CN107587512A - 一种岩溶和/或裂隙发育地层下基坑围护结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩溶和/或裂隙发育地层下基坑围护结构的施工方法，属于轨道交通施工领域领域。本发明公开的基坑围护结构的施工方法主要包括超前钻探、分区钻探、分区注浆、溶洞处理、裂隙处理等施工方式。通过本发明公开的方法施工，基坑围护桩施工时不易发生护臂泥浆突然流失及孔壁失稳坍塌事故，基坑开挖过程中的基坑稳定性好，从而保障了轨道交通运营期间主体结构的安全性。本发明公开的基坑围护结构的施工方法施工容易、成本较低、效率较高、组织便利、工序合理、安全可靠，应用范围较广。

Description

一种岩溶和/或裂隙发育地层下基坑围护结构的施工方法

技术领域

本发明属于轨道交通施工领域，具体涉及一种围护结构的施工方法，尤其涉及一种岩溶和/或裂隙发育地层下基坑围护结构的施工方法。

背景技术

根据以往工程实例，盾构井地层中溶洞、裂隙发育较强烈时，可在短时间内诱发地面塌陷，对地基的均匀性和稳定性产生不良影响，且溶洞充填物工程性质差，盾构井原始地基承载力低。盾构井在岩溶地层施工不仅要保证施工本身的安全，而且还要考虑施工中可能发生的地面沉降引起的工程周边地面建筑物开裂等难以避免的风险对城市运作、周边居民生活的影响；此外，还应规避岩溶/裂隙对地铁运营安全的的影响等风险。目前，国内外对城市地铁施工中盾构井围护结构在强烈岩溶/裂隙发育区的施工实例较少，尚无成熟的技术经验可循。

因此，需要探索行之有效的岩溶/裂隙发育地层地铁盾构井围护结构的施工方法。

发明内容

为此，本发明提供一种岩溶和/或裂隙发育地层下基坑围护结构的施工方法。本发明公开的施工方法可以确保基坑围护桩施工时不发生护臂泥浆突然流失及孔壁失稳坍塌事故，确保基坑开挖过程中的基坑稳定性，保障轨道交通运营期间主体结构的安全性。

