三軸攪拌樁止水帷幕在北京地區(qū)的初步應(yīng)用講解課件

1、三軸水泥土攪拌樁止水帷幕在北京地區(qū)的初步應(yīng)用 北京航天勘察設(shè)計研究院有限公司匯報人：郭密文 總工程師兼科質(zhì)部主任 博士/研究員級高級工程師 高級企業(yè)信息管理師 注冊巖土工程師/注冊咨詢工程師/注冊安全工程師 二一四年十二月 第1頁，共29頁。目錄1 高壓旋噴樁止水帷幕的問題與弊病2 三軸水泥土攪拌樁施工工藝介紹3 工程實例4 初步經(jīng)驗與探討2022/8/82第2頁，共29頁。1 高壓旋噴樁止水帷幕的問題與弊病2022/8/83 高壓旋噴樁，是以高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體。施工占地少、振動小、噪音較低，但容易污染環(huán)境，成本較高，對于特殊的不能使噴出漿液凝固

2、的土質(zhì)不宜采用。另外，水泥漿與土體混合不夠充分，水泥漿浪費較嚴(yán)重；且旋噴樁沒有固定的形狀，難以保證搭接質(zhì)量，容易出現(xiàn)漏水。 對于地下水流速較大或者水位變化較大的區(qū)域，旋噴進土中的水泥硬化會受到影響，從而無法形成聯(lián)樁止水帷幕，甚至出現(xiàn)一部分水泥和已經(jīng)被破壞的土層一起被水帶走的情況。第3頁，共29頁。1 高壓旋噴樁止水帷幕的問題與弊病2022/8/84第4頁，共29頁。2 三軸水泥土攪拌樁施工工藝介紹2022/8/85圓礫中水泥攪拌樁取芯試驗現(xiàn)場帷幕樁開挖情況 三軸水泥土攪拌樁施工能適用于填土、淤泥質(zhì)粘土、黏性土、砂性土、粉砂等各種土層，適用范圍非常廣，在南方地區(qū)應(yīng)用廣泛； 不適用于含有大量磚瓦或

3、障礙物的填土、厚度和顆粒較大的碎石和卵石土。 在北京地區(qū)目前應(yīng)用較少，但根據(jù)類似工程經(jīng)驗，在北京地區(qū)的粘土、粉土、砂性土也應(yīng)有較好的使用效果，甚至在圓礫中也能應(yīng)用。第5頁，共29頁。2 三軸水泥土攪拌樁施工工藝介紹2022/8/86 三軸水泥土攪拌樁止水帷幕是利用三軸攪拌樁機就地切削土體，使土體與水泥漿液充分?jǐn)嚢杌旌闲纬芍顾暂^好的水泥土柱列式擋墻；水泥土的搭接采用套接一孔施工，實現(xiàn)了相鄰樁體完全無縫銜接。 三軸攪拌樁機：外型大于一般的長螺旋鉆機，長約13m，寬6m，鉆深可達30m；履帶式或步履式；鉆桿下部帶有葉片；三根鉆桿內(nèi)空，施工時同時不同方向旋轉(zhuǎn)攪拌；鉆進過程中間鉆桿噴氣，兩邊鉆桿噴水泥

4、漿。第6頁，共29頁。2 三軸水泥土攪拌樁施工工藝介紹2022/8/87第7頁，共29頁。不同類型的鉆桿與鉆頭2022/8/88第8頁，共29頁。施工工藝流程2022/8/89第9頁，共29頁。施工工藝流程2022/8/810 施工質(zhì)量控制要點：漿液配比約為1.5:1（水：水泥），水泥采用P.O 42.5，水泥摻合量1822%。水泥漿配制好后，停滯時間不得超過2小時，搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔不得超過12小時。三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應(yīng)注入水泥漿液，同時嚴(yán)格控制下沉和提升速度，單幅樁水泥漿需供用量，噴漿下沉不大于0.5m1.0mmin，提升的速度不大于1.0m1.5mmin，在水泥

5、攪拌樁底部分重復(fù)攪拌注漿，停留2分鐘左右，并做好原始記錄，遇到障礙物等異常情況，應(yīng)減慢速度，底部應(yīng)適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿。第10頁，共29頁。施工工藝流程2022/8/811三軸攪拌樁冷縫處理示意圖 施工采用套接一孔搭接措施?！疤卓住钡膶崿F(xiàn)方式有兩種，即“跳槽雙孔全套復(fù)攪式”和“單側(cè)擠壓式”。 一般情況下采用“跳槽雙孔全套復(fù)攪式”連接方式進行施工；對于圍護墻體轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況下不便采用“跳槽雙孔全套復(fù)攪式”連接時，則“單側(cè)擠壓式”連接方式連接。800旋噴樁，深度同三軸帷幕壓密注漿，深度同三軸帷幕外側(cè)增打一幅三軸帷幕陰影部分成樁超過24小時但是不超過48小時200陰影部分成樁超過48小時第11頁

