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,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)濟效益，致力于高層及超高層項目的拓展開發(fā)，因此深基坑開挖和開挖過程中的支護技術(shù)取得長足進步。深基坑在開挖過程中，所采用的基坑支護體系是臨時結(jié)構(gòu)，安全儲備較小，具有較大的風(fēng)險性，同時因為高層項目多數(shù)處于城市中心位置,項目周圍的商用及民用建筑眾多，所以在開挖過程中，保護相鄰建（構(gòu)）筑物和市政設(shè)施的安全是基坑工程設(shè)計與施工的關(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)展項目為例，介紹支護體系施工時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)模的施工來改善土質(zhì)情況，確保支護體

2、系的穩(wěn)定性，同時提升支撐系統(tǒng)的效益。2.工法特點：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，本工法使用在項目場地內(nèi),在基坑鋼板樁的內(nèi)側(cè)注漿的技術(shù)，不僅彌補了設(shè)計上的不足，同時降低了施工的難度，免除了在項目外圍施工的行政申請程序以及因為外圍施工而增加臨時工程措施的成本。2.2在鋼板樁內(nèi)灌漿至最低開挖面以下的標高，加強了地盤內(nèi)土壤被動抗壓的能力，以達到減少沉降的目的，同時不對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目以及周邊設(shè)施的安全。2.3項目的南邊的土質(zhì)較差,在這個位置沖擊土層較厚，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 適用于項目深基坑開挖，開挖過程中項目周圍的沉降風(fēng)險較大,但周邊環(huán)境不允許或者不適合進行地質(zhì)處理的工程，而需進行場內(nèi)灌漿。濠景五期項目位于由米尼奧街，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，居民約五萬人，學(xué)校兩所，小區(qū)中心兩個，公園休憩設(shè)施三個。另外，項目周圍還有眾多復(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)計需很長

4、時間，所以需要采用地質(zhì)處理方法以改善項目周邊沉降、路面下塌的問題。而如果進行常規(guī)的場外地質(zhì)處理時則需要顧慮行政申請程序，工期緊張等因素，所以在綜合時間、成本、效果及可行性等因素后，采納進行場內(nèi)灌漿的方法。濠景五期項目在施工的過程中，由于顧問公司給出的支護設(shè)計方案有不足，在施工過程中支護體系面臨的風(fēng)險較大，更改支護設(shè)計方案則面臨加長工期的風(fēng)險，而如果采取場外措施，在澳門特殊的政治條件下，則需要進行復(fù)雜的行政申請程序和繁瑣的審批流程，不僅加長了施工的周期,更帶來了經(jīng)濟成本的增加,這時場內(nèi)灌漿無疑是最優(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作下，地面凈沉降量已達到-40mm（澳門規(guī)范中若沉降超過-50mm,則需重新向顧問檢討施工方案），如純粹繼續(xù)以原設(shè)計的方案進行基坑的開挖，項目將面臨沉降量繼續(xù)擴大并影響附近設(shè)備及建筑物的風(fēng)險，但是如能以地質(zhì)處理先固化現(xiàn)場內(nèi)的土質(zhì)，不僅能加強場內(nèi)泥土的抗壓能力，同時也可以減少鋼板樁變形的情況，自然安全無虞。圖4

6、-2支撐剖面圖因此地質(zhì)改善的方案設(shè)計迫在眉睫,而在該方案的設(shè)計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)計項目，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)案例和一部分國際規(guī)范后，地盤所采用的灌漿設(shè)計如下：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隊見及上述情況，在得到顧問的同意下，將地盤近布拉干薩街位置施行本工法，詳細

7、位置分布和施工程序請參考下一節(jié)（工藝流程及操作要點）。5. 工藝流程及操作要點5.1灌漿流程圖5.2流程說明首先在圖上確定好灌漿孔的位置(800mm中至中)，現(xiàn)場測量放線灌漿孔的具體位置，同時確保周邊地下管線位置,保證灌漿孔不會與其發(fā)生沖突。鉆孔機就位后，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確位置，并在現(xiàn)場通過放線,對鉆孔的位置做好標記并把灌漿孔編號以便后期進行識別和提交相關(guān)灌漿記錄，同時避免日后施工時混淆,影響施工效果。施工前，我們會先行派人員查勘現(xiàn)場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(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，必須首先核對鉆孔的位置是否正確，然后把鉆孔機移至灌漿孔的位置，并隨即利用平水尺或角度器把鉆孔機調(diào)校至垂直角度,同時,在鉆孔期間仍然需要不時重復(fù)地監(jiān)測著鉆

