一、工程概況:
洲際大廈位于北二環路與中軸路交叉處的東北側(原北京儀表四廠),1996年始建、2000年投入使用,框剪結構,地上十七層、地下三層,天然地基,基礎施工時采用人工降水和護坡樁支護處理。大廈投入使用后建筑物周圍地面出現不均勻沉降,2002年以來地面不均勻沉降現象加劇,受其影響,建筑物東側自來水管線、供油管線、地下污水管線斷裂;南側地下車庫出入口通道地面及南墻出現裂縫;建筑物西側有幾處較明顯沉降。
資料顯示:
1、 建筑物周圍地面沉降測量(中國建筑開發總公司于2003年1月21日測量):
1) 地下車庫出口地面沉降量為30厘米,車庫南墻裂縫2~3厘米;
2) 建筑物東側地面沉降量為0.5~7.0厘米;
3) 建筑物北側地面沉降量為3.5~10.0厘米;
4) 化糞池處地面沉降量為5.0~20.0厘米;
5) 建筑物東側地24#、37#、52#附近及44#~46#地面下有0.5~1.0米的空洞。
地面沉降觀測資料揭示出:建筑物周圍地面除南側和西南角外均有明顯的沉降,沉降量為0.5~30.0厘米,東側和南側沉降較為連續。
2、 洲際大廈周圍及地下車庫出口地層勘探結果:
2—2剖面:回填土①1~①5層,空洞厚度為2.5米,空洞標高為38.25米。
6—6剖面:回填土①1~①5層,空洞厚度為1.5米,空洞標高37.47米。
8—8剖面:回填土①1~①5層,間斷性空洞、最大厚度為3.0米,局部有6米多泥漿層。
9—9剖面:護坡樁外側①1、①2、②、③1、③2、③3、④分層;護坡樁間為回填土①1、①2、①4分層,有6米多泥漿層。
10—10剖面:回填土①1~①5層,局部有近9米泥漿層。
15—15剖面:護坡樁內側為①1~①5層回填土,有1.5米空洞和3米多泥漿層。
16—16剖面:在①3層處有2.0米的空洞。
20—20剖面:均為回填土,有兩層空洞,最大空洞量分別為3.3米和1.1米。
勘察孔位所涉及之處揭示出:護坡樁以內的基槽均為較稀疏松散的回填土,潛水位下面均有不同程度的空洞,空洞厚度一般為1.5~3.0米;護坡樁間因水土流失造成大量的泥漿層,泥漿層厚度最大達9米,樁間局部有空洞,樁間地層分布不穩定且欠密實,護坡樁以外地層大多為原狀土,局部有空洞。
3、 護坡樁外側地層物探結果:
西南角為地層松散區,探測范圍為4.0~5.0米,松散厚度一般為3.8~12.0米,松散區向東延伸30米、向南延伸55米。在東南側有25米長深度為5.0~11.0米的不均勻區域。深部地層未發現空洞。
4、 資料記載:
a、護坡樁施工時樁間土流失、斷樁下土壤空虛等圖片(如右圖)。
b、地面塌陷明顯處經開挖所揭示的淺部地層狀況(見右下圖)。
c、基礎沉降后引起 周圍道路、綠地、圍墻等設施破損情況。
d、同時也有記載上層滯水泡槽的資料以及基坑回填時上層滯水的不利影響。
通過以上不同方法對地基狀況詳實勘驗和有關資料的描述,洲際大廈周圍地面的沉降是護坡樁施工和基礎回填處理等多方面嚴重不當所造成的基礎病害。為避免更大危害的產生,應對基礎病害進行合理有效徹底的治理。
本方案將結合基礎病害的實際情況以及我公司近年來處理類似問題成熟的施工工藝和施工手段對大廈周圍地面的沉降、基礎松軟空虛提出完整的治理方案。
本方案將通過采用二重管無收縮A、C液雙液注漿填充加固施工,對大廈周圍松散空洞的地基進行增強注漿處理,使基礎得到有效的填充,經注漿填充加固后,原松散的地基與注漿材料形成具有一定抗壓強度和支承保護作用的固結土體。由于注入的材料不收縮不膨脹,處理后的基礎會永久保持穩固。同時在保證質量的前提下,根據地層含水情況采用不同的注漿材料對基礎進行分層加固處理,以降低施工成本。二重管無收縮A、C液雙液注漿進行地基基礎處理,施工簡便、有效、可控,所用材料對環境及地下水無污染。
二、工程地質和水文地質條件:
工程地質情況詳見《巖土工程勘察報告—北京洲際大廈周圍地面沉降調查》。
