《武汉枢纽江岸西编组站峰下线排水泵站地基加固及封水工程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉枢纽江岸西编组站峰下线排水泵站地基加固及封水工程（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六届全国地基处理学术讨论会暨第二届全国 基坑工 程学术讨论会论 文集 温州 WO O 武汉 枢纽江, , . 西 编 组站 峰下线排 水泵站 地 基加固及封水工程 柳 涛徐敬业 ( 铁道部第四勘测设计院第一勘测设计 研究处，武汉，4 3 0 0 6 3 ) 李华驹 ( 武汉 铁路工程二 公司 ，武汉，4 3 0 0 3 4 ) 提要本文介绍了 联合应用三重管高 压旋喷桩和压力注浆进行地基加固 和防水处理的成功实例。 文中 探讨了 高压旋喷桩和压力注浆用于地墓加固和防水处理的优劣， 对施工中的一些问题和现象进行了 分析。 木文对同 类工程，尤其是防水工程有一定的借鉴作用。 一工程概况 武汉枢纽
2、江岸西 编组站位于长江一级阶地， 与长江最近距离 1 .5 k m ， 大部分由 湖区回 填而成。峰下机走线于驼峰下斜穿 通过，其中 F D K O + 2 1 5 ,4 7 9 - - + 2 6 0 .5 7 9基坑开 挖垛度 6 - 8 m o 基坑采用厚 2 . 3 m的水泥土挡墙支护。 水泥土挡墙外边界 距线路中 心线 6 . 8 m .为 避免基坑发生管涌， 基坑底压力 注浆封水层顶面标高1 2 . 9 m , 底面标高9 m . 峰下线排水泵站位于 F D K 0 + 2 5 6 .5右侧， 外壁紧贴水泥土挡墙， 距驼峰区线路最近 1 2 m .泵站泵井内 径0 6 m ，外径0
3、 6 .7 m 。沉井法施工。 沉井刃角高 1 . 5 m ， 外径0 6 . 9 m , 最薄处厚 。 . 1 5 m,最厚处厚 0 . 3 5 m ,沉井设计深度s r r a R r v 9 . 1 m,底设计标高 1 4 .2 m o沉井分两节预制。1 9 9 9 年8 月6 日 开始掏土下沉， 下沉中出 现不均匀沉降。 当掏土至设计标高以 上 1 .7 m时，沉井自 动下沉， 沉 井内出现大量积水。此时正值长江汛期，水位高达 2 9 m ，为避免工程事故， 遂停止挖土，但沉井继续自 动下沉达 0 .9 m ,最终超沉 0 . 7 m ，不均匀沉降量达 0 . 2 m 。在判读勘探资料
4、的基础上，我们联合应用高 压旋喷桩和压力注浆对地荃进行加固和封水处理。处 理后的沉井于1 2 月2日 恢复挖土作业，1 2 月7日 至 设计标高。 处理前，掏土作业在泥泞中进行，一边挖土一边 排水，并出现沉井自 动下沉现象，而处理后，恢复掏 说 井 刃 . 井 径S l沈 并 权 井刃功 内径 1 片 祝阵砚侧A 图1 峰下线排水泵站平面位置图 土，沉井不再继续下沉且仅在挖至设计标高时轻微渗水，基本实现了 干燥开挖，加固及封 水效果理想。 表1 停止掏土后沉井自 动下沉观测记录 一 一 旦 一 期一一8 . 1 7 8 . 1 8 8 . 1 9 _ 8 .2 0 8 .2 4 8 .2 8
5、8 .3 0二 9 . 1 9 .3 9 . 1 0 2 3 . 5 2 8 0 2 3 . 7 8 9 2 2 . 6 2 5 22.62-0.00 3 沉标 ， 沉降 2 3 28 4 0 2 4 4 2 3 . 5 5 4 0 . 2 3 523.3390.2 15 2 2 ,9 1 9 0 . 1 5 5 2 3 . 1 7 4 0 . 1 6 5 2 2 .6 5 1 0 . 2 6 8 2 2 .8 3 7 0 . 3 3 7 2 2 . 6 2 7 0 . 0 2 4 2 2 . 8 4 0 - 0 . 0 0 3 2 2 . 8 3 4 0. 门 月 】 7 2 2 . 6 刀