6、，共29頁。工程施工控制實例2022/8/812第12頁，共29頁。工程施工控制實例2022/8/813第13頁，共29頁。工程實例1-望京某項目該項目采用框架結(jié)構(gòu)，地上五層，建筑高度為27.30m，地下三層，基礎(chǔ)埋深約為15m。擬建場區(qū)地形平坦，地面標(biāo)高為36.5536.81m。工程地質(zhì)條件：擬建場地鉆孔揭露深度（45m）內(nèi)，表層為人工填土層，其下為一般第四紀(jì)沖洪積沉積土層?，F(xiàn)從上至下分別描述如下：雜填土：雜色，稍濕，結(jié)構(gòu)松散，主要為碎磚、灰渣等建筑垃圾，含植物根系、塑料袋等雜物，以粉質(zhì)粘土填充。本層厚度1.00m2.40m。粘質(zhì)粉土：褐黃黃褐色，可塑，濕很濕，中中高壓縮性，含云母、氧化鐵及

7、少量姜石，土質(zhì)不均，局部夾粘土薄層，夾1粘土重粉質(zhì)粘土。該層局部缺失，揭露層厚為1.102.00m，層底標(biāo)高為 29.1029.50 m。1粘土重粉質(zhì)粘土：褐黃色，濕，可塑，含氧化鐵等，中高壓縮性。 粉、細砂：灰色，飽和，中密密實，含石英、云母、長石及少量有機質(zhì)，砂質(zhì)不均，局部夾砂質(zhì)粉土薄層或透鏡體。部分鉆孔未揭穿該層，本層厚度1.003.90m，層底標(biāo)高為27.2028.50m。粘土：黃褐灰色，飽和，中密密實，含石英、云母、長石及少量有機質(zhì)，砂質(zhì)不均、含大量中粗砂顆粒，本層僅3號鉆孔缺失。本層厚度1.704.60m，層底標(biāo)高為22.2027.10m。細砂：灰色，飽和，中密密實，含石英、云母、

8、長石及少量有機質(zhì)，砂質(zhì)不均，局部夾砂質(zhì)粉土薄層或透鏡體。部分鉆孔未揭穿該層，本層厚度1.503.40m，層底標(biāo)高為22.2023.20m。2022/8/814第14頁，共29頁。工程實例1-望京某項目2022/8/815 粉質(zhì)粘土:灰色，可塑，含少量有機質(zhì)，土質(zhì)不均夾1粘 土、2粘質(zhì)粉土、3砂質(zhì)粉土，灰色，可塑，含少量有機質(zhì)土質(zhì)不均。揭露層厚為6.5010.10m ，層底標(biāo)高為13.2015.70m。（基礎(chǔ)持力層）1粘 土：黃褐灰色，飽和，可塑，含少量有機質(zhì)，土質(zhì)不均，局部為粉質(zhì)粘土，2粘質(zhì)粉土:灰色，飽和，中密密實，含少量有機質(zhì)，土質(zhì)不均.細砂、中砂：黃褐色，飽和，中密密實，含石英、云母及少

9、量有機質(zhì)。揭露層厚為1.303.50m ，層底標(biāo)高為11.7014.30m。粘 土：黃褐灰色，飽和，可塑，含少量有機質(zhì)，土質(zhì)不均。本層以粘土為主，部分地段為粉質(zhì)粘土褐黃色，可塑，含少量有機質(zhì)土質(zhì)不均，揭露層厚為3.307.10m ，層底標(biāo)高為6.909.70m。1粉質(zhì)粘土：黃褐色，飽和，可塑，土質(zhì)不均，局部夾粘土薄層或透鏡體。細、中砂：黃褐色，飽和，中密密實，含石英、云母及少量有機質(zhì)。揭露層厚為4.506.80m ，層底標(biāo)高為-0.90-2.40m。粘土：褐黃色，飽和，可塑，中低壓縮性，含云母及氧化鐵，含中粗砂顆粒。1粘質(zhì)粉土：褐黃黃褐色，密實，濕，中壓縮性，含云母、氧化鐵，土質(zhì)不均，局部夾粘

