CN105484269A - 爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,包括:第一步、确定施工现场地质情况;第二步、挖除岩石表面上覆土体,对已产生的墙体裂缝进行注浆处理;第三步、控制爆破开挖基坑深度以上的岩石;第四步、采用注双组份聚氨酯高聚物材料与高压旋喷成桩相结合的方法裂缝封堵;第五步、优化爆破参数;第六步、继续下一单元爆破区爆破,直至该层爆破区爆破完成;待该层爆破施工完毕后,进行下一层爆破区的施工。本发明能够有效封堵围护结构裂缝,封闭基坑外侧地下水渗透路径,并逐步优化爆破参数,降低爆破施工对围护结构安全的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑、水利、交通、环境等地下工程领域中的施工技术,具体地,涉及一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法。
背景技术
全国各大城市正在大规模开展地下空间的开发利用。这些地下空间构筑物需要通过基坑开挖来建造,基坑开挖时通常采用地下连续墙等围护结构作为挡土与挡水结构。由于各工程所处的地质条件和周围环境不同,因此基坑开挖的方法及其对围护结构产生的影响也不同。基坑开挖施工工艺已在我国天然沉积砂性土、粘性土等软土地层中得到了广泛应用。但在我国华南地区,一般在厚度不太大的砂性土层下面存在石灰岩、花岗岩等微风化岩层。在这种上软下硬地层中,开挖基坑通常要采用爆破的方法破碎岩体,爆破产生的冲击波会使围护结构产生裂缝等缺陷,导致地下水沿裂缝渗入基坑,产生基底涌水,坑外上层砂土流失等基坑事故,无法保证基坑安全施工。
经对现有技术文献的检索发现,中国专利号为20121001119.X,专利公开号为:102535518A,专利名称为:一种地下连续墙大裂缝的封堵方法,该专利自述为:“对于基坑开挖阶段暴露的地下连续墙搭接缝缺陷,首先采取常规应急封堵措施,然后在该缺陷处外侧紧贴地下连续墙施工混凝土柱体,最后对混凝土柱体和地下连续墙接触位置两侧的土体加固。”该专利所述的常规应急封堵措施主要是双快水泥浆抹面、外包焊接加固、基坑外侧高压旋喷和注浆施工。所述双快水泥浆抹面和外包焊接加固的方法并不能从根本上解决围护结构渗漏问题,在多次爆破冲击波的影响下,处理过的裂缝易发生二次开裂渗漏。而在上软下硬地层中,所述的旋喷施工只能应用于上部软土层,在下部硬岩层中难以施工。所述的注浆方法通常采用水泥浆与水玻璃浆液作为注浆浆液,这种浆液凝固时间较短、流动性差、颗粒较大,浆液在凝固前流动的范围较小,不易注入岩层裂缝,因此难以实现裂缝封堵。同时,该专利在缺陷处外侧紧贴地下连续墙施工混凝土柱体的方法并不适用于爆破条件下基坑围护结构的渗漏防治,原因是混凝土柱体紧贴地下连续墙,施工难度大,工程量大,易对地下连续墙造成破坏,而且混凝土柱体和地下连续墙的结合部位也易在爆破冲击波的影响下发生破坏。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,该方法克服了现有技术中存在的爆破条件下封堵效果不明显、易发生二次渗漏等缺点和不足,实现爆破条件下基坑围护结构渗漏的有效防治。
为实现以上目的,本发明提供一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,所述施工方法包括如下步骤:
第一步、根据施工现场地质情况,挖除岩石表面上覆土体,对已产生的墙体裂缝进行注浆处理:
