一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510509239.6

申请日:

2015.08.18

公开号:

CN105155563A

公开日:

2015.12.16

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):E02D 19/16申请公布日:20151216|||实质审查的生效IPC(主分类):E02D 19/16申请日:20150818|||公开

IPC分类号:

E02D19/16

主分类号:

E02D19/16

申请人:

山东大学

发明人:

李术才; 孙子正; 刘人太; 张庆松; 张乐文; 林春金; 杨为民; 张霄

地址:

250061山东省济南市历下区经十路17923号

优先权:

专利代理机构:

济南圣达知识产权代理有限公司37221

代理人:

张勇

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内容摘要

本发明公开一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,包括如下步骤:步骤1:探明区域水文地质条件,根据工程需要划分注浆治理区域;步骤2:当开挖至软流塑地层时,在所述注浆治理区域内,以设定间距按设定布置形式安装模袋注浆管,并向所述模袋注浆管中的滤布袋内注浆,注入的浆液导致所述滤布袋胀大,从而对周围的软土地层产生挤密作用,所述滤布袋内浆液硬化后,与周围被挤密的土体共同形成注浆止浆层;步骤3:通过所述模袋注浆管的注浆花管向位于所述止浆层以下的软土地层进行注浆加固。

权利要求书

1.  一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:探明区域水文地质条件,根据工程需要划分注浆治理区域;
步骤2:当开挖至软流塑地层时,在所述注浆治理区域内,以设定间距按设定布置形式安装模袋注浆管,并向所述模袋注浆管中的滤布袋内注浆,注入的浆液导致所述滤布袋胀大,从而对周围的软土地层产生挤密作用,所述滤布袋内浆液硬化后,与周围被挤密的土体共同形成注浆止浆层;
步骤3:通过所述模袋注浆管的注浆花管向位于所述止浆层以下的软土地层进行注浆加固。

2.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述步骤1中,探明所述水文地质条件包括:结合工程前期地质勘察资料及工程开挖信息,基于地质构造、地层特征及水文地质资料方面,开展软流塑地层含导水构造空间的发育特征分析,获得软流塑地层信息及基坑涌水含导水构造发育信息;采用综合地球物理联合勘察方式进行地质勘查,在基坑开挖面开展地质雷达探测,在基坑两侧地表开展超高密度电法、瞬变电磁和跨孔电阻率CT探测,联合地质资料和物探资料,明确区域地层性质和含水层厚度。

3.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述步骤2中,针对开挖揭露的所述软流塑地层,将模袋注浆治理范围确定为基坑开挖范围,治理方式为一个模袋注浆管治理结束后,再开展下一个模袋注浆管治理工作;基坑内地层采取普遍加固,涌水点重点处治的方式,注浆治理顺序为先治理非涌水区域,逐渐向涌水区域收缩,最后治理涌水区域,若涌水量较大,则在最终治理涌水区域前,对涌水点进行引流处理,注浆加固好周围区域后,开展涌水点注浆封堵。

4.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述步骤2中,所述模袋注浆管的所述设定间距为3-5m,呈梅花形布置,对所述模袋注浆管进行安装前,首先使用地质钻机施工垂直钻孔,所述钻孔深度至少为钻至基底以下6m,钻探过程采用泥浆作为钻进液,进行短时护壁;所述钻孔在开孔时使用146钻头,当钻入深度达到20cm后,更换75钻头直至完成;钻孔施工结束后,在10分钟内安装模袋注浆管。

5.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述步骤2中,若出现钻孔塌孔导致注浆管无法达到预定深度的情况,当所述模袋注浆管裸露长度大于1米时,开展复钻或重新固定安装;当裸露长度小于1米时,从地表位置用铁丝箍紧模袋,保障浆液只注入至地表以下模袋部分。

6.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述 步骤2中,注入滤布袋的所述浆液料选用水泥-水玻璃浆液,其中水泥为P.O.42.5水泥,水灰比为1:1,水玻璃波美度为35-40°Bé之间,模数为2.5-3.0之间,单液水泥同水玻璃体积比控制在1:1至2:1之间,当模袋注浆压力超过1MPa时停止注浆。

7.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述步骤2中,注入所述滤布袋的所述浆液料选用单液注浆,当模袋注浆压力超过1MPa时停止注浆。