9、孔的角度，以避免造成過大的偏差及影響日后灌漿的質(zhì)量。待鉆孔機完成調(diào)較角度的后，以臨時套管法進行施工，用來防止鉆孔崩塌或破壞周邊的土壤，臨時套管的外徑約為100mm。鉆孔時會采用回轉(zhuǎn)式鉆法（Rotary Drilling Method），而不使用沖擊式方法，以減少鉆孔時對地面的影響。并以清水作為開孔的沖洞劑，貫穿現(xiàn)有的土層，直至鉆孔鉆達至鋼管樁墻腳的深度后，便會停止。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，便會以水泥/彭潤土進行灌漿，方法是采用雙控管（Double Packer）把己攪拌好的水泥膨潤土液注入灌漿孔內(nèi)，灌漿孔間距為800mm，灌漿深度為地面以下1m。本工法主要目標為加強地盤內(nèi)土壤的抗壓能力，減少鋼板樁的變形，并達到澳門法規(guī)第47/96/M號法令所述的相關(guān)沉降要求，在經(jīng)由設(shè)計顧問和專業(yè)分包商的討論和分析，取得以下的灌漿技術(shù)要求。當(dāng)達到以下任何一項條件時，椎幕灌漿便將可停止及完成：a.若灌漿壓力達至到有效覆土壓力（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)水泥膨潤土灌注漿 Cement/Bentonite Grout灌漿流入量于每公尺提升內(nèi)達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。當(dāng)灌漿完成后，每一灌漿孔（TAM管）均要用水徹底清洗，以備有需要可進行再次灌漿。圖5-2沉降監(jiān)測點分布圖圖5-3沉降數(shù)據(jù)比較（SM1-SM4的位置請參考圖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（參考國外的相關(guān)文獻）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膨潤土40kg水泥400kg清水（自來水）800L合計：1m表6-1注漿液配比表7.機器設(shè)備表:該灌漿工法中使用的主要機具設(shè)備見下表：機械/設(shè)備名稱牌子/型號數(shù)量/單位鉆孔機械Boart Longyear LY38探土機4臺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機械設(shè)備表鉆孔機圖:圖7-1鉆孔機示意圖鉆孔機規(guī)格說明動力柴油驅(qū)動適合施工的樁口徑50150mm有效工作深度80m橫置式整體尺寸（長x寬x高）1.8x1.2x

13、1.8m標準工作高度4m整體重量1.5T表7-2鉆孔機規(guī)格說明表漿液攪拌機圖:圖7-2漿液攪拌機圖表7-表7-3漿液攪拌機規(guī)格表電動馬達動力23kw轉(zhuǎn)速14401400rpm使用電壓380/660V漿液缸體積（每邊）1000 x750mm計算容量（每邊）750L實際攪拌量（每邊）600L貯水缸體積650 x500 x600mm計算容量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動力電動馬達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.勞動力組織工種人數(shù)（名）鉆孔機的機長2鉆孔機的跟機技術(shù)員2灌漿工4雜項工人2安全人員1環(huán)保人員1管理人員1合共13表8-1勞動力安排表9.質(zhì)量控制為確使灌漿的質(zhì)量能達到設(shè)計的要求，地盤使用了嚴格的質(zhì)量控制措施：主要質(zhì)量控制目標如下表所示：項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3注漿容積150L50L流量計表9-1質(zhì)量控制指標準確記錄灌漿的資料，包括：A 環(huán)境資料：灌漿日期，時間，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，灌漿物料資料包括：水泥的壓力測試，塌度測試，質(zhì)量測試。測試資料包括：SPT（STANDARD PENETPATION TEST）和CPT（CONE PENETRATION TEST）。注漿孔在首次完成注漿后，將會沖洗清潔，預(yù)備在開挖時如有需要，進行再次注漿，以確保沉降情況能得以控制。10.安全措施此項工程將會動用多部重型機械，施工人員以及運輸隊伍進行施工，為確保安全，我們將會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)場及施工的全過程，嚴格地執(zhí)行下列安全管理措施。a.于鉆孔機就位前，必須先把工作區(qū)域的地面進行平整處理，如有需要則會以碎石回填，并且加以壓實，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)自動斷路裝置，當(dāng)蓋開啟時電機可自動停止轉(zhuǎn)動；c.所有電箱均設(shè)有自動斷路器（即水氣掣）；d.必須把施工位置進行局部安全圍封，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.所有機械在操作前都要進行定期的安全檢查及維修保養(yǎng)。11.環(huán)保措施由于本項灌漿工程主要是以濕作業(yè)方式進行，在整體施工過程中，將會產(chǎn)生少量的泥漿水。因此，在工序展開前會先行安排在施工現(xiàn)場建造適量的集水溝、集水井或沉淀池，借此把施工

17、過程所產(chǎn)生的泥漿水由集水溝疏導(dǎo)至集水井或沉淀池，經(jīng)沉淀凈化后進行排放或循環(huán)再用，而渣土則會在泥漿池中分離后由工人裝車運往指定的堆填區(qū)。12.效益分析由于原支護系統(tǒng)設(shè)計上存在不足的處，未充分考慮到現(xiàn)場環(huán)境、工期、資金等各項問題，導(dǎo)致需要后期作出補救。而濠景五期采納的場內(nèi)灌漿工程，人材機費用共計約150萬。如采用場外灌漿的方式進行處理，在澳門這個特殊的社會環(huán)境下,在“項目紅線”外進行施工，會涉及到冗繁的行政程序，同時因為場外灌漿會加大灌漿的面積,預(yù)計成本將達到200萬以上，不僅會加大成本支出，更加會僅會嚴重影響項目的工期計劃。如采用場內(nèi)鋼板增加錨固的方式，不僅需要增加額外的鋼材，同時增加了施工的工序和復(fù)雜程度，又加大了該改善措施的