CN113638744A - 一种富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，包括如下步骤：地连墙接缝缺陷统计、施工准备、点位确定、机具就位、钻孔、预制双液浆、注浆和监控量测八个步骤。本发明可以根据地连墙所在不同地层进行合理的接缝补强和堵水方案，并提出具体有效的注浆参数与判别准则，使得地连墙缺陷治理更有针对性，同时整套富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法施工机械设备简单，工艺操作简易，无场地及施工条件的限制，施工成本低便于推广。本方法在杭州地铁6号线二期工程火车东站38m深超深基坑、1.5m厚58‑60m深的地连墙成功的应用，即将超深的地连墙渗漏率降低至接近为0，保障了目前为止杭州地铁最深的超深基坑群顺利见底，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及地连墙防渗领域，具体涉及一种富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法。
背景技术
目前地连墙以其墙体刚度大、墙体防渗性能好、适用范围广等优点，成为深基坑支护设计的优选方案。与此同时，由于地连墙施工工艺复杂，施工不确定因素多，导致地连墙接缝难免会遇到夹泥夹砂、混凝土绕流、型钢接头变形等质量缺陷。特别是地处富水软土地层的地连墙，一旦墙缝发生上述缺陷，基坑开挖施工中轻则产生墙缝渗漏水问题，重则发生涌水、涌砂、承压水突涌等安全事故，进而造成基坑变形及周围建筑物沉降过大，基坑失稳、垮塌等重大事故。
对于传统地连墙接缝防渗处理与堵漏技术，目前国内外常见的技术有RJP工法、MJS工法、WSS工法、冻结法等。其中WSS工法以其适用性广、施工机具轻巧灵活、施工成本较低等优势，在地连墙缺陷处理中得到了广泛的应用。虽然WSS工法已经在国内外的基坑工程应用已较为成熟，但是对于地连墙接缝缺陷处理领域，尤其是在富水软土地区，多地层多种地连墙接缝缺陷加固堵漏一体化处理上，还没有一套系统性的方法可供参考。
发明内容
本发明的目的是解决上述的不足，提供一种富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，包括如下步骤：
(1)地连墙接缝缺陷统计：对地连墙质量缺陷进行统计，确定需要注浆的地连墙接缝位置；
(2)施工准备：做好施工场地的三通一平，地连墙墙边设置挡墙和临边护栏；
(3)点位确定：首先采用全站仪进行定位，确定注浆点位，注浆点位位于地连墙接缝的中心；
(4)机具就位：将钻机移至注浆点位，钻机架设在硬化的地面上，架设完成后，将钻机上的钻杆调直，采用水平尺复核垂直度；
(5)钻孔：钻机将钻杆匀速旋转钻至设计标高，同时对钻杆内同步注水以防堵管；
(6)预制双液浆：浆液采用水泥浆-水玻璃双液浆，预制水泥浆与水玻璃溶液，水泥浆水灰比为1.0-1.3，水玻璃溶液的水玻璃模数为2.4-3.4，波美度26-35°Be'，预制完成后进行双液浆初凝时间测试并调节水玻璃溶液配比；
(7)注浆：注浆方式采用后退式注浆，水泥浆和水玻璃溶液注入体积比为1:1，注浆速率为15-20L/min，直至整条接缝缺陷加固完成；
(8)监控量测：注浆施工前后对地连墙测斜、地面沉降、地连墙水平位移、墙顶位移进行跟踪观测，发现异常情况立即停止注浆。
进一步的，所述步骤(3)中，注浆点位在进行全站仪定位后，水平位置根据先施工地连墙的接头钢板与后施工地连墙的地连墙接缝位置进行微调，且与地连墙墙边法向距离为15cm，点位误差在±2cm以内。这样设计，能够解决因地连墙接头形式与施工存在误差的情况，使得微调后的注浆点位能够对接缝缺陷处理的更加有效。
进一步的，所述步骤(5)中的设计标高为地连墙存在缺陷的底部下方2m。这样设计，能够使得注浆加固体沿竖向方向，将地连墙的接缝缺陷全部覆盖，提高了接缝缺陷处理的完整性。
进一步的，所述步骤(6)中，当注浆所处地层为粉砂层、细砂层、粗砂层、砾石层、黏性土层、地层交界面时采用P.O42.5水泥，当注浆所处地层为中砂层时采用超细水泥。这样设计，能够根据富水软土地层的不同土层的特点，选择适配的水泥浆的材料，从而使得注浆加固的效果更佳。