8.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述步骤2中,当出现模袋破裂导致地表模袋封口处出现跑浆时,在降低注浆速率条件下继续注浆,至注浆压力由浆液自身粘度增长达到1.0MPa时停止;当出现注浆管显著跑浆时,则降低注浆速率,待注浆压力呈现稳定提高时,开始将输浆管路与注浆管连接,准备注浆。

9.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述步骤3中,向所述软土地层中注入的浆液为水泥-水玻璃浆液,其中水泥为P.O.42.5水泥,水灰比为1:1,水玻璃波美度为35-40°Bé之间,模数为2.5-3.0之间,单液水泥浆同水玻璃体积比控制在1:1至3:1之间;当所述模袋注浆管位于涌水点处时,单液水泥浆同水玻璃体积比控制在3:1;当模袋注浆管距离涌水点远处时,单液水泥浆同水玻璃体积比控制在1:1至2:1;当注浆压力达到1.5-2MPa时,结束注浆。

10.
  根据权利要求1所述的一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,其特征在于:所述步骤3中,对所述软土地层进行注浆加固后,对加固地层进行涌水封堵加固治理效果检查,检查步骤包括:
a.注浆封堵完成后,在3天后进行钻探检查,检查方法为施工不少于总注浆管数量5%的检查孔,在软流塑地层注浆加固区均匀布置,同时额外选取涌水点附近区域钻探取芯检查,钻孔深度为加固设计深度,若无涌水且岩芯取芯率高于90%,则认为该项检查达标,否则为不达标;
b.注浆实施结束后通过基坑内地质雷达探测地铁基底富水区分布情况,主要探测内容为地基整体稳定性及含导水构造发育情况,若基底以下6m范围内不存在富水区,则认为该项检查合格。若物探方法检查发现基坑基底存在富水区,则补充钻探检查,若钻探见明水则下模袋注浆管进行注浆处理;
c.重复注浆检查步骤1-2,直至完全达标;
d.按照常规注浆检查方法进行检查。