本发所采用的技术方案：

本发明提供一种基坑围护结构的施工方法，所述基坑围护结构是在岩溶和/或裂隙发育地层下，主要包括下述施工方式：

a)超前钻探；

b)分区钻探；

c)分区注浆；

d)溶洞处理；

e)裂隙处理；

所述超前钻探指在围护桩施工前和/或土方开挖前进行超前钻探；

所述分区钻探指围护桩和/或基坑范围内分区钻探；

所述分区注浆指在围护桩施工范围内和/或基坑范围内和/或溶洞范围内分区注浆；

所述溶洞处理指在围护结构施工前对施工范围内溶洞进行溶洞处理；

所述裂隙处理指对围护桩和/或基坑施工范围内岩层中存在的裂隙进行裂隙处理。

在一种实施方式中，所述超前钻探在围护桩施工前进行，采用逐桩超前钻；所述超前钻探在土方开挖前进行，基坑范围内采用矩阵式超前探孔。

基坑范围内优选4m×4m矩阵式超前探孔。

在一种实施方式中，所述围护桩分区钻探为围护桩超前钻探，采用逐桩布置超前探孔；所述基坑范围内分区钻探采用矩阵式超前探孔。

所述围护桩超前钻探即在围护桩施工前进行的超前钻探。

所述基坑范围内分区钻探即在土方开挖前，在基坑范围内进行的矩阵式超前探孔。

优选地，上述围护桩超前钻探探孔深度为桩长+5m；上述基坑范围内分区钻探采用4m×4m矩阵式超前探孔。

更优选地，上述基坑范围内分区钻探采用4m×4m矩阵式超前探孔的探孔深度为基坑深度+10m。

具体地，当分区钻探探到溶洞存在后，采用2m×2m矩阵式超前探孔的施工方式继续钻探，直到探到溶洞边界为止。

优选地，所述分区钻探探到溶洞存在后，采用2m×2m矩阵式超前探孔的探孔深度为桩长+10m。

在一种实施方式中，所述围护桩施工范围内分区注浆为围护桩施工范围内超前预注双液浆，所述基坑范围内和/或溶洞范围内分区注浆为超前预注单液浆。

在一种实施方式中，所述溶洞处理指围护结构施工前对施工范围内溶洞先用投沙和/或回填改良水泥泥浆充填溶洞，然后注浆加固。

在一种实施方式中，所述裂隙处理指超前注浆。

具体地，所述基坑围护结构的施工方法指在岩溶和/或裂隙发育地层下轨道交通基坑围护结构的施工方法。

更具体地，所述基坑围护结构的施工方法指在岩溶和/或裂隙发育地层下地铁基坑围护结构的施工方法。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明公开了在岩溶和/或裂隙发育地层下基坑围护结构的施工方法，采用了主要包括超前钻探、分区钻探、分区注浆、溶洞处理、裂隙处理等施工方式，确保了基坑围护桩施工时不发生护臂泥浆突然流失及孔壁失稳坍塌事故，确保了基坑开挖过程中的基坑稳定性，保障了轨道交通运营期间主体结构的安全性。

任选地，本发明采用了主要包括超前钻探、分区钻探、分区注浆、溶洞处理、裂隙处理等施工方式综合处理的方法，在围护桩孔壁范围内形成一个不受溶洞、裂隙及地下水影响的加固体，保证围护桩成孔成功率并能较好的控制其成孔垂直度。

任选地，本发明公开的施工方法施工容易，成本较低，效率较高，在国内外尚属首例，可为今后类似情况施工提供一定的借鉴经验。

任选地，本发明所述方法施工后所形成的加固体具有一定的防水作用，可有效减少基坑开挖阶段承压水作用下发生突涌的风险。

任选地，本发明所述施工方法有效地提高了基底承载能力，保障了地铁运营期间主体结构的安全性。

任选地，本发明所述施工方法施工组织便利，施工工序合理，安全可靠，应用范围较广。

附图说明

图1是盾构井围护结构施工岩溶/裂隙处理平面示意图

图2是盾构井围护结构施工岩溶/裂隙处理剖面示意图

图3是盾构井所在区域地质补勘结果

图4是盾构井所在区域地质补勘结果

附图标记说明

1-钻孔桩/围护桩

2-钻孔桩中心探孔/注浆孔/回灌孔

3-基坑轮廓线

4-结构侧墙

5-基坑内探孔/注浆孔

6-格构柱

7-溶洞区

8-溶洞区加密探孔/

9-地面

10-第一道砼支撑

11-钻孔桩处溶洞或裂隙注浆

12-底板

13-基坑底面

14-基地注浆

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文中具体描述的各技术特征之间都可以相互组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明所述基坑围护结构的施工方法，主要包括下述施工方式：

a)超前钻探；

b)分区钻探；

c)分区注浆；

d)溶洞处理；

e)裂隙处理

所述超前钻探为：在围护桩1施工前进行，采用逐桩超前钻2的施工方式详细分析每根桩的地层情况；在土方开挖前进行，对基坑范围内布置4m×4m矩阵式超前探孔5。

所述分区钻探为：围护桩1分区钻探和基坑范围内分区钻探。所述围护桩分区钻探是围护桩超前钻探，采用的是逐桩布置超前探孔2的施工方式，探明是否存在溶洞及裂隙范围，探孔深度为桩长+5m。所述基坑范围内分区钻探采用4m×4m矩阵式超前探孔5的施工方式，探明是否存在溶洞及裂隙范围，探孔深度为基坑深度+10m。如在钻探过程中探到溶洞存在则采用2m*2m矩阵式超前探孔8的施工方式，探明溶洞分布及大小，探孔深度为桩长+10m，如未能探到溶洞边界则继续向下钻探直到探到溶洞边界为止。