6、 。 . 的2 2 2 .8 3 8 - 0 . 0 0 422 .830.00 1 二 场区地质条件 场区为长江一级阶地. 上部为淤泥质砂粘土、 粘土， 下部为粉砂层。各土层岩性为: 1 .杂 填土: 软塑， 粘土 夹 碎石、 碎 砖、 生活和 建 筑垃 圾. 厚1 . 1 - 1 .6 m ， 层底标高2 1 . 1 8 m ; 2 . 淤泥质粘土: 褐灰色， 流塑一 软塑， 夹腐植物， 有腐嗅味， 厚2 . 9 m ， 层底标高1 8 .2 6 m ; 3 .粘土: 褐黄色间 灰 褐色， 硬塑， 厚4 .9 5 m ， 层底标高1 3 .3 3 m ; 4 . 淤泥质砂粘土:软塑， 夹薄
7、层粉砂， 具微层理构造， 厚2 m ， 层底标高1 1 .3 3 m ; 5 . 粉砂: 灰褐色， 松散， 饱和， 局部夹薄层粘性土和腐植物，厚度大于l O m , 表 1 岩土物理力学性质指标统计表 含水 岩 土 名 称盈口 ( 1 6 ) 杂填土 淤泥质粘土4 1 . 7 粘土3 3 . 9 淤泥质砂粘土3 7 . 5 孔隙 比 e 渗透 系数 k ( m / d ) 直接快剪 粘聚力 亡吸 k泊7 内摩擦角 d( 0) 塑限耳 液限城 层序 1 7 . 9 0 5 3 9 0 . 1 0 . 0 7 0 . 5 0 . 9 9 0 . 4 4 0 . 5 3 1 6 . 2 3 2 1
8、4 3 . 8 4 . 2 9 . 9 2121.25， 扣OD 44 29l l0. l9l8 5粉砂 场区地下水分两层:上层为填土层上层滞水和粘性土孔隙潜水， 埋深 0 . 5 8 m ，下层为 淤泥质砂枯土及砂层含水层，具承压性，水量丰富，由大气降水补给并与长江互补。 三沉井不均匀下沉及自动下沉原因分析 沉井距驼峰区最近线路仅 1 2 m ，该线路为江岸西编组站主要调车机车行走线。机车 行走过程中不可避免地对沉井产生振动影响，使沉井产生振动附加荷载，因而应该说 2 “ 点 沉降相对大一些， 但事实却与之相反。 这是由 于: 1 ， 峰下线基坑侧。由于水泥土挡墙水泥水化水解过程中吸收水分而
9、使周围土体含水量 降低，因而使周围土体的力学性质得到一定程度的改善，其侧壁摩阻力增大; 2 其次沉井上部 4 .2 5 m土体为流一 软塑， 在振动作用下，能够更好地在土体自 重作用 下将沉井下沉形成的 孔隙 填充，从而对沉井壁的约束作用得到较大程度的发挥。 若取混凝土容重为2 4 K N I m 。 则沉井自 重W为: W = ( 3 .3 5 2 - 3 2 ) X3 . 1 4 X9 . 1 X2 4 = 1 , 5 0 7 . 4 k N 地 基 对 刃 脚 的 支 承 力 为 : 令 ( 3 .3 5 2- 3 2 ) X 3 .1 4 X 1 8 0 = 1 2 5 6 .2 k
10、N 沉 井外 土 体的 侧 摩阻 力为 : f , = 2 X 3 .3 5 X 3 . 1 4 X ( 1 .3 5 X 5 + 2 .9 X 5 + 4 ,0 6 X 1 5 ) = 1 ,7 2 8 .3 k N 因此， 如果沉井刃 脚处土体的支撑作用和沉井外土体的 侧摩阻力充分发挥，即 便不考 虑沉井内部土体对井壁的 侧摩阻力， 沉井也应不会自 动下沉，因 此， 沉井刃脚处土体的支 撑作用和沉井外土体的 侧摩阻 力并没有充分发挥， 我们认为是由于以下原因造成的: 1 . 为使沉井顺利下沉，刃脚外侧垂直、内侧倾斜、下薄上厚， 最薄处厚 0 . 1 5 m ,最厚 处厚 0 .3 5 m
11、，因而在刃脚下端形成较大的 应力集中。 再者， 沉井自 动下沉时，已 基本下沉 到位， 刃脚下硬塑状粘土层仅0 . 8 m左右. 对沉井已 经不能很好地起到持力层的作用: 2 . 为使沉井顺利下沉，沉井刃角外径略大于泵井外径。 对于上部处于软塑状态的杂填 土和流塑一 软塑状态的淤泥质粘土来说， 尽管能够在土体自 重的 作用下 将沉井下 沉形成的 孔隙填充。 但对沉井壁的约束作用不可能在短时间内 得到充分发挥;而对于处于硬塑状态 的 粘土来说， 很难在土体自 重作用下 将孔隙很好填充， 对沉井井壁的 约束作用更小。能 够一 ， 对 沉 井 井 壁 充 分 发 挥 约 束 作 用 只 有 沉 井