(1)清理裂缝处的泥土和松散的混凝土脆化层;
(2)在裂缝部位两侧交叉倾斜钻孔,裂缝两侧钻孔在同一水平高度,钻孔水平倾向裂缝方向,孔深根据地下连续墙厚度确定;
(3)在钻孔内布设注浆止水针头,开始注单组份高聚物浆液,至浆液从施工缝中流出时停止,换下一个注浆止水针头处开始注浆,直至完成所有注浆止水针头的注浆;
(4)待单组份高聚物浆液初凝后检查可视墙体裂缝是否渗水,如果发现裂缝存在渗水现象,则需要再次在所有设置注浆止水针头处进行补灌,直至该部位不出现渗漏水;
(5)待注浆工作完成后,清除裂缝表面,并在裂缝部位涂抹水泥浆;
第二步、控制爆破开挖基坑深度以上的岩石:
(1)测定基准线:平整场地,清除地面障碍物;在基坑平面设计图上绘制基准线,确定基准线控制点坐标,利用全站仪的坐标外放功能在基坑内实地放样,布设基准线平面与高层控制点,在基准线各控制点之间拉直绳索,沿绳索抛洒石灰粉绘制基准线;
(2)切割破碎岩体,施工保护区:切割机沿基准线切割岩体,破碎保护区岩石,清理碎石,继续下一段切割破岩工作,直至在基坑内侧完成围绕围护结构一周的保护区;
(3)划分单元爆破区:保护区内的基坑为一层爆破区,将一层爆破区划分为多个单元爆破区,单元爆破区的规模和形状根据基坑施工方案确定,并根据爆破顺序排序;
(4)钻孔装药:选用硬质合金钻头在一个单元爆破区内钻孔至设计深度,钻孔结束后装药,爆破为浅孔松动爆破;
(5)启动爆破,爆破完成后清理碎石;
第三步、采用注双组份聚氨酯高聚物材料与高压旋喷成桩相结合的方法裂缝封堵:
(1)对因爆破产生的裂缝进行注浆处理;
(2)在基坑外侧,上部软土层采用高压旋喷成桩贴近围护结构形成止水帷幕,下部硬岩层采用双组份高聚物注浆技术填堵缝隙;
第四步、优化爆破参数:
(1)减小爆破孔装药量;
(2)若爆破造成的飞石粒径d≥10cm或飞石总质量大于单次岩石爆破总质量的5%,则需在爆破区侧壁竖向增加一层炮被;
第五步、继续下一单元爆破区爆破,直至该层爆破区爆破完成;待该层爆破施工完毕后,进行下一层爆破区的施工。
上述第一步中:
优选地,所述的地质分层情况包括:岩石的标准无侧限抗压强度分布值、岩石的分化程度、土层分布和各土层渗透系数。
优选地,所述(2)中,钻孔距裂缝均为50~60mm,裂缝单侧钻孔间距为0.4~0.5m,钻孔直径15~20mm,钻孔水平倾向裂缝方向,与围护结构侧壁呈45°;
优选地,所述(3)中,注浆压力1MPa;单组份高聚物浆液为单组份水溶性聚氨酯高聚物注浆材料,高聚物注浆材料由主剂和助剂两部分组成,其中:主剂为70%环氧丙烷和20%二苯基甲烷异氰酸酯,助剂为8%双二甲氨基乙基醚和2%磷酸;使用时主剂与助剂质量百分比1:1混合;环氧丙烷酸度为30~40KOH/g,即中和每克环氧丙烷需30~40mgKOH;
优选地,所述(5)中,水泥浆水灰质量配比为1:2.5。
上述第二步中:
优选地,所述(1)中,所述的基准线为基坑爆破施工区域边界线,基准线内为爆破区,基准线与围护结构边界之间为保护区,基准线距基坑围护结构内侧边界2~3m,环绕基坑爆破区一圈闭合。
优选地,所述(3)中,所述的单元爆破区为基本爆破单元,每次爆破均需进行围护结构的检测和堵漏。
优选地,所述(3)中,所述的爆破顺序根据基坑施工方案确定,其与基坑施工顺序一致。
优选地,所述(4)中,所述的单位体积岩石炸药消耗量q根据所爆破岩层情况确定:
微风化坚硬大块结晶岩石与岩浆岩:q取值0.7~0.8kg/m3;
中等风化的块状结晶岩,变质岩或大块体少裂隙的沉积岩:q取值0.4~0.6kg/m3;