说明书

一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法
技术领域
本发明涉及一项软流塑地层破碎带涌水的治理方法,属于城市轨道交通工程领域。
背景技术
伴随我国经济的高速发展,城市化水平不断提高,诸多问题逐渐凸显,主要体现为城市人口饱和、建筑空间拥挤、生活基础设施超载及交通阻塞等,其中交通阻塞已成为我国多数城市普遍存在的突出问题。城市轨道交通工程以其运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地的特点成为解决城市交通阻塞的有效方法,已得到积极应用及推广。随着城市轨道交通网的完善,城市地下工程建设过程中遇到各类不良地质问题日趋复杂。
软流塑地层破碎带涌水是城市地下工程施工建设中常遇到的典型不良地质体,该地层具有围岩软弱破碎、赋水导水及整体稳定性差的特点,其分布区段往往是工程建设重点控制对象,建设过程中同时需考虑地表建筑物林立、地下管网密集等复杂工程边界条件,导致此类地层施工建设过程中易发生内部支护结构失稳及开挖面突水等工程灾害,严重威胁施工人员人身生命及财产安全,并易导致地下水大量涌出引起工程周边水文地质灾害。
目前针对城市地下工程基坑软流塑地层破碎带涌水问题,通常采用大管棚加小导管超前注浆支护方法,部分地区采用冷冻法进行治理,但是大管棚加小导管注浆易导致注浆体缺乏均匀性,对软流塑地层物理力学性能改善效果不佳,同时此类注浆无法应对破碎带涌水问题,部分地区采用的冷冻法除去成本过高的问题外,同时也存在无法应对破碎带涌水的问题。
普遍采用的软流塑地层破碎带涌水治理方法主要存在以下显著缺陷:
(1)软流塑地层中导水通道多为水流劈裂临时通道,需探查深部含导水地质构造的空间发育规律,传统的涌水治理方法中涌水构造探查方法较为单一,仅选用单一物探方法或钻探方法,其针对性差。不同类型物探方法由于其各有其适用范围及侧重点,单一物探方法探测结果不全面,而钻探方法则仅限于一孔之间,无法有效覆盖治理区域,甚至多数涌水治理方法仅针对软流塑地层这一表层区域开展地质勘查,不能全面有效的探查深部含导水地质构造空间发育规律。
(2)软流塑地层现有方法注浆治理过程中,软流塑地层上部缺乏止浆层的存在,缺乏有效止浆岩盘,难免出现大量跑浆的问题,导致注浆治理失败。
(3)地层涌水导致注浆材料封堵涌水困难,对涌水点的直接封闭施工难度大。
(4)现有治理方法施工工期长,严重拖延整个项目工期。
(5)由于模袋注入的浆液为具有速凝性的水泥水玻璃双液,其中控制浆液合理的初凝时间是模袋注浆的关键,浆液的初凝时间又由浆液配比决定,而现有技术中一直没有研制专门应用于软流塑地层中止浆层的模袋注浆浆液的配比。
(6)模袋注浆结束时,需要保证膜袋内有足够的浆液撑起模袋,并具备一定的压力以形成止浆层,另一方面,浆液注入过量会导致模袋破裂;目前没有相关文献给出适合软流塑地层的模袋注入压力。
(7)针对软流塑地层的浆液注浆,也没有相关文献给出合理的浆液配比及注浆结束压力。
中国专利申请CN102003189A公开了一种快速均匀加固软弱地层的模袋注浆方法和装置,其具有一次注浆单元和二次注浆单元;二次注浆单元的注浆管(1)的管壁上具有若干出浆孔(2),在二次注浆单元的注浆管(1)上套置模袋(3)并将模袋两端箍紧在注浆管上;在孔口位置的二次注浆单元注浆管(1)上套置由垫板(7)和螺母(8)组成的预紧单元,二次注浆单元注浆管(1)的另一端通过两侧球阀与二次注浆管路连接;一次注浆单元具有双囊注浆栓塞(14)、一次注浆单元输浆钢管(17)和手压泵构成的注浆装置。可实现软弱地层的快速、均匀加固,提高围岩的物理力学指标,增大其稳定性,同时可实现控域注浆,避免浆液的损耗。该发明具有以下不足:1.该专利模袋仅考虑注浆管封固作用,其止浆层为单独选用快硬水泥卷及混凝土构筑,时效性差2.未涉及浆液类型及工艺参数,浆液凝结时间对于类似工程具有决定性影响,但在该专利中对此并未提及3.未涉及地下水灾害领域,未考虑针对涌水区域软弱地层治理问题。