10、土薄層，該層揭露最大層厚為11.0m。本次勘察野外鉆探未揭穿此層，最大揭露厚度約11.0m。第15頁，共29頁。工程實例1-望京某項目 水文地質(zhì)條件： 場地勘察期間實測地下水位：本次勘察期間，在45m深度范圍內(nèi)共測得二層地下水。第一層地下水類型上層滯水，主要賦存于粉、細砂：初見水位埋深為7.007.50m，初見水位標(biāo)高29.1029.70m，穩(wěn)定水位埋深為5.907.00m，穩(wěn)定水位標(biāo)高29.7030.80m，補給來源以側(cè)向徑流、大氣降水入滲滲補給為主，以蒸發(fā)及徑流為主要排泄方式。第二層地下水類型為承壓水，主要賦存于細砂，初見水位埋深為11.311.90m，初見水位標(biāo)高24.8025.40m，

11、穩(wěn)定水位埋深為10.8011.10m，穩(wěn)定水位標(biāo)高25.6025.90m，補給來源以側(cè)向徑流補給為主，以徑流及層間越流為主要排泄方式。 場地近35年及歷年最高水位：依據(jù)我司水位觀測資料，該場區(qū)近35年最高穩(wěn)定水位標(biāo)高約為30.5m。場區(qū)歷年最高地下水位標(biāo)高接近地表（1959年）。2022/8/816第16頁，共29頁。工程實例1 望京某項目2022/8/817第17頁，共29頁。工程實例1-望京某項目 工程完工后實拍，止水效果良好。2022/8/818第18頁，共29頁。工程實例2-良鄉(xiāng)某項目 工程地質(zhì)條件： 擬建建筑場地為整平后的空地，地形基本平坦，場地內(nèi)零星分布場地平整留下的堆土。本工程涉

12、及的鉆孔孔口處地面標(biāo)高為40.0241.27m。 根據(jù)對現(xiàn)場鉆探、原位測試與室內(nèi)土工試驗成果的綜合分析，在巖土工程勘察深度范圍內(nèi)（最深42.00m）的地層，按成因類型、沉積年代可劃分為人工堆積層、新近沉積層、第四紀(jì)沉積層及古近紀(jì)沉積巖層四大類，并按巖性、工程性質(zhì)指標(biāo)進一步劃分為9個大層及相應(yīng)亞層，現(xiàn)分述如下： 表層為人工堆積之一般厚度為0.302.80m的砂質(zhì)粉土素填土、粘質(zhì)粉土素填土層。 人工堆積層以下為新近沉積的粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)粘土層，粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土1層及粘土、重粉質(zhì)粘土2層。 新近沉積層以下為第四紀(jì)沉積的粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土層及重粉質(zhì)粘土1層；細砂、中砂層；圓礫、卵石層（D大=5cm，

13、D長=6cm，D一般=2-4cm，亞圓形，級配較好）及細砂、中砂1層；粘土、重粉質(zhì)粘土層，粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土1層，粉砂、細砂2層及砂質(zhì)粉土3層；粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土層及粘土、重粉質(zhì)粘土1層；卵石層，粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)粘土1層及細砂、中砂2層。 第四紀(jì)沉積層之下為古近紀(jì)沉積的礫巖層，粘土巖1層及砂巖2層。2022/8/819第19頁，共29頁。工程實例2-良鄉(xiāng)某項目 水文地質(zhì)條件： 本工程巖土工程勘察期間（2013年12月上旬）在勘探深度范圍內(nèi)（42.00m）測得2層地下水，各層地下水水位情況及類型參見下表： 淺層地下水位動態(tài)：工程場區(qū)潛水及承壓水天然動態(tài)類型屬滲入蒸發(fā)、逕流型，主要接受地下水地下水

14、側(cè)向逕流等方式補給，以地下水側(cè)向逕流及人工開采為主要排泄方式；其水位年動態(tài)變化規(guī)律一般為：9月份來年3月份水位較高，其他月份水位相對較低，其水位年變幅一般為13m。 歷史高水位調(diào)查：根據(jù)勘察單位掌握的地下水資料，擬建場區(qū)歷年（自1955年以來）最高地下水位約為自然地面下0.50m；擬建場區(qū)近35年最高地下水位標(biāo)高為36.70m。 建筑抗浮設(shè)計水位建議：根據(jù)目前勘察單位在擬建場區(qū)周邊掌握的地下水背景研究資料，按照目前的基礎(chǔ)埋深條件，經(jīng)分析計算，建議本工程建筑抗浮設(shè)計水位標(biāo)高按39.00m考慮。2022/8/820序號地下水類型地下水穩(wěn)定水位（承壓水測壓水頭）埋深（m）標(biāo)高（m）第1層潛水8.30