坚固的半岩性岩石、砂岩、粘土页岩、凝灰岩、强或中等裂隙的成层的岩浆岩:q取值0.3~0.4kg/m3;
半岩性岩石、软质石灰岩、胶结弱的砂岩及泥灰岩,裂隙很发育的较坚固的岩石:q取值0.2~0.3kg/m3。
优选地,所述(4)中,所述的爆破孔装药量Q根据以下公式确定:
Q=qd2H
其中:q为单位体积岩石炸药消耗量,d为爆破孔间距,H为爆破孔深。
所述(4)中,所述的硬质合金钻头可以采用直径46~76mm的硬质合金钻头。
上述第三步中:
优选地,所述(2)包括如下步骤:
1)清理地表,在地下连续墙外侧地表与渗漏处对应处标记钻孔位置,钻孔距围护结构2~3m,钻孔中心间距1~2m;
2)钻孔及冲洗:采用小孔径回转式岩芯钻机在上述标记的钻孔位置钻孔至注浆设计深度,边钻边下套管;在套管与钻孔之间的缝隙中注入水泥浆;注水冲洗套管,回水澄清10min后停止冲洗;
3)提升套管注浆:沿套管下注浆塞和注浆管至钻孔底部,将套管提升2~3m,设置注浆压力,灌注双组份聚氨酯高聚物注浆,注浆速率1.5~3L/min,边注浆边提升,提升速率80mm/min,当注浆速率小于0.5L/min时,停止注浆,再将套管提升2~3m,开始注浆,循环此过程直至完成岩层部分钻孔内注浆;
4)拔出套管,在原钻孔处换用直径为150~200mm钻头钻孔至岩层,入岩深度0.5m,钻杆兼作旋喷管;
5)开始旋喷:根据旋喷参数旋喷水玻璃与水泥混合浆液,在钻孔底部旋喷1min后,自动提升旋喷管至地表下0.5m;
6)清理地表残余浆液,2h后进行下一个钻孔注浆和旋喷施工,直至封堵完毕。
更优选地,步骤2)中,所述的注浆设计深度为围护结构入岩深度以下5m~7m之间,且岩层裂隙发育程度越高注浆设计深度越深。
更优选地,步骤2)中,所述的在套管与钻孔之间的缝隙中注入水泥浆水灰质量配比为1:1.25。
更优选地,步骤3)中,所述的双组份聚氨酯高聚物注浆由甲、乙两种组分组成,甲组分与乙组分的体积比为1:1.2;其中:
甲组分包括聚氧化丙烯三元醇、氢醌一二(β一羟乙基)醚(HQEE)、溴化环氧树脂和三乙烯二胺,其质量百分比为70%:15%:10%:5%;
乙组分包含聚环氧丙烯二元醇、二苯基甲烷异氰酸酯和磷酸,其质量百分比为75%:24%:1%。
更优选地,步骤3)中,所述的注浆压力P采用如下公式确定:
P=aP0+nh
其中:a为安全系数,P0为岩层地表段允许注浆压力,n为入岩深度增加1m时增加的压力,h为注浆深度;
a、P0和n的确定方法如下:
具有陡倾裂隙及低透水性的坚固大块结晶岩石与岩浆岩:a取值0.9,P0取值0.3~0.5MPa,n取值0.2~0.5MPa/m,P取值4~6MPa;
中等风化的块状结晶岩,变质岩或大块体少裂隙的沉积岩:a取值0.8~0.9,P0取值0.2~0.3MPa,n取值0.1~0.2MPa/m,P取值1.5~4.0MPa;
坚固的半岩性岩石、砂岩、粘土页岩、凝灰岩、强或中等裂隙的成层的岩浆岩:a取值0.7~0.8,P0取值0.15~0.2MPa,n取值0.05~0.1MPa/m,P取值0.5~1.5MPa;
半岩性岩石、软质石灰岩、胶结弱的砂岩及泥灰岩,裂隙很发育的较坚固的岩石:a取值0.6~0.7,P0取值0.05~0.15MPa,n取值0.025~0.05MPa/m,P取值0.25~0.5MPa。
更优选地,步骤5)中,所述的旋喷参数包括:
旋转速度为15r/min,提升速度为100mm/min,空气压力0.7MPa,空气流量6m3/min,水玻璃压力3.6-7.8MPa,水玻璃流量18-26.5L/min,水泥浆压力10-15MPa,水泥浆流量80-98L/min。