中国专利申请CN204152525U公开了一种定点控域注浆装置,包括固定并分别穿过孔口紧固密封单元的模袋注浆管、水泥基浆液注浆管和控制液注浆管,模袋注浆管上设置有至少一个套在其外部的模袋,模袋内的模袋注浆管的管壁上开设有若干黏贴铝片的溢浆孔,当模袋数量大于一个时,模袋之间有间距,且该间距区段正好与注浆孔中的关键注浆部位相对应;水泥基浆液注浆管和控制液注浆管的末端连通至混合器,混合器上连接出浆短管,且出浆短管的出浆口与注浆孔中的关键注浆部位相对应。该实用新型使注浆工程能够限制关键区浆液扩散空间,提高岩体注浆加固或堵水效果,降低工程成本。该实用新型具有以下不足:1.该专利模袋仅考虑注浆管封固作用,在软弱地层施工中未考虑止浆层布设问题;2.该专利主要针对深部定点控域注浆问题,具有施工成本高,工期长的不足。
发明内容
本发明针对地下工程基坑软流塑地层涌水治理方法中存在的经验盲目性、现有技术效 果较差、工期时间较长的问题,提供一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,力求真正能够通过本发明提供的方法解决软流塑地层涌水封堵加固问题。
本发明是采用如下技术方案的:
一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,包括如下步骤:
步骤1:探明区域水文地质条件,根据工程需要划分注浆治理区域;
步骤2:当开挖至软流塑地层时,在所述注浆治理区域内,以设定间距按设定布置形式安装模袋注浆管,并向所述模袋注浆管中的滤布袋内注浆,注入的浆液导致所述滤布袋胀大,从而对周围的软土地层产生挤密作用,所述滤布袋内浆液硬化后,与周围被挤密的土体共同形成注浆止浆层;
步骤3:通过所述模袋注浆管的注浆花管向位于所述止浆层以下的软土地层进行注浆加固。
其中,步骤1中,探明所述水文地质条件包括:结合工程前期地质勘察资料及工程开挖信息,基于地质构造、地层特征及水文地质资料方面,开展软流塑地层含导水构造空间的发育特征分析,获得软流塑地层信息及基坑涌水含导水构造发育信息;采用综合地球物理联合勘察方式进行地质勘查,在基坑开挖面开展地质雷达探测,在基坑两侧地表开展超高密度电法、瞬变电磁和跨孔电阻率CT探测,联合地质资料和物探资料,明确区域地层性质和含水层厚度。
通过综合地球物理联合勘察方法,实现了地铁基坑涌水的从区域分布到空间展布精细化探查,涌水量定性到定量探查,从而精细划分了注浆治理关键区域,为注浆钻孔布置提供了可靠依据。
所述步骤2中,针对开挖揭露的所述软流塑地层,将模袋注浆治理范围确定为基坑开挖范围,治理方式为一个模袋注浆管治理结束后,再开展下一个模袋注浆管治理工作;基坑内地层采取普遍加固,涌水点重点处治的方式,注浆治理顺序为先治理非涌水区域,逐渐向涌水区域收缩,最后治理涌水区域,若涌水量较大,则在最终治理涌水区域前,对涌水点进行引流处理,注浆加固好周围区域后,开展涌水点注浆封堵。
根据软流塑地层的注浆加固规律,确定治理方式,可操作性更强,加固效果更好。
所述步骤2中,所述模袋注浆管的所述设定间距为3-5m,呈梅花形布置,对所述模袋注浆管进行安装前,首先使用地质钻机施工垂直钻孔,所述钻孔深度至少为钻至基底以下6m,钻探过程采用泥浆作为钻进液,进行短时护壁;所述钻孔在开孔时使用钻头,当钻入深度达到20cm后,更换钻头直至完成;钻孔施工结束后,在10分钟内安装模袋注浆管。
模袋注浆管的间距为3-5m,呈梅花形布置,可以使注浆效果达到最佳。先后采用不同直径的钻头开挖,便于安装模袋注浆管。钻孔深度为钻至基底以下6m,能在构筑隔水层封堵涌水同时保证地铁基底自承载能力及整体稳定性。
步骤2中,若出现钻孔塌孔导致注浆管无法达到预定深度的情况,当所述模袋注浆管裸露长度大于1米时,开展复钻或重新固定安装;当裸露长度小于1米时,从地表位置用铁丝箍紧模袋,保障浆液只注入至地表以下模袋部分。
当模袋有露出地表部分时,将地表及地下模袋用铁丝扎紧分隔成两部分,使浆液只进入地下部分。
步骤2中,注入滤布袋的所述浆液料选用水泥-水玻璃浆液,其中水泥为P.O.42.5水泥,水灰比为1:1,水玻璃波美度为35-40°Bé之间,模数为2.5-3.0之间,单液水泥同水玻璃体积比控制在1:1至2:1之间,当模袋注浆压力超过1MPa时停止注浆。