水文地質條件:所揭露地面下16米內的地層地下水共分為兩層,第一層為上層滯水,水位在6.5 ~9.0米之間;第二層為潛水,初見水位為13.5~ 15.0米之間,地下水有污水臭味。
三、設計依據
1.《北京洲際大廈周圍地面沉降調查巖土工程勘察報告》(2003年1月)中國建筑技術開發公司
2. 《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-91)
3. 《既有建筑地基基礎加固技術規范》(JGJ123-2000)
4. 《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)
5. 《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)
6. 《北京市儀表四廠改建工程基礎底板平面圖》
四、施工方案設計:
本方案所述的二重管無收縮A、C液雙液注漿在地基土填充加固和暗挖隧道工程的止水、加固等施工中處于領先地位。目前進行了大量的地基土填充、加固和止水等施工(如:①天外天地下室背后填充注漿、東單路口熱力隧道止水帷幕注漿施工、②古城地鐵車輛段車檢庫軌道基礎填充加固及抬高注漿施工、③東四環路東風橋輔路沉降區填充注漿施工、④津京塘高速公路天津段路基填充加固注漿施工、⑤北京城市鐵路14標段建材大廈東門廳及冷卻塔地基土加固處理等)。
(一)、注漿原理:
注漿時在不改變土層組成的情況下,通過地面注漿,使基礎土顆粒間的空隙充滿漿液并使其固化,達到改良土層性狀的目的。其注漿特性是使該土層粘結力 (c)、內磨擦角(j)值增大,從而使地層強度增加。
注漿達到一定壓力后,在注漿孔周圍會產生一定大小的泡體。隨著壓力的不斷增加,在漿液泡體上方的土體會產生一個倒園錐形的剪切面;另一方面,當漿液泡體的直徑(r)增大時,周圍的土體將提供越來越大的阻力。
設漿液泡體的向上總壓力為Fy,漿液泡體的水平總壓力為Fx,園柱形漿液泡體的平面投影面積為Ay,圓柱形漿液泡體的側面面積為Ax。
則有:Ay= π×r2/4 Fy=σ×AyΔσπ
Ax =2π×r2×l Fx=σ×Ax
因為σ值唯一,所以Fy的增加與漿液直徑r的平方成正比,而Fx的增加與漿液直徑的一次方成正比。因此漿液向上總壓力的增加幅度遠大于總水平力的增加幅度。在一定壓力下,漿液泡體直徑達到了一個極限值Rmax,上指壓力Fy大得足以使地面隆起,這就是所謂的填充壓實原理。
(二)、二重管無收縮A、C液雙液注漿工藝
1、工藝流程:
采用TXU-75A型鉆機雙管單動回轉鉆進成孔,SYB-60/160型注漿泵雙液注漿。
2、工藝要求:
(1) 定樁位:嚴格按照施工布置圖進行測量放線定位。
(2) 鉆機就位:對孔位時,應在測量人員控制下進行,以保證其垂直度。鉆機就位時,須將路基墊平填實,鉆機按指定位置就位,并須在技術人員指導下,調整鉆桿的垂直度。對準孔位后,鉆機不得移位,大小臂也不得隨意起降。
(3) 鉆進成孔:第一根注漿孔施工時,要慢速鉆進,掌握土層對鉆機鉆進的影響情況,以確定在該土層條件下的注漿參數。密切觀察溢水出水情況,出現大量溢水出水時,應立即停鉆,分析原因再進行施工。
(4) 提升鉆桿:嚴格控制提升幅度,每步不大于20cm,勻速上升,注意鉆機參數變化。
(5) 漿液配比:采用標準計量工具,按照設計配方配料。
(6) 注漿:嚴格控制注漿壓力,同時密切關注注漿量變化,當壓力突然上升或從孔壁、地面溢漿時,應立即停止注漿,查明原因后采取調整注漿設計參數或移位等措施重新注漿。
3、二重管雙液注漿質量標準:
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內容 |
孔位偏差 |
孔距偏差 |
鉆桿垂直度 |
注漿壓力 |
注漿量 |
提升幅度 |
|
標準 |
±20 mm |
±100mm |
<1% |
±5% |
10% |
±10mm |
(三)、施工方法選擇:
一般地段采用雙重管地面垂直注漿施工方法,有地下管線等障礙時采用地面傾斜放射施工方法注漿。即本工程將以垂直注漿施工方法為主,地下車庫出口處及避讓地下油箱等地下物時采用地面傾斜放射注漿的施工方法為輔的垂直注漿和傾斜注漿相結合的施工方法。
五、注漿加固:
(一)、注漿材料:
1、其特性對地下水而言,不易溶解;
2、對不同地層土,凝結時間可調節;
3、對含砂層能控制浸透距離;
4、高強度;
5、注漿材料配比:
水泥漿材料配比:水灰比為0.4~0.6:1,摻加早強劑,凝結時間控制在15~20分鐘。
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6、注漿材料特性:
(1)、注漿固化時間及凝結強度:
由于注漿材料特性差異較大,注漿時根據地質條件及注漿目的選擇適當的注漿材料,以增加可注性和注漿后土體實際效果。不同注漿材料特性見圖二、三、四。
(2)、注漿效果的耐久性:
無收縮注漿工法,由于采用有針對性的特殊材料,其效果的耐久性比其他注漿辦法有較大優點。不同材料的耐久性比較見圖五。
(二)、注漿范圍分區及分區注漿順序:
1、注漿范圍分區:根據基坑、護坡樁范圍大小和塌陷情況,注漿處理分四部分進行,即大廈北側區、大廈東側區、地下車庫出口處、西側化糞池塌陷處。
(1)、大廈北側區域:
寬度:4.8m(2m肥槽、0.8m護坡樁、2m護坡樁外側土層),由于建筑物北側結構復雜,肥槽實際范圍可能大于預計寬度,施工過程中應對加固寬度進行合理調整。
長度:55.5m;
深度:13m(-2~-15m),其中:
1) 平均初見水位線下7m范圍內采用二重管A、C無收縮雙液注漿處理;
2) 水位線以上6m的范圍采用普通水泥漿注漿處理;
3) 東北角應根據地面沉降區域適當加大注漿加固范圍;
4) 護坡樁外側均采用普通水泥漿注漿處理。
(2)、大廈東側區域:
寬度:4.8m(2m肥槽、0.8m護坡樁、2m護坡樁外側土層);
長度:57.5m
深度:13m(-2~-15m),其中:
1) 平均初見水位線下7m范圍內采用二重管A、C無收縮雙液注漿處理;
2) 水位線上6m范圍采用普通水泥漿注漿處理。
3) 護坡樁外側均采用普通水泥漿注漿處理。
(3)、地下車庫出口處:
寬度:8m;
長度:12m;
深度:15m,采用二重管A、C無收縮雙液注漿處理。
(4)、西側化糞池塌陷處:
寬度:5m;
長度:10m;
深度:15m,采用二重管A、C無收縮雙液注漿處理。
2、分區注漿順序:
(1)、先注原護坡樁外側區域;
(2)、后注護坡樁內側即肥槽區;
(3)、肥槽區內先注東側南端和北側西端,這樣先封閉兩端形成封閉環境,以避免漿液外流。
(4)、再在這個封閉區域內注漿。
(三)、注漿參數:
1、注漿壓力:A、C無收縮雙液注漿壓力應控制在0.3~0.5Mpa。單液水泥漿注漿壓力應為0.1~0.3Mpa。
2、土體注入率:綜合注入率為25%~35%。因地層空洞量較難準確計算,應根據實際填充量推算。
(四)、注漿孔的配置:
1、大廈北側、東側注漿區域的孔位配置:
護坡樁內的注漿孔采用雙排交叉布置,孔距為1.5m(如下圖);護坡樁外注漿孔采用單排布孔,孔距為1.6 m,孔位與護坡樁樁間相對應。
采用地面垂直注漿施工。
2、地下車庫出口處、西側化糞池塌陷處的孔位配置:
在地下車庫出口南墻外采用傾斜放射注漿,孔間距為1米(見斜孔注漿圖七)。西側化糞池塌陷處沿化糞池周邊及塌陷處布設傾斜注漿孔,孔間距為1米。
(五)、注漿施工過程:
地面垂直注漿施工工序:
1、鉆注漿孔。
2、注入漿液。
3、每一注漿孔完成后,拔出注漿管,封堵注漿孔。
4、進行下一注漿孔施工。
(六)、注漿施工中對建筑物及構筑物的保護:
1、天然氣、上水管線:鑿除2002年12月6日塌方時回填的混凝土,減輕上部荷載,然后采用鋼管混凝土樁支撐懸掛。
2、通信電纜:建議臨時改線空中懸掛。
3、污水管線:采用安放自控泵臨時改線排污。