更优选地,步骤5)中,所述的水玻璃与水泥混合浆液水灰比为1:1。
上述第四步中:
优选地,所述(1)中,所述的爆破孔装药量根据围护结构产生的裂缝大小适当减少;爆破孔装药量的确定方法如下:
裂缝长度≥3m,宽度≥5mm,单位体积岩石炸药消耗量降低30%,堵塞长度增加0.6m,孔距增大20%;
裂缝长度1.5~3m,宽度3~5mm,单位体积岩石炸药消耗量降低20%,堵塞长度增加0.4m,孔距增大15%;
裂缝长度<1.5m,宽度<3mm,单位体积岩石炸药消耗量降低10%,堵塞长度增加0.2m,孔距增大10%。
优选地,所述(2)中,所述的飞石粒径d为与飞石相同质量相同材料的球体的直径,其计算方法为m为飞石的质量(kg),ρ为飞石的密度(kg/m3)。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明针对爆破条件下基坑围护结构渗漏问题,提出了一种适用于爆破条件下围护结构渗漏防治的施工方法,有效封堵围护结构裂缝,封闭基坑外侧地下水渗透路径,并逐步优化爆破参数,降低爆破施工对围护结构安全的影响。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明一实施例基坑控制爆破施工爆破孔布置示意图;
图2为本发明一实施例的高聚物浆液灌缝处理围护结构裂缝示意图;
图3为本发明一实施例的爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法示意图,其中(a)为基坑外岩层高聚物注浆示意图,(b)为基坑外上部土层旋喷注浆示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
广东省广州市花都区地拟建一处地铁站,车站外包总长259.7m,车站建筑层数为地下2层,车站顶板面埋深2.55m,车站中心轨面埋深14.33m,车站中心底板埋深15.81m;施工基坑长98m,宽45m,深30m。
本实施例提供一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,所述施工方法的具体施工步骤如下:
步骤一、确定施工现场地质情况;
查阅地质勘查报告,确定待施工区域内岩面的埋深为8~20m,微风化石灰岩层的无侧限抗压强度的分布值在60~80MPa之间。
本实施例中,土层由上至下依次为:上人工填土层<1>,冲洪积成因的粉细砂<3-1>、中粗砂<3-2>、砾砂<3-3>、可塑粉质粘土<4N-2>、硬塑粉质粘土<4N-3>,灰岩或碳质灰岩残积成因的流-软塑粉质粘土<5c-1A>、可塑粉质粘土<5c-1B>、硬塑粉质粘土<5c-2>。下伏基岩为石炭系石蹬子组灰岩和测水组泥质粉砂岩、炭质灰岩等,在勘察揭露的深度内,按照风化程度有全风化岩带、强风化岩带、中风化岩带和微分化岩带。
步骤二、控制爆破
如图1所示,具体步骤如下:
(1)测定基准线
在基坑中间位置架设全站仪,基准线顶点为四个主要控制点,测定主要控制点坐标,基准线每个边界每隔4m测定并标注一个次级基准点,在基准点之间利用绳索取直,沿绳索抛洒石灰粉绘制基准线,基准线距地下连续墙的距离为2m;
(2)沿基准线切割岩石,每切割10m,利用开岩机逐步破碎岩石,挖掘机将破碎岩石清理出基坑,重复切割清理岩石工作,施工完成后,基坑保护区宽3m、深3m;