P.O.42.5水泥为工程常用水泥,具有成本低、应用范围广及性能满足常规工程的特点。水灰比(重量比)、水玻璃波美度、模数及浆液配比决定了双液结石体凝结时间及龄期强度,在此参数下,浆液初凝时间为1分钟,龄期为3分钟时,其强度达到止浆层需求。
注浆结束标准以模袋体积为依据,由于模袋用滤布存在一定延展性,为增大地层与模袋摩擦力,可待注浆压力超过1MPa时停止注浆。
步骤2中,注入滤布袋的所述浆液料选用单液注浆,当模袋注浆压力超过1MPa时停止注浆。
对模袋注浆的注浆材料还可以选择单液硫铝酸盐及化学注浆材料,如环氧树脂、聚氨酯类注浆材料,注浆结束标准同上。
步骤2中,当出现模袋破裂导致地表模袋封口处出现跑浆时,在降低注浆速率条件下继续注浆,至注浆压力由浆液自身粘度增长达到1.0MPa时停止;当出现注浆管显著跑浆时,则降低注浆速率,待注浆压力呈现稳定提高时,开始将输浆管路与注浆管连接,准备注浆。
针对基坑开挖区域往往较为广大,少则数百平方米,多则数千平方米软流塑地层,不具备止浆层施工条件,注浆加固治理缺乏有效止浆岩盘,不利于开展注浆治理,难以实现地层高压劈裂挤密注浆,制作模袋注浆管配合软流塑地层涌水注浆封堵加固。
步骤3中,向所述软土地层中注入的浆液为水泥-水玻璃浆液,其中水泥为P.O.42.5水泥,水灰比为1:1,水玻璃波美度为35-40°Bé之间,模数为2.5-3.0之间,单液水泥浆同水玻璃体积比控制在1:1至3:1之间;当所述模袋注浆管位于涌水点处时,单液水泥浆同水玻璃体积比控制在3:1;当模袋注浆管距离涌水点远处时,单液水泥浆同水玻璃体积比控制在1:1至2:1;当注浆压力达到1.5-2MPa时,结束注浆。
体积配比能直接影响双液速凝效果,在1:1至3:1范围内,水泥浆液用量比例较高时,浆液凝结速度较快,该配比适用于软流塑地层条件下注浆管间距为3m的施工设计。由于软流速地层涌水压力较低,注浆结束标准为1.5-2MPa。
步骤3中,对所述软土地层进行注浆加固后,对加固地层进行涌水封堵加固治理效果检查,检查步骤包括:
a.注浆封堵完成后,在3天后进行钻探检查,检查方法为施工不少于总注浆管数量5%的检查孔,在软流塑地层注浆加固区均匀布置,同时额外选取涌水点附近区域钻探取芯检查,钻孔深度为加固设计深度,若无涌水且岩芯取芯率高于90%,则认为该项检查达标,否则为不达标;
b.注浆实施结束后通过基坑内地质雷达探测地铁基底富水区分布情况,主要探测内容为地基整体稳定性及含导水构造发育情况,若基底以下6m范围内不存在富水区,则认为该项检查合格。若物探方法检查发现基坑基底存在富水区,则补充钻探检查,若钻探见明水则下模袋注浆管进行注浆处理;
c.重复注浆检查步骤1-2,直至完全达标;
d.按照常规注浆检查方法进行检查。
当检查合格后,对相应地层进行机械开挖,并对开挖后局部围岩渗漏水区域进行壁后注浆治理,保证注浆质量。
本发明的有益效果为:
本发明在软流塑地层涌水加固的处治过程中,基于现场勘探,详细分析隧道勘察及施工过程中揭露的工程地质及水文地质资料,并结合地质雷达、瞬变电磁、跨孔CT及高密度电法综合地球物理探测,集成分析得到含导水构造的空间发育规律,为后续治理方案提供基础资料;通过注浆模袋的实用,提供了软流塑地层无止浆墙条件下止浆方法,提供了高压注浆施工条件;通过注浆技术方法,提供了一套软流塑地层涌水加固处治的方法。
本发明针对软流塑地层涌水封堵问题,提供了软流塑地层涌水注浆封堵加固施工过程中的操作方法和具体指标,能够提高软流塑地层涌水加固治理的规范性和可行性;提供一套注浆效果检查方法及检查标准,有效的保障了治理效果;通过提出的涌水治理后的开挖方法,有效降低了二次涌水发生的可能性。
本发明直接选用模袋构筑止浆层;利用膨胀后的滤布袋与周围被挤密的土体共同形成止浆层。由于注入滤布袋内的浆液为速凝浆液,因此能迅速形成止浆层,实效性强。
本发明公开了浆液类型及相应的工艺参数,以及对应的浆液凝结时间,解决了注浆工程中的关键性问题。
本发明针对涌水软流塑地层,通过花管解决了均匀注浆问题,适用范围广泛。并且通过浅地表模袋解决了止浆层构筑问题,节约了施工成本,大大缩短了工期。
附图说明
图1为软流塑地层注浆模袋示意图;
图2为软流塑地层破碎带涌水治理方法示意图;