进一步的，所述步骤(6)中，注浆所处地层为粉砂层、细砂层、砾石层或地层交界面时双液浆初凝时间控制为70s，注浆所处地层为中砂层或粗砂层时双液浆初凝时间控制为60s，注浆所处地层为黏性土层时双液浆初凝时间控制为80s，初凝时间误差不大于±5s。这样设计，能够根据浆液在不同土层内的渗透特点、注浆方式和扩散机理，确定不同的双液浆的初凝时间，用以保证注浆加固体的扩散半径满足接缝缺陷处理的需求。
进一步的，所述步骤(7)中，注浆所处地层为粉砂层、细沙、粘性土层或地层交界面时采用劈裂式注浆，注浆所处地层为中砂层、粗砂层或砾石层时采用渗透式注浆。这样设计，能够根据富水软土地层的不同土层选择合适的注浆方式，保证浆液能够在不同土层内进行有效的渗透。
优选的，所述地层交界面劈裂式注浆的范围为界面以上1m到界面下1m。这样设计，首先能够消除地层交界面高度误差导致的注浆效果不稳定的情况，且一般情况下地层交界面由于土层渗透系数不同，地下水的情况较为复杂，所以在地层交界面的地连墙更容易发生问题，根据地层交界面的这一特点提出加强注浆的方案，从而能够解决因地层交界面的特殊性带来的问题。
进一步的，所述步骤(7)中，注浆所处地层为粉砂层或细砂层时注浆压力控制值为1MPa，注浆所处地层为中砂层时注浆压力控制值为0.6MPa，注浆所处地层为粗砂层时注浆压力控制值为0.8MPa，注浆所处地层为砾石层时注浆压力控制值为0.5MPa，注浆所处地层为黏性土层时注浆压力控制值为0.8MPa，注浆所处地层为地层交界面时注浆压力控制值为0.9MPa，同时注浆压力控制值应根据注浆所在的深度增加0.02h，h为地面至注浆位置的距离，单位为m。这样设计，能够根据浆液在不同土层内的渗透特点、注浆方式和扩散机理，确定不同的注浆压力控制值，从而能够保证注浆加固体的范围和强度能够满足需求。
进一步的，所述步骤(7)中，当注浆压力稳定大于注浆压力控制值0.1-0.2MPa，且持续2min以上无异常变化时，将钻杆以1m/min的速度匀速起拔。这样设计，通过观察注浆压力与注浆压力控制值之间的关系，能够得知注浆加固的效果是否能够达到需求，保证注浆加固的效果均匀稳定。
优选的，注浆方式为劈裂式注浆时，注浆时浆液对周围地层进行加固形成注浆加固体，注浆加固体发生劈裂时局部压力可达到4MPa以上，观察1-2min，若压力发生突降，证明浆泡劈裂，属于正常现象可以继续注浆。这样设计，避免了因压力不稳定过早提管导致注浆的范围不均匀、注浆加固体颈缩的质量问题，保证地连墙的接缝缺陷能够得到有效的处理。
进一步的，还包括应急处理方案，所述应急处理方案包括在步骤(2)中准备应急抢险的物资机械、在步骤(5)中当地连墙接缝发生渗水、变形、泥土脱落现象时和在步骤(7)注浆过程中基坑内发生浆液击穿薄弱的地连墙接缝缺陷造成渗漏时采取的应急注浆措施。这样设计，能够在注浆过程中，当发生上述情况时，能够进行应急处理，从而保证注浆过程的正常进行。
进一步的，所述应急注浆措施方案如下：基坑内盯控该待注浆接缝的人员发现接缝发生渗漏后，立即记录渗漏发生的位置、大小、流速以及发展情况，若为小鼓渗水则采用棉絮塞住后使用快干水泥抹面处理；若渗漏较大，则基坑内立即流至引流管并采用棉被塞住快干水泥封堵缝隙，必要时在该渗漏位置反压沙袋或反压土，同时根据渗漏所在位置，注浆管钻至该位置以下1-2m，进行水泥浆注浆，注浆压力控制在0.5MPa以内，基坑内观察渗漏是否有水泥浆流出，若无水泥浆流出，每2min提管10cm，直至渗漏变为水泥浆液，渗漏变为水泥浆液后，制备初凝时间为25s的双液浆，水泥浆水灰比为1.3，水玻璃波美度为30-35°Be'，进行应急堵水注浆，直至坑内双液浆将渗漏堵住，坑内无渗漏后再次将注浆管钻至应急注浆以下2m位置待命，发生渗漏可再次封堵。这样设计，能够进行应急处理，保证在注浆过程中出现渗漏时，对渗漏处进行堵漏，并能够保证堵漏使用的浆液最终凝固，从而保障后续接缝缺陷处理时不会产生复发渗漏。
进一步的，所述步骤(8)中的异常情况包括地连墙变形较大、地连墙沉降或隆起、地连墙水平位移较大、邻近管线和孔沟堵塞、冒浆或串浆。这样设计，能够根据基坑及周边环境的情况及时进行预警，避免因异常情况的发生导致注浆施工受到影响。