12、刃 脚 部 位1 .S m 高 度 范 围 内 的 沉 井 侧 壁 土 体 ;“ 3 .沉井距驼峰区最进线路仅 1 2 m ， 为江岸西编组站主要调车机车行走线，机车经常行 走。 机车行 走不可避免地对沉井产生振动影响， 使沉井产生振动附 加荷载。 沉井上部4 . 2 5 m 土体处于流塑 、 软塑状态，沉井刃脚下 0 . 8 m以 下为淤泥质砂粘土和粉砂， 这种附加荷载 进一步削弱了 土体对沉井侧壁的约束作用和刃脚支撑作用。 由 此可见: 沉井的自 动下沉是不可避免的。 并且只有当沉井自 重被沉井内、外土体的 约束 作 用 ( 即 侧壁 摩 擦 力 ) 和 沉 井 刃 脚 下 土 体的 支
13、撑作 用相 平 衡 时， 才 会 停 止 下 沉。 四 沉井地基加固和封水处理方案的选择 为避免继续开挖造成沉井再次自 动下沉及超沉加重，必须加固沉井刃脚下土体。鉴于 长江水位较高，且沉井超沉 0 . 7 m ，破坏了 沉井底部的隔水粘土层， 而地质条件本身又非 常 容易 发生管 涌( 附 近约2 0 0 m处 地下 通道施工 过程中，曾 经 发生 管涌. 淘空土体， 造成 立交桥发生严重不均匀沉降、 基坑壁严重扭曲 、基坑附近房屋破坏、 地下通道十多 年未能 开通的 惨痛教训 ) ， 必 须进行防 水处 理以 避免发生 管涌。 在确定地基加固和防水处理方案时，结合工程实践提出以 下三种方案:
14、 采用压力注 浆进行地基加固 和封水处理; 采用高压旋喷桩进行地基加固 和封水处理; 高压旋喷桩 和压力注浆联合应用分别进行 地基加固 和封水处理。 对以上方案经过多次比 选、论证后认为: L 采用压力注浆进行地基加固 和封水处理， 防 水效果固 然能够保证， 但用于地基加固， 不仅工作量大、费用高，而且要使加固 效果达到一定的 要求确是勉为其难， 这是由 于:要 防止恢复掏土时沉井自 动下沉就要提高刃脚下土体强度和沉井周围土体对沉井侧壁的摩阻 力， 前 者 要 靠 压 力 注 浆 充 填 或 挤 压 地基 土 的 孔 隙 和 裂隙、 改 变 土 体 结 构 而显 著 提 高 宽 度仅 若 为
15、 0 . 1 5 m的刃脚接触面上的土体强度，效果难以保证， 后者要通过以 上作用增强周围土 体对沉井的约束作用不仅需 要一定的厚度和深度， 而且到底能增加多少也难以 心中 有数: 2 加果采用高压旋喷桩进行地基加固和封水虽能满足地基加固的要求， 封水效果也易 保 证， 造价 也相 对低 于纯粹 采用压力 注浆， 但由 于 沉井 上部的 顶板在掏 土下 沉前已 浇注成 型， 而沉井下土体的 封水需在沉井内 作业， 采用高压旋喷桩封水就必须敲掉水泵顶板。另 外，由 于高压旋喷桩是在高压水流的作用下切割破碎土体并使之与水泥浆液混合而成. 影 响 桩径的因素 很多 ( 如水压差异 等) 。 如果施工
16、中由 于某种原因影响 桩径或由 于 桩位误差使 桩间搭接不好而出 现 “ 脱扣” 现象，则封水效果就不能 得到保证; 3 . 高压旋喷桩和压力注浆联合应用进行地基加固和封水。沉井刃脚下地基采用高压旋 喷桩进行加固处理是在普通地质钻机引孔后。 利用高 压旋喷钻机把带有喷嘴的注浆管钻进 士体，使土粒从土体剥落下来，一部分随浆液冒出地面，一部分与浆液混合并技一定的浆 土比 例和质量大小有规律地重新排列、凝固。 从而形成强度较高、渗透性很低的固结体， 对刃脚部分的土体进行托换而达到加固目 的，并对来自 沉井侧面的 地下水进行封堵， 又能 防止压力注浆施工中浆液过度扩散。 施工过 程中所冒出 的浆体可以回灌沉井，经过沉淀、 固结之后形成强度较高的 覆盖 层， 不仅能 够减少 甚至避免) 压力注浆过程中出现冒 浆现 象， 又能为之提供有利的工作环境。 压力注浆封水是在沉井内 部封堵具有承压性质的下层 地下水，并使沉井与沉井下土体及沉井刃脚下高压旋喷桩体形成一个封闭 整体， 从而在地 下水作用下产生向 上的浮力， 具有地基加固的 异曲同工之妙。 另外， 压力注浆