4、儲油灌及化糞池:清除上部浮土,布設沉降觀測點跟蹤監測。
5、地下車庫出口:墻外斜孔注漿施工,保證車道正常使用。
六、注漿施工程序及人員組織:(略)
七、工程質量保證體系:
在本工程注漿施工中,應以嚴格組織管理體系和科學嚴謹的質量體系來保證工程質量。
(一)、質量控制:
1、工程質量嚴格按照本工程制定,并經甲方和監理工程師認可的施工方案執行,嚴格按國家有關技術規范、規程、標準控制施工。
2、根據施工程序,嚴把鉆孔深度、配料注漿壓力、注漿量關,每一道工序均安排專人負責,并記錄好每一道工序的原始數據。
(二)、工程質量保證制度:
1、成立工程項目經理負責人質量管理小組,完善質量保證體系的質量管理責任制,嚴格按照質量體系中規定的責權要求運行。
2、定期召開質量分析會議,組織質量教育,嚴格執行“三檢”制度,加強技術交底工作,強化工序控制,由責任化強經驗豐富的工程師提任質量控制人員,配合監理工程師實施監督檢查,保證工程質量。
3、加強現場施工材料管理,嚴格執行進料檢驗程序,保證施工材料滿足設計和規范要求,不合格材料不得進場使用,確保工程質量。
4、配備好施工機具和計量工具以滿足施工要求,建立健全各種資料、原始記錄、使之成為評價工程質量的重要依據。
5、加強與甲方,監理的配合,認真接受指導和監督。
(三)、工程質量措施:
1、鉆孔施工:開鉆前,應嚴格按照施工布置圖,布好孔位。鉆機定位要準確,開鉆前的鉆頭點位與布孔點之距相差不得大于2cm。鉆桿度不得大于1°。鉆孔時,密切觀察鉆進進度,溢水出水情況,出現大量溢水出水狀態,應立即停鉆,分析原因再進行施工。
2、配料:采用經計量準確的計量工具,嚴格按照以設計配方配料施工。
3、注漿:注漿一定要按程序施工,每段進漿要準確,注漿壓力一定要嚴格控制,專人操作。當壓力突然上升或從孔壁、地面溢漿時,應立即停止注漿,每段注漿量應嚴格設計進行,跑漿時,應采取措施確保注漿量滿足設計要求。
4、注漿完成后,應采用措施保證注漿水不溢漿跑漿。
5、每道工序均要按排專人,負責每道工序的操作記錄。
6、整個注漿施工應密切注意和防止地面出水溢漿、隆起等情況,加強對施工地段的沉降觀測。
八、安全措施及文明施工:
(一)、安全措施:
1、建立健全各種崗位責任制,嚴格執行現場交接制度。
2、鉆機注漿泵及高壓管路必須驗試運轉,確認機械性能和各種閥門管路,壓力表完好后,方準施工。
3、每次注漿前,要認真檢查安全閥、壓力表的靈敏度,并調整到規定注漿壓力位置。
4、安裝高壓管路和泵頭各部件時,各絲扣的聯接必須擰緊,確保聯接完好。
5、注漿過程中,禁止現場人員在注漿孔附近停留,防止密封膠沖式閥門破裂傷人。
6、注漿時不得隨意停水停電,必要時要事先通知,待注漿完成并沖洗后才可停水停電。
7、注漿施工期間,必須有專門機電修理工,以便出現機械和電器故障時能及時處理。
8、注漿現場操作人員必須配制安全帽、防護眼鏡、口罩和手套等勞保用品,方可進行注漿施工
(二)、文明施工:
1、圍擋設施:施工現場圍擋應封閉嚴密、完整、牢固、美觀,上口沿要平、外立面要直,高度不低于1.8m,沿街圍擋應使用金屬板材。
2、施工現場的各種標牌字體應書寫正確、規范、工整、美觀,并經常保持整潔完好。
3、施工現場內整潔,無雜物。
4、施工現場要有排污池,及時清理沉淀物,保持現場清潔。
九、注漿施工組織管理系統:(略)
十、注漿效果檢測手段:
1、注漿檢驗時間在注漿結束28天后進行。采用標準貫入觸探對加固地層進行檢測。
2、注漿檢驗點為注漿孔數的2%-5%。當檢驗點合格率小于或等于80%,或雖大于80%但檢驗點的平均值達不到強度設計要求,應對不合格的注漿區實施重復注漿。
十一、施工工程量及施工工期:
(一)、施工工程量:(略)
(二)、施工工期:
施工機具4套,每套施工機具按2班計算,每班實際工作時間10小時,每套每班施工3個注漿孔,一天完成24個注漿孔,計劃工期15天(約300個注漿孔)。