1、无缝钢套管,2、注浆钢花管,3、模袋填充钢管,4、滤布袋,5、注浆管变径,6、铁丝,7、螺纹8、焊接处9、止水阀门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种城市地下工程基坑软流塑地层涌水加固治理方法,包括如下步骤:
(1)软流塑地层破碎及富水区域综合地球物理联合勘查与分析
1.结合地铁工程前期地质勘察资料及基坑开挖信息,基于地质构造、地层特征及水文地质资料方面开展软流塑地层含导水构造空间发育特征分析,获得软流塑地层信息及基坑涌水含导水构造发育信息。
2.采用综合地球物理联合勘察方式,在基坑开挖面开展地质雷达探测,在基坑两侧地表开展超高密度电法、瞬变电磁和跨孔电阻率CT探测,通过综合地球物理联合勘察方法,实现了地铁基坑涌水的从区域分布到空间展布精细化探查,涌水量定性到定量探查,从而精细划分了注浆治理关键区域,为注浆钻孔布置提供了可靠依据。
3.综合水文地质资料及联合物探资料,明确区域地层性质和含水层厚度,并精细划分了注浆治理关键区域,为关键孔布置提供了可靠依据,为后续软流塑地层涌水封堵加固奠定基础。
(2)软流塑地层破碎带涌水治理
1.划分软流塑地层治理范围。由于基坑开挖面即为软流塑地层,所以基坑内地层采取普遍加固,涌水点重点处治的方式,注浆治理顺序为先治理非涌水区域,逐渐向涌水区域收缩,最后治理涌水区域,若涌水量较大,则在最终治理涌水区域前,对涌水点进行引流处理,注浆加固好周围区域后,开展涌水点注浆封堵。
2.制作模袋注浆管。针对基坑开挖区域往往较为广大,少则数百平方米,多则数千平方米软流塑地层,不具备止浆层施工条件,注浆加固治理缺乏有效止浆岩盘,不利于开展注浆治理,难以实现地层高压劈裂挤密注浆,制作模袋注浆管配合软流塑地层涌水注浆封堵加固。
模袋注浆管由无缝钢套管1、注浆钢花管2、模袋充填钢管3、滤布袋4、注浆管变径5 及止水阀门9组成,无缝钢套管1与注浆钢花管2通过螺纹7连接,模袋充填钢管3与无缝钢套管1通过焊接处8固定。其中滤布袋深度为自孔口处沿深部方向2米,制作模袋时为保障模袋充填钢管3注入浆液时模袋不跑浆,模袋近花管端采用反绑方式,模袋两段与无缝钢套管紧贴处由铁丝6箍紧,无缝钢套管1与注浆钢花管由公母螺丝连接,其中无缝钢套管1为外丝,注浆钢花管2为内丝,丝长大于5cm,注浆钢花管2前端应做成尖端。止水阀门应具有一定的耐受压力需大于水压3倍以上,且不低于20MPa,由于软流塑地层涌水水压通常低于1MPa,耐受压力选取以地下水压为主要依据。由于软流塑地层施工钻孔易塌孔,同时考虑软流塑地层自身承载力,无缝钢套管1采用滤布袋4注浆胀起后直径需大于无缝钢套管直径8~10倍,确保达到封固注浆管2、形成止浆层的作用,滤布网孔需确保无法通过水泥颗粒。
3.安装模袋注浆管。软流塑地层模袋注浆管布置间距为3m,呈梅花形布置,使用DX-1地质钻机施工垂直钻孔,钻孔深度10-12m,由于软流塑地层地表受涌水影响呈淤泥质状态,为便于安装模袋注浆管,钻孔开孔使用钻头,进入地层20cm后,更换钻头,钻探过程采用泥浆作为钻进液,进行短时护壁。为构筑隔水层封堵涌水同时保证地铁基底自承载能力及整体稳定性,加固厚度至少应保证地铁基底以下6m。在常规城市地铁工程车站基坑中,地铁基底为地表以下24m,根据不同地区软流塑地层揭露深度设计具体钻孔深度,对于长江沿岸城市软流塑地层一般在地表以下18m处左右,则钻孔深度为12m左右。钻孔施工结束后,应在10分钟内安装模袋注浆管,若出现钻孔塌孔导致注浆管无法达到预定深度时,若注浆管裸露长度大于1米,则开展复钻或其他施工机械进行外力辅助固定安装,(其他施工机械一般是使用重锤夯击进入地下)如果裸露长度小于1米,则用从地表位置用铁丝箍紧模袋,保障浆液只注入至地表以下模袋部分。
4.封固模袋注浆管模袋。通过模袋充填钢管3对模袋4进行注浆,将注浆管胀大,从而对周围软流塑地层产生挤密作用,增大摩擦力,达到注浆止浆层效果。
注浆材料选用水泥-水玻璃浆液,其中水泥为P.O.42.5水泥,水灰比为1:1,水玻璃波美度为35-40°Bé之间,模数为2.5-3.0之间,单液水泥同水玻璃体积比控制在1:1至2:1之间,注浆结束标准以模袋体积为依据,由于模袋用滤布存在一定延展性,为增大地层与模袋摩擦力,可待注浆压力超过1MPa时停止注浆。对模袋注浆的注浆材料还可以选择单液硫铝酸盐及化学注浆材料,如环氧树脂、聚氨酯类注浆材料,注浆结束标准同上。