15、9.6031.0331.93第2層承壓水20.8022.9017.9019.62第20頁，共29頁。工程實例2-良鄉(xiāng)某項目 項目地下水控制難點：坑深10.9m13.0m，臨近小清河等水源，地下水水量豐富，采用井點降水水位下降較困難，且將極大的浪費地下水資源；基底附近圓礫、卵石層厚約56m，采用高壓旋噴樁成樁效果恐難以保證：附近工地采用高壓旋噴樁止水帷幕施工，基坑漏水嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了工程進度；5m厚圓礫、卵石層（D一般=2-4cm）三軸攪拌樁施工可鉆穿，根據(jù)以往經(jīng)驗應(yīng)較適合。2022/8/821附近工地輕型井點降水情況（水量極大）第21頁，共29頁。工程實例2-良鄉(xiāng)某項目2022/8/822樁錨

16、+三軸攪拌樁止水帷幕，坑內(nèi)設(shè)疏干井，坑外設(shè)回灌井和觀測井，坑深10.9m13.0m第22頁，共29頁。工程實例2-良鄉(xiāng)某項目2022/8/823 三軸攪拌樁止水帷幕采用套接一孔搭接施工，每幅施工長度0.9m，順利鉆透圓礫、卵石層；且為了達到更好的效果，圓礫、卵石層上下攪拌施工兩次； 現(xiàn)基坑最大開挖深度約8.5m，正在進行第二步錨索施工，水位位于第二步錨索附近； 目前坑內(nèi)降水井水位約在-9.0m，坑外約-8.0m（由于現(xiàn)場出水口配置原因，暫未進行大規(guī)模抽水）；取芯孔注水試驗顯示，2天時間水位下降約10cm； 帷幕止水初步效果顯示良好，等待基坑繼續(xù)下挖施工驗證最終效果。目前開挖情況水泥攪拌樁取芯試

17、驗第23頁，共29頁。工程實例3-北清路某項目2022/8/824 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件：層 號巖 性平均層厚（m）直剪(快剪)粘聚力Cq(kPa)內(nèi)摩擦角q(O)粘質(zhì)粉土素填土、砂質(zhì)粉土素填土1.4010*10*新近沉積，粉質(zhì)粘土粘質(zhì)粉土2.6035161新近沉積，粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土1.0032332新近沉積，泥炭質(zhì)粘土1.0025*6*粉質(zhì)粘土粘質(zhì)粉土6.0038121砂質(zhì)粉土粘質(zhì)粉土1.0021352粘土重粉質(zhì)粘土0.5025*6*粉質(zhì)粘土重粉質(zhì)粘土7.004112注：帶*為經(jīng)驗值。 層號穩(wěn)定水位地下水類型埋深（m）標(biāo)高（m）13.84.944.2745.17潛 水26.08.041.1

18、443.25層間水第24頁，共29頁。工程實例3-北清路某項目2022/8/825 基坑深7.7310.03m，地下水位較高，目前在進行止水帷幕和護坡樁的施工工作； 大部分地段采用樁錨+三軸攪拌樁止水帷幕，坑內(nèi)設(shè)疏干井，坑外設(shè)回灌井和觀測井。第25頁，共29頁。4 初步經(jīng)驗與探討 三軸攪拌樁設(shè)備大，對施工工作面要求大；高壓旋噴樁施工占地少； 高壓旋噴可應(yīng)用于卵礫石地層及基巖殘坡積層，但當(dāng)土層中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或有較多的有機質(zhì)以及地下水流速過大時，則需慎重使用或根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果來確定其適用性；另外施工中水泥漿流失（浪費）較多，會造成一定范圍的施工環(huán)境污染； 三軸攪拌樁施工現(xiàn)場挖有溝槽，泥漿更易處理；鉆進攪拌成孔，帷幕形狀較為固定，質(zhì)量更有保證；但三軸攪拌樁在卵石、基巖等地層中鉆進較困難，施工效果尚需驗證； 三軸攪拌樁樁徑一般是確定的（650mm或850mm）；高壓旋噴樁根據(jù)壓力大小樁徑可以隨意變化，最大可以達到1200mm，但形狀無法保證； 高壓旋噴樁是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管沉至預(yù)定的土層，在通過壓力把漿液噴射出來，高壓噴射破壞土體，并把漿液與土進行混合，最后形成固結(jié)體；三軸攪拌樁是使用鉆桿將水泥漿和土體攪拌均勻，且采用套打，相同水泥摻量的情況下，三軸攪拌樁固結(jié)體更加均勻、搭