一、任务来源
交通拥堵问题一直是城市发展的挑战之一,随着济南城市规模的不断扩大和人口的增加,地面交通压力日益增大,为拓展城市交通运输网,有效分担地面公交、私家车等的交通流量,减少道路拥堵,轨道交通工程建设日益增多。
轨道交通建设前期会针对线路沿线、车站区域进行地质、水文、地下管线、周边环境等多种探测,形成直径、深度不一的垂直孔道;勘探孔能够清晰地揭示地下地层的分布情况,获取岩土的物理力学性质参数,确定断层、褶皱等构造的位置、走向和性质,观测地下水位的变化,这些孔道根据位置不同通常采用回填或封孔处理,如处理不当存在涌水风险。
济南城市轨道交通9号线--路家站经现场调查共有14处勘探孔位于基坑范围内,其中控制性孔10个,深55~60m,一般性孔4个,深50m,直径均为110mm,所有勘探孔均进行了回填处理。
地勘资料显示,场地地下水稳定水位埋深3.80~4.30m,岩溶水含水层顶板埋深约为40~90m,具有较强的承压性特征。若现场勘探孔处理不到位,开挖过程中可能会引发勘探孔涌水。
二、应用领域
本技术适用于建设工程基坑中勘探孔封堵施工,尤其对于水位高、水压力大的竖向小直径基坑孔有良好的效果。
三、技术原理
该项技术原理总结为一封闭、二疏压、三注浆、四检验。
一封闭是指将封堵装置塞入勘探孔,主要通过人工配合机械利用土体摩擦力、挤压力相结合方式将封堵装置塞入涌水孔,封堵装置由刚度大、易操作的圆形钢管组成,钢管直径大于孔径10mm~20mm,外露端使用钢板密封,压入端制作成锥形,伸入土体一端不小于4m,并将装置与膨胀螺栓或围护结构钢筋焊接牢固,形成初步封闭。
二疏压是指外露钢板设置连接阀门作为泄压孔与注浆孔,钢管内置两根φ25mm钢管,泄压管伸入基底标高以下4m,泄压孔承担装置压入及注浆过程中疏压作用。
三注浆是指通过注浆管向孔内注入水泥-水玻璃双液浆,泄压孔设有压力表,注浆前关闭泄压孔阀门,按照压力表读数,设置初始注浆压力,保持注浆压力大于孔内压力0.3Mpa;注浆开始后逐步调整压力稳定在0.3Mpa,压力稳定后打开泄压孔阀门,当液浆从泄压孔流出时关闭泄压阀门并继续注浆,当压力表稳定在0.3Mpa时,完成注浆并关闭阀门。
四检验是指注浆完成,等待30min后,打开注浆孔、泄压孔阀门观察封堵情况,如存在渗水、涌水现象,重新进行补浆处理,直至封堵完成。
四、性能指标
1.钢管尺寸:主钢管直径大于孔径10mm~20mm,壁厚不小于2.5mm,长度不小于4m;注浆管、泄压管采用直径Φ25mm(壁厚2.5mm)钢管。
2.双液浆性能:采用水泥-水玻璃双液浆,比例为1:1(重量比),水玻璃比例水:水玻璃=3:1(重量比)、水泥浆比例水:水泥=1:1(重量比);水泥采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥,注浆压力0.3MPa。
3.焊接质量:封堵装置焊缝采用满焊形式,焊缝高度不小于5mm,确保装置整体密封性。
五、与国内外同类技术比较
通过检索找出密切相关文献0篇、相关文献6篇,对比如下:
“深埋隧洞穿高压富水断层涌水突泥分析与处置技术”针对隧洞穿越高压富水断层涌水突泥破坏性强、可灌性差的难题,以滇中引水工程香炉山隧洞过大栗树断裂次级新层涌水突泥灾害治理为例,通过分析隧洞涌水突泥洞段的地质特征、灾害过程与成因,提出了超前钻探、超前灌浆、超前泄压、超前支护组合处置对策。针对隧洞下半断面围岩碎粉含量高、阻止浆液扩散导致注浆效果不佳的问题,提出了置换式注浆加固技术,即注浆孔分A孔、B孔,通过A孔注浆,B孔泄压并冲出岩粉的方式进行注浆,以利于岩粉排出和浆液扩散。
“导管引流封堵技术在明挖基坑渗漏处理中的应用",以山东省济宁港主城港区跃进沟作业区17#-19#泊位工程为例,为避免后期结构施工时基坑泡水对地基承载力产生影响,现场将对渗洞点采取导管引流和混凝土封堵的综合处理施工技术对渗水问题进行处理。
“双液注浆堵漏技术在深基坑施工中的应用”介绍双液注浆堵漏这一封堵措施,并研究影响水玻璃浓度和水泥浆浓度以及二者之间的配比、双液注浆的凝结时间与结石体强度的影响,给出最佳配比方案。
“濒海富水软土地质悬挂式止水帷幕深基坑管涌防治技术”,针对本工程深基坑土方开挖过程中出现管涌险情进行原因分析,制订双液注浆封堵、更换大功率潜水泵、基坑内施作排水沟和集水井、加强垫层及增设降水井等多种处理措施,有效地控制管涌险情,为类似工程管涌险情的应急处理提供技术支撑。
“广州白云区典型岩溶地区基坑涌水研究”以广州白云区典型岩溶地区的某房地产项目基坑为例,分析该基坑漏水的涌水机理以及补救措施效果不佳的原因,并通过有限元渗透分析予以计算验证。