所述的分区注浆为：围护桩1施工范围内超前预注双液浆11，基坑及溶洞范围内超前预注单液浆14、7。

所述的溶洞处理为：在围护结构施工前对施工范围内溶洞7采用投沙和/或回填改良水泥泥浆充填溶洞，后采用注浆加固的施工方法进行处理。

所述的裂隙处理为：对围护桩1及基坑施工范围内3岩层中存在的裂隙进行超前注浆11、14的处理方式进行处理。

如本领域普通技术人员所知，上述施工方式a)、b)、c)、d)、e)无严格先后顺序，在具体施工过程中，可视施工状况、施工进度、施工环境等因素做合理调整。

双液浆

如本发明所用，“双液浆”指将水、水泥与水玻璃采用一定的比例拌合而成的浆液。

单液浆

如本发明所用，“单液浆”指将水及水泥采用一定比例拌合而成的浆液。

注浆

如本发明所用，“注浆”指将拌合好的双液浆或单液浆采用高压注浆机注入指定施工位置。

桩长+5m

如本发明所用，“桩长+5m”表示探孔深入围护桩底部5米。

桩长+10m

如本发明所用，“桩长+10m”表示探孔深入围护桩底部10米。

基坑深度+10m

如本发明所用，“基坑深度+10m”表示基坑底部以下10米。

矩阵式超前探孔

如本发明所用，“矩阵式超前探孔”表示基坑内及溶洞施工区域超前探孔呈正方形布置。

名词超前钻、超前钻探在本发明中可以互用。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

某地铁施工中盾构井(以下简称1#盾构井)现场施工情况：采用地下三层单柱双跨箱型框架结构，明挖法施工。基坑长40.2m，宽24.3m，基坑开挖深度30.621m。基坑围护结构采用桩径1.5m间距1.7m钻孔灌注桩围护结构；支撑系统采用两道混凝土支撑和四道钢支撑，其中第一、第五道支撑为混凝土支撑，其余均为钢支撑。支撑立柱采用钢格构柱，立柱基础采用嵌岩桩基础。初勘阶段此处发现一处洞高3～14.4米，半填充型溶洞。避开溶洞范围进行围护桩施工，共计冲孔8个(3个格构柱：GGZ-1、GGZ-5、GGZ-12，5个围护桩:Z-71、Z-81、Z-8、Z-53、Z-58)，除5号格构柱外剩余格构柱与围护桩均未完成，有两根格构柱(GGZ-1、GGZ-12)下面遇有溶洞，五根围护桩(Z-71、Z-81、Z-8、Z-53、Z-58)下面遇有溶洞，所有已施工孔位在正常冲孔过程中均有泥浆流失现象，泥浆流失速度约为5～6m³/h。

1#盾构井地质补勘：根据现场施工情况，采用跨孔电磁波透射法进行地质补勘。补勘结果如图3、图4所示。根据探测结果分析1#盾构井所在区域属于岩溶裂隙极发育地层，且发育范围较为广泛。

岩溶/裂隙发育地层下，地铁1#盾构井基坑围护结构的施工方法：

步骤一：为成功施工钻孔桩，在每根钻孔桩的桩心位置进行超前钻探施工，钻孔采用隔二钻一的方式施工，防止串浆。探孔深入围护桩底部一般不小于5米，探测溶洞及裂隙情况，详细了解溶洞及裂隙在本桩位的分布情况，若发现溶洞则进行溶洞加密探测，采用2m×2m矩阵式超前探孔。

步骤二：详细了解溶洞及裂隙在本桩位的分布情况后，如本桩位处只存在裂隙则在探孔处埋设袖阀管；如本桩位处只存在溶洞则在探孔处埋设PVC管；如本桩位处既存在溶洞又存在裂隙则在溶洞段埋设PVC管，裂隙段埋设袖阀管，袖阀管与PVC管相连接。

步骤三：注浆管或PVC管埋设好后，针对裂隙区采用袖阀管高压灌注双液浆填充裂隙，具体参数见表1；针对溶洞区采用先采用投沙充填空洞，后采用高压灌注单液浆加固的方法处理。该法是先利用孔径200mm的PVC管向洞内吹填砂夹石填料，然后通过高压灌注单液浆，使浆液(单液浆)充填填料空隙，固结后形成强度较高的固结体，达到处理溶洞的目的，详细参数见表2；针对既有溶洞也有裂隙的地层则溶洞区先采用投沙充填空洞，后采用高压灌注单液浆加固的方法处理，裂隙区采用袖阀管高压灌注双液浆填充裂隙，具体参数与裂隙及溶洞处理相同。

表1双液浆设计配比参数表

表2单液浆设计配比参数表

步骤四：双液浆每孔复灌两次以上待孔口出现冒浆及注浆量超出计算量后停止注浆，移到下一孔位重复以上步骤；单液浆注浆压力大于1Mpa后待孔口出现冒浆及注浆量超出计算量后停止注浆，移到下一孔位重复以上步骤。

