯存缸1.2m寬x2.4m深x1.2m高的漿液貯存缸2組表7-1機(jī)械設(shè)備表鉆孔機(jī)圖:圖7-1鉆孔機(jī)示意圖鉆孔機(jī)規(guī)格說(shuō)明動(dòng)力柴油驅(qū)動(dòng)適合施工的樁口徑50150mm有效工作深度80m橫置式整體尺寸（長(zhǎng)x寬x高）1.8x1.2x

13、1.8m標(biāo)準(zhǔn)工作高度4m整體重量1.5T表7-2鉆孔機(jī)規(guī)格說(shuō)明表漿液攪拌機(jī)圖:圖7-2漿液攪拌機(jī)圖表7-表7-3漿液攪拌機(jī)規(guī)格表電動(dòng)馬達(dá)動(dòng)力23kw轉(zhuǎn)速14401400rpm使用電壓380/660V漿液缸體積（每邊）1000 x750mm計(jì)算容量（每邊）750L實(shí)際攪拌量（每邊）600L貯水缸體積650 x500 x600mm計(jì)算容量195L體積2300 x1200 x1650mm整體重量470Kg灌漿泵圖7-3灌漿泵圖 CGP30高壓灌漿泵規(guī)格最大輸出率流量30 x2L/min6.6x2gallons/minute壓力2500KPa362psi動(dòng)力電動(dòng)馬達(dá)4kw使用電壓380/660V體積2

14、275X940X800mm整體重量（包含壓力油）470kg表7-4 CGP30高壓灌漿泵規(guī)格8.勞動(dòng)力組織工種人數(shù)（名）鉆孔機(jī)的機(jī)長(zhǎng)2鉆孔機(jī)的跟機(jī)技術(shù)員2灌漿工4雜項(xiàng)工人2安全人員1環(huán)保人員1管理人員1合共13表8-1勞動(dòng)力安排表9.質(zhì)量控制為確使灌漿的質(zhì)量能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，地盤使用了嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施：主要質(zhì)量控制目標(biāo)如下表所示：項(xiàng)目允許偏差檢查方法1注漿孔間距800mm100mm軟尺2注漿壓力差20kPa X（有效土壓深度）5kPa壓力機(jī)3注漿容積150L50L流量計(jì)表9-1質(zhì)量控制指標(biāo)準(zhǔn)確記錄灌漿的資料，包括：A 環(huán)境資料：灌漿日期，時(shí)間，溫度，天氣，監(jiān)控人員；B 物理資料：鉆孔深度，注

15、漿壓力，容積和深度。同時(shí)，灌漿物料資料包括：水泥的壓力測(cè)試，塌度測(cè)試，質(zhì)量測(cè)試。測(cè)試資料包括：SPT（STANDARD PENETPATION TEST）和CPT（CONE PENETRATION TEST）。注漿孔在首次完成注漿后，將會(huì)沖洗清潔，預(yù)備在開挖時(shí)如有需要，進(jìn)行再次注漿，以確保沉降情況能得以控制。10.安全措施此項(xiàng)工程將會(huì)動(dòng)用多部重型機(jī)械，施工人員以及運(yùn)輸隊(duì)伍進(jìn)行施工，為確保安全，我們將會(huì)安排一名符合資格的安全督導(dǎo)員控制和監(jiān)督施工現(xiàn)場(chǎng)及施工的全過(guò)程，嚴(yán)格地執(zhí)行下列安全管理措施。a.于鉆孔機(jī)就位前，必須先把工作區(qū)域的地面進(jìn)行平整處理，如有需要?jiǎng)t會(huì)以碎石回填，并且加以壓實(shí)，避免出現(xiàn)不平

16、穩(wěn)的情況；b.所有泥漿攪拌缸的頂部均需設(shè)安全蓋，并須加設(shè)自動(dòng)斷路裝置，當(dāng)蓋開啟時(shí)電機(jī)可自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；c.所有電箱均設(shè)有自動(dòng)斷路器（即水氣掣）；d.必須把施工位置進(jìn)行局部安全圍封，并把施工范圍、材料堆放區(qū)、行人信道及車輛信道明確地劃分清楚；e.監(jiān)督所有屬下施工人員佩戴符合規(guī)格的安全帽、耳塞、安全鞋及反光衣，尤其注意在泥漿攪拌缸的工作的人員均需額外配戴合規(guī)格的口罩及眼罩；f.所有機(jī)械在操作前都要進(jìn)行定期的安全檢查及維修保養(yǎng)。11.環(huán)保措施由于本項(xiàng)灌漿工程主要是以濕作業(yè)方式進(jìn)行，在整體施工過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生少量的泥漿水。因此，在工序展開前會(huì)先行安排在施工現(xiàn)場(chǎng)建造適量的集水溝、集水井或沉淀池，借此把施工

17、過(guò)程所產(chǎn)生的泥漿水由集水溝疏導(dǎo)至集水井或沉淀池，經(jīng)沉淀凈化后進(jìn)行排放或循環(huán)再用，而渣土則會(huì)在泥漿池中分離后由工人裝車運(yùn)往指定的堆填區(qū)。12.效益分析由于原支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在不足的處，未充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、工期、資金等各項(xiàng)問(wèn)題，導(dǎo)致需要后期作出補(bǔ)救。而濠景五期采納的場(chǎng)內(nèi)灌漿工程，人材機(jī)費(fèi)用共計(jì)約150萬(wàn)。如采用場(chǎng)外灌漿的方式進(jìn)行處理，在澳門這個(gè)特殊的社會(huì)環(huán)境下,在“項(xiàng)目紅線”外進(jìn)行施工，會(huì)涉及到冗繁的行政程序，同時(shí)因?yàn)閳?chǎng)外灌漿會(huì)加大灌漿的面積,預(yù)計(jì)成本將達(dá)到200萬(wàn)以上，不僅會(huì)加大成本支出，更加會(huì)僅會(huì)嚴(yán)重影響項(xiàng)目的工期計(jì)劃。如采用場(chǎng)內(nèi)鋼板增加錨固的方式，不僅需要增加額外的鋼材，同時(shí)增加了施工的工序和復(fù)雜程度，又加大了該改善措施的