进一步的，所述应急抢险的物资机械包括PC60挖掘机、污水泵、高粘度泵、电钻、快干水泥、棉被、聚氨酯、铁锹、PVC软管、洋镐、对讲机、沙袋、钢板和膨胀螺丝。这样设计，能够在发生异常时，针对性的使用物资机械进行应急抢险。
对比现有技术，本发明具有如下的有益效果：本发明设计的方案可以根据地连墙所在不同地层进行合理的接缝补强和堵水方案，并提出具体有效的注浆参数与判别准则，使得地连墙缺陷治理更有针对性，同时整套富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法施工机械设备简单，工艺操作简易，无场地及施工条件的限制，施工成本低便于推广。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施例的地连墙接缝缺陷处理俯视示意图。
图2为本发明一实施例的地连墙接缝缺陷处理侧视剖视示意图。
图3为本发明一实施例的地连墙接缝缺陷处理各地层注浆的参数表。
图4为本发明一实施例的地连墙接缝缺陷处理方法的流程图。
图中：1、注浆点位；2、地连墙接缝；3、注浆加固体；4、地连墙；41、先施工地连墙；42、接头钢板；43、后施工地连墙；5、基坑；6、采用渗透式注浆的地层；7、采用劈裂式注浆的地层；8、砾石层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例1
本实施例的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，包括如下步骤：
一种富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，包括如下步骤：
(1)地连墙接缝缺陷统计：注浆施工前，根据地连墙4施工记录、超声波成槽检测记录、混凝土浇筑记录、声波透射法检测报告及基坑5开挖过程中发现的对地连墙4质量缺陷进行统计，确定需要注浆的地连墙接缝2位置；
(2)施工准备：做好施工场地的三通一平，地连墙4墙边设置挡墙和临边护栏，在基坑5内部准备应急抢险的物资机械，应急抢险的物资机械包括PC60挖掘机、污水泵、高粘度泵、电钻、快干水泥、棉被、聚氨酯、铁锹、PVC软管、洋镐、对讲机、沙袋、钢板和膨胀螺丝；
(3)点位确定：首先采用全站仪进行定位，确定注浆点位1，注浆点位1位于地连墙接缝2的中心，水平位置根据先施工地连墙41的接头钢板42与后施工地连墙43的地连墙接缝2位置进行微调，且与地连墙4墙边法向距离为15cm，点位误差在±2cm以内；
(4)机具就位：将钻机移至注浆点位1，钻机架设在硬化的地面上，架设完成后，将钻机上的钻杆调直，采用水平尺复核垂直度；
(5)钻孔：钻机将钻杆匀速旋转钻至地连墙4存在缺陷的底部下方2m，同时对钻杆内同步注水以防堵管，当地连墙接缝2发生渗水、变形、泥土脱落现象时，进行应急注浆措施；
(6)预制双液浆：浆液采用水泥浆-水玻璃双液浆，预制水泥浆与水玻璃溶液，水泥浆水灰比为1.0-1.3，当注浆所处地层为粉砂层、细砂层、粗砂层、砾石层8、黏性土层、地层交界面时采用P.O42.5水泥，当注浆所处地层为中砂层时采用超细水泥，水玻璃溶液的水玻璃模数为2.4-3.4，波美度26-35°Be'，预制完成后进行双液浆初凝时间测试并调节水玻璃溶液配比，注浆所处地层为粉砂层、细砂层、砾石层8或地层交界面时双液浆初凝时间控制为70s，注浆所处地层为中砂层或粗砂层时双液浆初凝时间控制为60s，注浆所处地层为黏性土层时双液浆初凝时间控制为80s，初凝时间误差不大于±5s；
(7)注浆：注浆方式采用后退式注浆，注浆所处地层为粉砂层、细沙、粘性土层或地层交界面时采用劈裂式注浆，注浆所处地层为中砂层、粗砂层或砾石层8时采用渗透式注浆，水泥浆和水玻璃溶液注入体积比为1:1，注浆速率为15-20L/min，注浆所处地层为粉砂层或细砂层时注浆压力控制值为1MPa，注浆所处地层为中砂层时注浆压力控制值为0.6MPa，注浆所处地层为粗砂层时注浆压力控制值为0.8MPa，注浆所处地层为砾石层8时注浆压力控制值为0.5MPa，注浆所处地层为黏性土层时注浆压力控制值为0.8MPa，注浆所处地层为地层交界面时注浆压力控制值为