步骤五：为保证基坑开挖过程中的施工安全及地铁运营安全，在基坑开挖范围内除去施工围护桩时布置的超前探孔，在基坑内进行4m×4m矩阵式超前探孔施工，该探孔与格构柱探孔及钻孔桩探孔不重复布置，钻孔深度为深入基坑底部以下10米，详细探测基坑开挖范围内的溶洞及裂隙情况。

步骤六：同步骤二

步骤七：如探测到溶洞则采用与步骤三中溶洞处理相同的方式进行处理，如未探测的溶洞则对结构底部裂隙极为发育的岩层进行高压灌注单液浆处理，注浆范围为基地至基地以下5米，详细参数见表2。

步骤八：溶洞处理完成后对溶洞内的加固土体进行检测，灌浆加固后的土体应该具有良好的均匀性、自立性、密闭性。

灌浆加固效果检查方法是在灌浆固结体内钻孔取芯，测得其无侧限强度和渗透系数K；以检查是否满足灌浆固结体设计强度和渗透性是否满足设计要求，不满足时重复上述施工。灌浆固结体28天的单轴无侧限强度和渗透系数K按照如下标准：取芯数量为溶洞处理钻孔个数的5％。溶洞注浆加固固结体的强度、渗透系数指标如下：无侧限强度≧0.3Mpa、渗透系数K≦1.0×10^-7cm/sec，如未达到要求则进行补浆施工。

以上内容仅仅为本发明的较佳(典型)实施例，对于本领域的普通技术人员，依照本发明的思路，在具体实施例方式及其应用范围上均会有所改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述基坑围护结构是在岩溶和/或裂隙发育地层下，主要包括下述施工方式：

a)超前钻探；

b)分区钻探；

c)分区注浆；

d)溶洞处理；

e)裂隙处理；

所述超前钻探指在围护桩施工前和/或土方开挖前进行超前钻探；

所述分区钻探指围护桩和/或基坑范围内分区钻探；

所述分区注浆指在围护桩施工范围内和/或基坑范围内和/或溶洞范围内分区注浆；

所述溶洞处理指在围护结构施工前对施工范围内溶洞进行溶洞处理；

所述裂隙处理指对围护桩和/或基坑施工范围内岩层中存在的裂隙进行裂隙处理。

2.权利要求1的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述超前钻探在围护桩施工前进行时，采用逐桩超前钻；所述超前钻探在土方开挖前进行时，基坑范围内采用矩阵式超前探孔；优选4m×4m矩阵式超前探孔。

3.权利要求1的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述围护桩分区钻探为围护桩超前钻探，采用逐桩布置超前探孔；所述基坑范围内分区钻探采用矩阵式超前探孔。

4.权利要求3的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述围护桩超前钻探探孔深度为桩长+5m；所述基坑范围内分区钻探采用4m×4m矩阵式超前探孔。

5.权利要求4所述的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述基坑范围内分区钻探采用4m×4m矩阵式超前探孔的探孔深度为基坑深度+10m。

6.权利要求1～5任意一项的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，当分区钻探探到溶洞存在后，采用2m×2m矩阵式超前探孔的施工方式继续钻探，直到探到溶洞边界为止。

7.权利要求6的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述分区钻探探到溶洞存在后，采用2m×2m矩阵式超前探孔的探孔深度为桩长+10m。

8.权利要求1的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述围护桩施工范围内分区注浆为围护桩施工范围内超前预注双液浆，所述基坑范围内和/或溶洞范围内分区注浆为超前预注单液浆。

9.权利要求1的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述溶洞处理指围护结构施工前对施工范围内溶洞先用投沙和/或回填改良水泥泥浆充填溶洞，然后注浆加固。

10.权利要求1的基坑围护结构的施工方法，其特征在于，所述裂隙处理指超前注浆。

11.权利要求1～10任意一项所述的基坑围护结构的施工方法，其特征在于所述基坑围护结构的施工方法为在岩溶和/或裂隙发育地层下轨道交通基坑围护结构的施工方法；优选岩溶和/或裂隙发育地层下地铁基坑围护结构的施工方法。