若出现模袋破裂导致地表模袋封口处出现跑浆,则在降低注浆速率条件下继续注浆,至注浆压力由浆液自身粘度增长达到1.0MPa时停止。若出现注浆管4显著跑浆,则降低注浆速率,待注浆压力呈现稳定提高时,开始将输浆管路与注浆管连接,准备注浆。
5.软流塑地层涌水封堵加固注浆。模袋4注浆结束后,待模袋内浆液硬化或注浆管无法用人力晃动后,开始进行软流塑地层注浆,注浆材料选用水泥-水玻璃浆液,其中水泥为P.O.42.5水泥,水灰比为1:1,水玻璃波美度为35-40°Bé之间,模数为2.5-3.0之间,单液水泥浆同水玻璃体积比控制在1:1至3:1之间,若模袋注浆管位于涌水点处,则单液水泥浆同水玻璃体积比控制在3:1左右,若模袋注浆管距离涌水点处较远,则单液水泥浆同水玻璃体积比控制在1:1至2:1,体积配比能直接影响双液速凝效果,在1:1至3:1范围内,水泥浆液用量比例较高时,浆液凝结速度较快,该配比适用于软流塑地层条件下注浆管间距为3m的施工设计。由于软流速地层涌水压力较低,注浆结束标准为1.5-2MPa。
(3)软流塑地层涌水封堵加固治理效果检查
1.注浆封堵完成后,在3天后进行钻探检查,检查方法为施工不少于总注浆管数量5%的检查孔,于软流塑地层注浆加固区均匀布置,同时额外选取涌水点附近区域钻探取芯检查,钻孔深度为加固设计深度,若无涌水且岩芯取芯率高于90%,则认为该项检查达标,否则为不达标。
2.注浆实施结束后通过基坑内地质雷达探测地铁基底富水区分布情况,主要探测内容为地基整体稳定性及含导水构造发育情况,若基底以下6m范围内不存在富水区,则认为该项检查合格。若物探方法检查发现基坑基底存在富水区,则补充钻探检查,若钻探见明水则下模袋注浆管进行注浆处理。
3.重复注浆检查步骤1-2,直至完全达标。
4.按照常规注浆检查方法进行检查,此项检查及其标准为公知内容,不再赘述。
(4)软流塑地层涌水封堵加固完成后开挖
1.软流塑地层开挖需采用机械开挖,避免放炮开挖。
2.开挖完成后,密切关注地铁基坑内混凝土支撑及钢支撑监测数据变化,及时施工初期支护,提高围岩及注浆结石体对水压的承载能力。
(5)开挖后的局部围岩渗漏水治理
若软流塑地层开挖后发现地铁基坑两侧壁地连墙区域存在渗漏水现象,可,则进行壁后注浆治理,壁后注浆方法及相关规程为公知内容,不再赘述。
本发明在软流塑地层涌水加固的处治过程中,基于现场勘探,详细分析隧道勘察及施工过程中揭露的工程地质及水文地质资料,并结合地质雷达、瞬变电磁、跨孔CT及高密度电法综合地球物理探测,集成分析得到含导水构造的空间发育规律,为后续治理方案提供基础资料;通过注浆模袋的实用,提供了软流塑地层无止浆墙条件下止浆方法,提供了高压注浆施工条件;通过注浆技术方法,提供了一套软流塑地层涌水加固处治的方法。
本发明针对软流塑地层涌水封堵问题,提供了软流塑地层涌水注浆封堵加固施工过程中的操作方法和具体指标,能够提高软流塑地层涌水加固治理的规范性和可行性;提供一套注浆效果检查方法及检查标准,有效的保障了治理效果;通过提出的涌水治理后的开挖方法,有效降低了二次涌水发生的可能性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

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本发明公开一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法,包括如下步骤:步骤1:探明区域水文地质条件,根据工程需要划分注浆治理区域;步骤2:当开挖至软流塑地层时,在所述注浆治理区域内,以设定间距按设定布置形式安装模袋注浆管,并向所述模袋注浆管中的滤布袋内注浆,注入的浆液导致所述滤布袋胀大,从而对周围的软土地层产生挤密作用,所述滤布袋内浆液硬化后,与周围被挤密的土体共同形成注浆止浆层;步骤3:通过所述模袋注浆管。

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