0.9MPa，同时注浆压力控制值应根据注浆所在的深度增加0.02h，h为地面至注浆位置的距离，单位为m，地层交界面劈裂式注浆的范围为界面以上1m到界面下1m，注浆方式为劈裂式注浆时，注浆时浆液对周围地层进行加固形成注浆加固体3，注浆加固体3发生劈裂时局部压力可达到4MPa以上，观察1-2min，若压力发生突降，证明浆泡劈裂，属于正常现象可以继续注浆，当注浆压力稳定大于注浆压力控制值0.1-0.2MPa，且持续2min以上无异常变化时，将钻杆以1m/min的速度匀速起拔，直至整条接缝缺陷加固完成，基坑5内发生浆液击穿薄弱的地连墙接缝2缺陷造成渗漏时，进行应急注浆措施；
(8)监控量测：注浆施工前后对地连墙4测斜、地面沉降、地连墙4水平位移、墙顶位移进行跟踪观测，发现异常情况立即停止注浆，其中异常情况包括地连墙4变形较大、地连墙4沉降或隆起、地连墙4水平位移较大、邻近管线和孔沟堵塞、冒浆或串浆。
优选的，所述应急注浆措施方案如下：基坑5内盯控该待注浆接缝的人员发现接缝发生渗漏后，立即记录渗漏发生的位置、大小、流速以及发展情况，若为小鼓渗水则采用棉絮塞住后使用快干水泥抹面处理；若渗漏较大，则基坑5内立即流至引流管并采用棉被塞住快干水泥封堵缝隙，必要时在该渗漏位置反压沙袋或反压土，同时根据渗漏所在位置，注浆管钻至该位置以下1-2m，进行水泥浆注浆，注浆压力控制在0.5MPa以内，基坑5内观察渗漏是否有水泥浆流出，若无水泥浆流出，每2min提管10cm，直至渗漏变为水泥浆液，渗漏变为水泥浆液后，制备初凝时间为25s的双液浆，水泥浆水灰比为1.3，水玻璃波美度为30-35°Be'，进行应急堵水注浆，直至坑内双液浆将渗漏堵住，坑内无渗漏后再次将注浆管钻至应急注浆以下2m位置待命，发生渗漏可再次封堵。
实施例2
本实施例与实施例1相比，区别仅在于对于步骤(7)中的注浆发生异常情况的处理方法，所述异常情况包括冒浆、串浆和吸浆量过大；
1、当注浆过程中发生冒浆的异常情况时，对孔口冒浆可采用重新回填黏土或在黏土中掺入少量水泥，封堵套管外壁和孔壁之间的间隙；
2、当注浆过程中发生串浆的异常情况时，串浆是指在注浆过程中，出现相邻两孔或隔孔冒浆的情况，说明该处地基已经劈裂，此时将冒浆孔用止浆塞封堵后继续注浆；
3、当注浆过程中发生吸浆量过大的异常情况时，一种情况在于，注浆土层过于疏松，此时伴随注浆量的增加，压力将逐步上升，应继续注浆到压力上升至设计压力或反复注浆到地层不吸浆为止；另一种情况在于，地层空洞，应一直注浆到空洞填满为止。
本方法针对富水软土地层的地连墙接缝修复领域，对于跨越多种地层、多种地连墙接缝缺陷，综合加固和堵漏两个方面，形成了一套系统性的缺陷处理方法。
本方法在杭州地铁6号线二期工程火车东站38m深超深基坑、1.5m厚58-60m深的地连墙成功的应用，即将超深的地连墙渗漏率降低至接近为0，保障了目前为止杭州地铁最深的超深基坑群顺利见底，具有较高的应用价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.一种富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)地连墙接缝缺陷统计：对地连墙(4)质量缺陷进行统计，确定需要注浆的地连墙接缝(2)位置；
(2)施工准备：做好施工场地的三通一平；
(3)点位确定：首先采用全站仪进行定位，确定注浆点位(1)，注浆点位(1)位于地连墙接缝(2)的中心；
(4)机具就位：将钻机移至注浆点位(1)，钻机架设在硬化的地面上，架设完成后，将钻机上的钻杆调直，采用水平尺复核垂直度；
(5)钻孔：钻机将钻杆匀速旋转钻至设计标高，同时对钻杆内同步注水以防堵管；
(6)预制双液浆：浆液采用水泥浆-水玻璃双液浆，预制水泥浆与水玻璃溶液，水泥浆水灰比为1.0-1.3，水玻璃溶液的水玻璃模数为2.4-3.4，波美度26-35°Be'，预制完成后进行双液浆初凝时间测试并调节水玻璃溶液配比；
(7)注浆：注浆方式采用后退式注浆，水泥浆和水玻璃溶液注入体积比为1:1，注浆速率为15-20L/min，直至整条接缝缺陷加固完成；
(8)监控量测：注浆施工前后对地连墙(4)测斜、地面沉降、地连墙(4)水平位移、墙顶位移进行跟踪观测，发现异常情况立即停止注浆。