(3)按照图1所示划分单元爆破区,从1~8号爆破区依次钻孔爆破,使用直径76mm硬质合金岩芯钻头,钻孔深度为3.2m,钻孔结束后开始装药;根据设计装药量和钻孔深度,将加工好的药包和引线绑在竹竿上并将其下伸至钻孔孔底,完成单孔装药,待全部钻孔装药完毕后,检查每个孔的装药和引线;检查无误后,准备起爆;做好爆破前准备工作,对爆区顶面覆盖爆被,以防止个别飞石泥浆造成周围保护物的损害;设置安全警戒线,人员全部撤至安全地点;用起爆器将所有引线连接,由爆破工程师启动爆破;待该区爆破施工完毕后,清理碎石,架设支撑。
本实施例中,爆破选用的参数如下:炮孔直径50mm,孔深3.3m,爆破孔间距1.6m,采用2号岩石乳化炸药,堵塞长度为1.2m,不耦合系数为1.6,单位体积岩石炸药消耗量为0.4kg/m3,单孔装药量为3.4kg;
步骤三,填堵裂缝,基坑外侧采用高压旋喷技术和双组份聚氨酯高聚物材料注浆技术堵漏,具体的:
对地下连续墙裂缝部位进行基面清理;剔除泥土和松散的混凝土脆化层,用水冲洗剔除部位侧壁;在裂缝部位两侧交叉钻孔,如附图2所示,孔深60mm,在孔内布设注浆针头,注浆压力为1MPa;依次对每个注浆针头注入单组份高聚物浆液;观察注浆压力直至浆液从裂缝中流出并膨胀时结束,检查漏水部位,化学注浆堵漏直至裂隙部位不再出现渗漏水;注浆工作完成1~2小时后,清除裂隙表面泥浆。
本实施例中,在基坑外侧,施作高压旋喷止水帷幕和高聚物注浆相结合,如附图3(a)和附图3(b)所示。具体的:
1)在围护结构渗水处外侧标记钻孔位置,钻孔距围护结构2m处,钻孔中心间距1.5m,清理地表,平整场地;
2)钻孔及冲洗
利用孔径50mm回转式岩芯钻机钻孔至注浆设计深度,套管跟进至设计深度,向套管与钻孔之间缝隙中注水泥浆,注水冲洗套管,回水澄清10min后停止冲洗;
3)提升套管2m,放下注浆塞和注浆管至钻孔底部,设置注浆压力为3Mpa,注浆速率2L/min,灌注双组份聚氨酯高聚物浆液并缓慢提升注浆管至套管底部,提升速率80mm/min,当注浆量达到800L时,注浆速率小于0.5L/min,停止注浆,再将套管提升2~3m,开始注浆,循环此过程直至钻孔在岩层部分完成注浆;
(4)拔出套管,在原钻孔处换用150mm直径钻头钻孔至岩层,入岩深度0.5m,钻杆兼作旋喷管;
(5)开始旋喷
设定旋喷参数后开始旋喷水玻璃与水泥混合浆液,在钻孔底部旋喷1min后,自动提升旋喷管至地表下0.5m,停止旋喷;
(6)清理地表残余浆液,2h后进行下一个钻孔注浆和旋喷施工,直至封堵完毕。
本实施例中,所述单组份高聚物浆液为单组份水溶性聚氨酯高聚物注浆材料,高聚物注浆材料由主剂和助剂两部分组成,其中:主剂为70%环氧丙烷和20%二苯基甲烷异氰酸酯,助剂为8%双二甲氨基乙基醚和2%磷酸;使用时主剂与助剂质量百分比1:1混合;环氧丙烷酸度为40KOH/g,即中和每克环氧丙烷需40mgKOH;
本实施例中,所述的双组份聚氨酯高聚物注浆由甲、乙两种组分组成,甲组分与乙组分的体积比为1:1.2;其中:
甲组分包括聚氧化丙烯三元醇、氢醌一二(β一羟乙基)醚(HQEE)、溴化环氧树脂和三乙烯二胺,其质量百分比为70%:15%:10%:5%;
乙组分包含聚环氧丙烯二元醇、二苯基甲烷异氰酸酯和磷酸,其质量百分比为75%:24%:1%
本实施例中,所述的套管与钻孔间隙填充的水泥浆水灰质量配比为1:1.25,水泥浆拌制采用32.5级普通硅酸盐水泥;
本实施例中,所述的水玻璃与水泥混合浆液水灰比为1:1,其中:水玻璃的浓度为17°Be,水泥为32.5普通硅酸盐水泥。
