特殊地基處理化學固結法.doc

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1、淺談頂管中硅化加固法施工工藝在北京市五環(huán)路二期工程宛平城立交工程，我方承建了宛平城立我雨水泵站進水管線工程。其位置緊鄰五環(huán)路型槽的縱向開挖上口線與東側(cè)社會交通道路相距僅4m，雨水管線即在二者中間。此外，結合施工圖紙和拆遷現(xiàn)場調(diào)查，管線局部開挖超出占地紅線；局部雨水管線管底高程低于U型槽底，如管線采用明槽開挖，U型槽底板穩(wěn)定性也將受到影響。而本工程拆遷嚴重滯后，工期又不能順延，工期緊迫。在這樣的條件下，經(jīng)過綜合分析，決定采用內(nèi)徑1350mm（T12）頂管施工，埋深10m左右。施工起始階段，因頂管高程處砂卵石級配不良，有塌方出現(xiàn)，施工中采取了以硅酸鈉（水玻璃）為主劑的混合溶液進行地

2、基化學加固方法，即硅化加固法，起到了良好效果。該方法提高了土層的強度且價格合理，設備工藝簡單，技術易于掌握，使用機動靈活。現(xiàn)簡單介紹硅化加固在此工程中的應用。化學加固法是利用化學溶液或膠結劑通過壓力灌注或攪拌混合等措施將土粒膠結起來的地基處理方法。目前化學加固的漿液主要有：水泥漿液、以丙稀氨為主的漿液、以紙漿為主的漿液、以水玻璃為主的漿液。施工方法分為：高壓旋噴法、旋轉(zhuǎn)攪拌法、規(guī)劃加固法、干粉噴射攪拌法。這些多見于建筑施工當中的地基處理，國內(nèi)外都有使用。本工程采用以水玻璃為主的漿液硅化加固法。1、頂管中的地質(zhì)條件根據(jù)北京市政勘察設計院提供的勘探資料，雨水頂管所在區(qū)域的地質(zhì)條件如

3、下：（1）表層為人工填土，雜填土層厚0.8~6.0m。（2）其下為第四紀沖洪積成因的卵石層（局部夾漂石、細砂、亞黏土），卵石粒徑一般為8~12m，最大為20cm，層厚6.5~13.3m，土壤粘聚力C=0，土壤內(nèi)摩擦角ф=550。（3）其下為亞黏土層，層厚0.6~0.8m，土壤粘聚力C=30，土壤內(nèi)摩擦角ф=180。（4）其下為漂石層：漂石粒徑一般為20cm左右，最大為30cm，層厚6.0~9.9m，土壤粘聚力C=0，土壤內(nèi)摩擦角ф=550。雨水管線頂管高程基本位于第四紀的卵石層。2、塌方原因分析管道頂進過程中發(fā)現(xiàn)頂管前方的砂粒料層含水量較大，并發(fā)生了塌溜現(xiàn)象，遂停止頂進。根據(jù)土

4、力學原理及有關數(shù)據(jù)試驗資料，土體的原始粘聚力與土體料質(zhì)密實時土粒間的距離有關。在一定范圍內(nèi)，土粒間距離減小，粘聚力增大；土粒間距離增大，粘聚力減小。鑒于上述的地質(zhì)條件下，管道頂進高程正處于砂卵石層，料層松散，土顆粒之間距離較大，沒有粘結即C=0，強度低。坍塌原因分析，管道頂進高程距況地面h=10m，砂卵石密度r采用23.25kN/m3，將頂管上部砂卵石土層視為均勻同性的半無限彈性體。因土層間的性質(zhì)差異并不十分懸殊，彈性理論計算土中應力在實用上是允許的。土體因自身重力產(chǎn)生的豎向應力δcz=232.5kPa，此類松散砂卵石土層承載力[δ0]=220kPa，δcz＞[δ0]，可見砂卵

5、石層的承載應力不能承受土體自重應力。另一方面，正常狀態(tài)下砂卵石土層的含水量為1%~2%。而現(xiàn)場酒精燃燒試驗，測得頂管高程處地層砂料的含水量為3.7%左右。根據(jù)經(jīng)驗資料，含水量為1%~2%，ф降低8%~28%，C降低68%~97%，再加上砂卵石級配不良，含砂量較少，致使實際施工中出現(xiàn)管頂上部坍塌現(xiàn)象。雨水管線7#坑向北至6#井頂進，管頂上部塌方，進度十分緩慢，使施工無法繼續(xù)進行。3、硅化加固法的選用為保證正常進度，決定采用化學加固的方法。以水玻璃為主的漿液配方較多，適用于滲透系數(shù)范圍較廣的土質(zhì)，使用起來靈活方便。使用砂卵石硅化法加固土體顆粒可使其間膠結而形成固化粘聚力，提高土層的

6、承載力。經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，決定采用水玻璃固化施工來加固管外壁土層，加固后的土體強度可達到1.0~1.5MPa，滿足頂進要求。4、頂進加固范圍的確定土的休止角是指在某一狀態(tài)下的土體可以穩(wěn)定的坡度。據(jù)經(jīng)驗資料得知，潮濕卵石的休止角度與底寬度比為1:2.75，角度為250，內(nèi)徑1350mm頂管外側(cè)下半拱砂卵石的高度為817mm，頂管右側(cè)底寬度為無限長，頂管左側(cè)底寬度為14~17m（左側(cè)有U型槽底開口線），此兩側(cè)土體的休止角小于250，下半拱土體穩(wěn)定，因此固化頂管外側(cè)上半拱的土體就可以滿足要求。5、施工前的準備5.1固化土層度確定水玻璃模數(shù)一般為2.4~3.8（地基加固時），其模數(shù)大小

7、對土層加固的效果影響當當較大，模數(shù)越大越好。其濃度在36~42波美度時，水玻璃為液體；濃度在50波美度時，呈粘滯性；60波美度時呈延展性。根據(jù)現(xiàn)況，土層加固所需承載力要大于220kPa。使用前先用水稀釋，但稀釋程度視土層孔隙率的大小決定，濃度高時瞬時凝固，濃度低時影響加固效果，要恰到好處。經(jīng)過現(xiàn)場試驗，確定膠凝時間13~15min。頂管處砂卵石層采用水玻璃溶液和硫酸溶液合液，其中硫酸為純度98%的硫酸。經(jīng)過試配試驗確定固化溶液體積比例為：98%硫酸水溶液：98%硫酸:水=1:6水玻璃水溶液：