“富水软土地层深大基坑围护结构涌水涌砂治理”以天津地区某深基坑工程围护结构涌水涌砂事故案例为研究对象,分析在富水软土地层条件下施工地下连续墙引发涌水涌砂事故的主要原因,总结堆土反压、搭设围堰、导流抽排和加固补强的综合治理经验。
总体来看,国内对于隧洞穿越富水断层涌水突泥、明挖基坑渗漏导管引流、深基坑双液浆堵漏、深基坑管涌防治、岩溶基坑涌水、围护结构涌水等方面进行了相应研究并发表了相关文献,但针对基坑中勘探孔封堵,尤其对于水位高、水压力大的竖向小直径孔道涌水处理方面无相关研究报道。
六、成熟度
对富水承压地层的水文地质特性进行了全面且系统的研究,通过详细的地质勘察和数据分析,深入掌握了地层的孔隙结构、渗透率、承压水水位变化规律以及与周边水体的水力联系等关键参数,为涌水处理技术的研发提供了坚实的理论基础。
成功解决了勘探孔涌水的快速封堵难题。研发了一种新型的封堵材料、封堵工艺。通过现场试验和实际工程应用,验证了其在不同涌水压力和地质条件下的封堵效果,有效阻止了涌水通道,为后续的基坑施工创造了安全稳定的作业环境。
在封堵后,通过对涌水点周围的水位监测和渗漏检测,未发现明显的残余涌水现象,有效保证了基坑施工区域的干燥和稳定。
与传统的涌水处理方法相比,本研究提出的综合处理技术在施工效率方面有了显著提高。
七、成果创造性、先进行
研制了一种富水承压地层车站基坑勘探孔涌水封堵专用装置,实现了勘探孔涌水快速、精准封堵。
提出通过泄压孔阀门开闭及压力表读数,实时适配当前承压水压力,动态调整注浆压力及相关参数的施工方法。
总结提出富水承压地层条件下基坑勘探孔涌水处理成套工艺:一封闭、二疏压、三注浆、四检验,并在具体工程中应用。
八、推广应用范围、条件和市场前景
本技术适用于建设工程基坑中勘探孔封堵施工,尤其对于水位高、水压力大的竖向小直径基坑孔道有良好的效果。
富水承压地层车站基坑勘探孔涌水处理技术解决了基坑内部垂直孔道发生涌水浸泡基坑问题,节省时间、设备、人员、材料等投入的同时,减少对周边环境的污染,以及对周边地层、围护结构的扰动,为后续工程施工奠定了基础,有很高的社会推广性和实用性。
九、存在的问题及改进意见
存在问题:暂无。
改进意见:加强施工现场的管理和监督,基坑开挖过程中储备充足的应急物资,保证各项安全措施和质量控制措施得到有效执行,确保施工质量和安全。
一、推广应用范围
本技术适用于建设工程基坑中勘探孔封堵施工,尤其对于水位高、水压力大的竖向小直径基坑孔道有良好的效果。
二、推广应用条件
1.技术认知与培训条件
知识普及程度:工程建设单位、施工团队以及相关技术人员需要对富水承压地层的特性、勘探孔涌水的危害以及该处理技术的原理和优势有充分的认识。
专业培训体系:建立完善的培训体系,包括理论教学和实践操作两部分。理论教学应涵盖地质力学、水文地质学、材料科学等基础知识,以及涌水处理技术的详细流程、参数控制和质量标准等内容;实践操作则应安排在实际施工现场或者模拟实验场地,让学员亲身体验技术应用过程中的各种情况,如涌水封堵材料的调配和灌注、监测设备的安装和调试等。
2.工程地质条件适用性条件
地层特性匹配:在推广应用时,需要根据具体的工程地质勘察结果,判断技术是否能够有效匹配地层特性。
水文地质参数考量:要充分考虑承压水的水位、水压等水文地质参数。
3.经济成本效益条件
成本合理性:从材料成本、设备购置和租赁费用、人工成本以及施工过程中的管理成本等方面综合考虑,确保该涌水处理技术的应用成本在工程预算范围内。
效益显著度:应用该技术应能带来明显的经济效益和社会效益。
4.施工管理与质量控制条件
施工团队资质与经验:施工团队应具备相应的岩土工程或地下工程施工资质,并且有丰富的基坑施工和涌水处理经验。
质量控制体系完善性:建立健全的质量控制体系,包括施工过程中的质量检验和工程竣工后的验收标准。质量检验应涵盖材料质量、施工工艺、涌水治理效果等多个方面,采用现场检测、实验室试验等多种方法进行。验收标准应明确、具体,符合国家和地方相关工程建设标准,确保技术应用能够达到预期的涌水治理效果。
三、推广应用前景
富水承压地层车站基坑勘探孔涌水处理技术解决了基坑内部垂直孔道发生涌水浸泡基坑问题,节省时间、设备、人员、材料等投入的同时,减少对周边环境的污染,以及对周边地层、围护结构的扰动,为后续工程施工奠定了基础,有很高的社会推广性和实用性。
四、存在的问题及改进措施
存在问题:暂无。
改进意见:加强施工现场的管理和监督,基坑开挖过程中储备充足的应急物资,保证各项安全措施和质量控制措施得到有效执行,确保施工质量和安全。