本实施例中,所述的旋喷参数为:喷嘴孔径为2mm,喷嘴个数为2个,旋转速度为15r/min,提升速度为100mm/min,空气压力0.7MPa,空气流量6m3/min,水玻璃压力3.6-7.8MPa,水玻璃流量18-26.5L/min,水泥浆压力10-15MPa,水泥浆流量80-98L/min;
步骤四:优化爆破参数
爆破产生的裂缝长2m,宽度为4mm,优化后的爆破参数为:单位体积岩石炸药消耗量降为0.32kg/m3,孔距增大为1.84m,堵塞长度增加为1.6m单孔装药量为3.58kg。
步骤五,继续下一单元爆破区爆破,至该层爆破区爆破完成;待该层爆破施工完毕后,进行下一层爆破区的施工,直到基坑开挖至30m处;优化爆破参数后,基坑围护结构在爆破过程中没有再出现裂缝,防治效果明显。
本发明所述施工方法很好的克服了传统施工方法在爆破条件下裂缝封堵不紧密、止水效果差、已发生二次渗漏的缺点,快速有效防治爆破条件下基坑围护结构渗漏问题,效果明显,止水快。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,所述施工方法包括如下步骤:
第一步、根据施工现场地质情况,挖除岩石表面上覆土体,对已产生的墙体裂缝进行注浆处理:
(1)清理裂缝处的泥土和松散的混凝土脆化层;
(2)在裂缝部位两侧交叉倾斜钻孔,裂缝两侧钻孔在同一水平高度,钻孔水平倾向裂缝方向,孔深根据地下连续墙厚度确定;
(3)在钻孔内布设注浆止水针头,开始注单组份高聚物浆液,至浆液从施工缝中流出时停止,换下一个注浆止水针头处开始注浆,直至完成所有注浆止水针头的注浆;
(4)待单组份高聚物浆液初凝后检查可视墙体裂缝是否渗水,如果发现裂缝存在渗水现象,则需要再次在所有设置注浆止水针头处进行补灌,直至该部位不出现渗漏水;
(5)待注浆工作完成后,清除裂缝表面,并在裂缝部位涂抹水泥浆;
第二步、控制爆破开挖基坑深度以上的岩石:
(1)测定基准线:平整场地,清除地面障碍物;在基坑平面设计图上绘制基准线,确定基准线控制点坐标,利用全站仪的坐标外放功能在基坑内实地放样,布设基准线平面与高层控制点,在基准线各控制点之间拉直绳索,沿绳索抛洒石灰粉绘制基准线;
(2)切割破碎岩体,施工保护区:切割机沿基准线切割岩体,破碎保护区岩石,清理碎石,继续下一段切割破岩工作,直至在基坑内侧完成围绕围护结构一周的保护区;
(3)划分单元爆破区:保护区内的基坑为一层爆破区,将一层爆破区划分为多个单元爆破区,单元爆破区的规模和形状根据基坑施工方案确定,并根据爆破顺序排序;
(4)钻孔装药:选用硬质合金钻头在一个单元爆破区内钻孔至设计深度,钻孔结束后装药,爆破为浅孔松动爆破;
(5)启动爆破,爆破完成后清理碎石;
第三步、采用注双组份聚氨酯高聚物材料与高压旋喷成桩相结合的方法裂缝封堵:
(1)对因爆破产生的裂缝进行注浆处理;
(2)在基坑外侧,上部软土层采用高压旋喷成桩贴近围护结构形成止水帷幕,下部硬岩层采用双组份高聚物注浆技术填堵缝隙;
第四步、优化爆破参数:
(1)减小爆破孔装药量;
(2)若爆破造成的飞石粒径d≥10cm或飞石总质量大于单次岩石爆破总质量的5%,则需在爆破区侧壁竖向增加一层炮被;
第五步、继续下一单元爆破区爆破,直至该层爆破区爆破完成;待该层爆破施工完毕后,进行下一层爆破区的施工。
2.根据权利要求1所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,第一步中:
所述(2)中,钻孔距裂缝均为50~60mm,裂缝单侧钻孔间距为0.4~0.5m,钻孔直径15~20mm,钻孔水平倾向裂缝方向,与围护结构侧壁呈45°;