2.如权利要求1所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中，注浆点位(1)在进行全站仪定位后，水平位置根据先施工地连墙(41)的接头钢板(42)与后施工地连墙(43)的地连墙接缝(2)位置进行微调，且与地连墙(4)墙边法向距离为15cm，点位误差在±2cm以内。
3.如权利要求1或2所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：所述步骤(5)中的设计标高为地连墙(4)存在缺陷的底部下方2m。
4.如权利要求1或2所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中，当注浆所处地层为粉砂层、细砂层、粗砂层、砾石层(8)、黏性土层、地层交界面时采用P.O42.5水泥，当注浆所处地层为中砂层时采用超细水泥。
5.如权利要求1或2所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中，注浆所处地层为粉砂层、细砂层、砾石层(8)或地层交界面时双液浆初凝时间控制为70s，注浆所处地层为中砂层或粗砂层时双液浆初凝时间控制为60s，注浆所处地层为黏性土层时双液浆初凝时间控制为80s，初凝时间误差不大于±5s。
6.如权利要求1或2所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：所述步骤(7)中，注浆所处地层为粉砂层、细沙、粘性土层或地层交界面时采用劈裂式注浆，注浆所处地层为中砂层、粗砂层或砾石层(8)时采用渗透式注浆。
7.如权利要求1或2所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：所述步骤(7)中，注浆所处地层为粉砂层或细砂层时注浆压力控制值为1MPa，注浆所处地层为中砂层时注浆压力控制值为0.6MPa，注浆所处地层为粗砂层时注浆压力控制值为0.8MPa，注浆所处地层为砾石层(8)时注浆压力控制值为0.5MPa，注浆所处地层为黏性土层时注浆压力控制值为0.8MPa，注浆所处地层为地层交界面时注浆压力控制值为0.9MPa，同时注浆压力控制值应根据注浆所在的深度增加0.02h，h为地面至注浆位置的距离，单位为m。
8.如权利要求1或2所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：所述步骤(7)中，当注浆压力稳定大于注浆压力控制值0.1-0.2MPa，且持续2min以上无异常变化时，将钻杆以1m/min的速度匀速起拔。
9.如权利要求1或2所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：还包括应急处理方案，所述应急处理方案包括在步骤(2)中准备应急抢险的物资机械、在步骤(5)中当地连墙接缝(2)发生渗水、变形、泥土脱落现象时和在步骤(7)注浆过程中基坑(5)内发生浆液击穿薄弱的地连墙接缝(2)缺陷造成渗漏时采取的应急注浆措施。
10.如权利要求9所述的富水软土地层的地连墙接缝缺陷处理方法，其特征在于：所述应急注浆措施方案如下：基坑(5)内盯控该待注浆接缝的人员发现接缝发生渗漏后，立即记录渗漏发生的位置、大小、流速以及发展情况，若为小鼓渗水则采用棉絮塞住后使用快干水泥抹面处理；若渗漏较大，则基坑(5)内立即流至引流管并采用棉被塞住快干水泥封堵缝隙，必要时在该渗漏位置反压沙袋或反压土，同时根据渗漏所在位置，注浆管钻至该位置以下1-2m，进行水泥浆注浆，注浆压力控制在0.5MPa以内，基坑(5)内观察渗漏是否有水泥浆流出，若无水泥浆流出，每2min提管10cm，直至渗漏变为水泥浆液，渗漏变为水泥浆液后，制备初凝时间为25s的双液浆，水泥浆水灰比为1.3，水玻璃波美度为30-35°Be'，进行应急堵水注浆，直至坑内双液浆将渗漏堵住，坑内无渗漏后再次将注浆管钻至应急注浆以下2m位置待命，发生渗漏可再次封堵。
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