所述(3)中,注浆压力1MPa;单组份高聚物浆液为单组份水溶性聚氨酯高聚物注浆材料,高聚物注浆材料由主剂和助剂两部分组成,其中:主剂为70%环氧丙烷和20%二苯基甲烷异氰酸酯,助剂为8%双二甲氨基乙基醚和2%磷酸;使用时主剂与助剂质量百分比1:1混合;环氧丙烷酸度为30~40KOH/g,即中和每克环氧丙烷需30~40mgKOH;
所述(5)中,水泥浆水灰质量配比为1:2.5。
3.根据权利要求1所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,第二步中:
所述(1)中,基准线为基坑爆破施工区域边界线,基准线内为爆破区,基准线与围护结构边界之间为保护区,基准线距基坑围护结构内侧边界2~3m,环绕基坑爆破区一圈闭合;
所述(2)中,切割机沿基准线切割岩体,单次切割深度1m,沿基准线每切割10m,破碎保护区岩石,清理碎石,继续下一段切割破岩工作,直至在基坑内侧完成深3m、宽2~3m、围绕围护结构一周的保护区。
4.根据权利要求1所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,第二步中:
所述(3)中,单元爆破区为基本爆破单元,每次爆破均需进行围护结构的检测和堵漏;所述的爆破顺序根据基坑施工方案确定,其与基坑施工顺序一致;
所述(4)中,钻孔结束2小时后装药,炸药选用2号卷型乳化炸药,爆破为浅孔松动爆破,中硬岩层爆破参数为:炮孔直径50mm,孔深3.3m,孔距1.6m;堵塞长度为1.2m,单位体积岩石炸药消耗量为q,单孔装药量为Q,不耦合系数为1.6;
所述(5)中,在爆破区域覆盖炮被,采用毫秒微差雷管分段起爆,爆破微差时间100~200ms。
5.根据权利要求1所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,第二步中:
所述(4)中,单位体积岩石炸药消耗量q根据所爆破岩层情况确定:
微风化坚硬大块结晶岩石与岩浆岩:q取值0.7~0.8kg/m3;
中等风化的块状结晶岩,变质岩或大块体少裂隙的沉积岩:q取值0.4~0.6kg/m3;
坚固的半岩性岩石、砂岩、粘土页岩、凝灰岩、强或中等裂隙的成层的岩浆岩:q取值0.3~0.4kg/m3;
半岩性岩石、软质石灰岩、胶结弱的砂岩及泥灰岩,裂隙很发育的坚固的岩石:q取值0.2~0.3kg/m3;
爆破孔装药量Q根据以下公式确定:
Q=qd2H
其中:q为单位体积岩石炸药消耗量,d为爆破孔间距,H为爆破孔深。
6.根据权利要求1所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,第三步中,所述(2),包括如下步骤:
1)清理地表,在地下连续墙外侧地表与渗漏处对应处标记钻孔位置,钻孔距围护结构2~3m,钻孔中心间距1~2m;
2)钻孔及冲洗:采用小孔径回转式岩芯钻机在上述标记的钻孔位置钻孔至注浆设计深度,边钻边下套管;在套管与钻孔之间的缝隙中注入水泥浆;注水冲洗套管,回水澄清后停止冲洗;
3)提升套管注浆:沿套管下注浆塞和注浆管至钻孔底部,将套管提升2~3m,设置注浆压力,灌注双组份聚氨酯高聚物注浆,注浆速率1~2L/min,边注浆边提升,提升速率80mm/min,当注浆速率小于1L/min时,停止注浆,再将套管提升2~3m,开始注浆,循环此过程直至完成岩层部分钻孔内注浆;
4)拔出套管,在原钻孔处换用直径为150~200mm钻头钻孔至岩层,入岩深度0.5m,钻杆兼作旋喷管;
5)开始旋喷:根据旋喷参数旋喷水玻璃与水泥混合浆液,在钻孔底部旋喷1min后,自动提升旋喷管至地表下0.5m;
6)清理地表残余浆液,2h后进行下一个钻孔注浆和旋喷施工,直至封堵完毕。
7.根据权利要求6所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,步骤2)中:
所述的注浆设计深度为围护结构入岩深度以下5m~7m之间,且岩层裂隙发育程度越高注浆设计深度越深;
所述的在套管与钻孔之间的缝隙中注入水泥浆水灰质量配比为1:1.25。
8.根据权利要求6所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,步骤3)中:
所述的双组份聚氨酯高聚物注浆由甲、乙两种组分组成,甲组分与乙组分的体积比为1:1.2;其中:甲组分包括聚氧化丙烯三元醇、氢醌一二(β一羟乙基)醚(HQEE)、溴化环氧树脂和三乙烯二胺,其质量百分比为70%:15%:10%:5%;乙组分包含聚环氧丙烯二元醇、二苯基甲烷异氰酸酯和磷酸,其质量百分比为75%:24%:1%;
所述的注浆压力P采用如下公式确定:
P=aP0+nh
其中:a为安全系数,P0为岩层地表段允许注浆压力,n为入岩深度增加1m时增加的压力,h为注浆深度;a、P0和n的确定方法如下:
具有陡倾裂隙及低透水性的坚固大块结晶岩石与岩浆岩:a取值0.9,P0取值0.3~0.5MPa,n取值0.2~0.5MPa/m,P取值4~6MPa;
中等风化的块状结晶岩,变质岩或大块体少裂隙的沉积岩:a取值0.8~0.9,P0取值0.2~0.3MPa,n取值0.1~0.2MPa/m,P取值1.5~4.0MPa;
坚固的半岩性岩石、砂岩、粘土页岩、凝灰岩、强或中等裂隙的成层的岩浆岩:a取值0.7~0.8,P0取值0.15~0.2MPa,n取值0.05~0.1MPa/m,P取值0.5~1.5MPa;
半岩性岩石、软质石灰岩、胶结弱的砂岩及泥灰岩,裂隙很发育的较坚固的岩石:a取值0.6~0.7,P0取值0.05~0.15MPa,n取值0.025~0.05MPa/m,P取值0.25~0.5MPa。
9.根据权利要求6所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,步骤5)中:
所述的旋喷参数包括:旋转速度为15r/min,提升速度为100mm/min,空气压力0.7MPa,空气流量6m3/min,水玻璃压力3.6-7.8MPa,水玻璃流量18-26.5L/min,水泥浆压力10-15MPa,水泥浆流量80-98L/min;
所述的水玻璃与水泥混合浆液水灰比为1:1。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种爆破条件下基坑围护结构渗漏防治施工方法,其特征在于,第四步中:
所述(1)中,爆破孔装药量根据围护结构产生的裂缝大小适当减少;爆破孔装药量的确定方法如下:
裂缝长度≥3m,宽度≥5mm,单位体积岩石炸药消耗量降低30%,堵塞长度增加0.6m,孔距增大20%;
裂缝长度1.5~3m,宽度3~5mm,单位体积岩石炸药消耗量降低20%,堵塞长度增加0.4m,孔距增大15%;
裂缝长度<1.5m,宽度<3mm,单位体积岩石炸药消耗量降低10%,堵塞长度增加0.2m,孔距增大10%。
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