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深基坑工程采用RJP工法封底加固应用案例

超高压旋喷 2019年12月6日 项敏 86

深基坑工程采用RJP工法封底加固

以取代抽降承压水的方法及工程应用

上海北外滩星港国际中心工程

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摘  要

[摘要]提供了一种通过RJP工法封底加固替代抽降承压水的新思路及工艺方法。该方法通过RJP满堂加固与工程桩紧密咬合形成整体以解决承压水抗突涌稳定问题,可以减少止水帷幕的插入深度,并避免抽降承压水对环境设施的扰动。该方法在邻近地铁设施的深基坑工程中取得了良好的实践效果。

[关键词]RJP工法;深基坑;抽降承压水

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引  言

随着城市地下空间不断的向深层发展,越来越多的深基坑工程都需要抽降承压水以满足开挖阶段抗突涌安全的问题。根据上海地区的工程实践,如应对措施不到位,深基坑抽降承压水往往会造成周边地层的固结沉降,对周边环境如地铁设施带来扰动,而且其扰动影响的范围也较大。为严格控制基坑降压的影响,一般工程会综合采用如下两种应对措施:

(1) 增加外圈止水帷幕的深度。当承压水层下方存在隔水层时,止水帷幕插入隔水层以隔断坑内外承压水的水力联系,则基坑降压对坑外基本无影响;当地层缺失隔水层时,通过计算确定止水帷幕的最小深度,尽量延长坑内外承压水的绕流路径,以减小基坑降压对坑外的影响。

(2) 设置坑外回灌井。根据计算分析确定合理的回灌井布置方案以及回灌施工参数,通过回灌减少基坑坑外水位的降深,减少降压对环境的扰动。

然而,有些深基坑工程的大底板开挖阶段并不需要抽降承压水,仅仅是局部落深坑需要降压,采用上述应对措施的造价较高,因此本文介绍并分析了一种通过封底加固替代抽降承压水的新思路及工艺方法。对于深基坑的局部深坑封底加固,当加固深度超过30m时,采用常规高压旋喷桩工艺难以满足工程需求,而RJP工法最大施工深度可达到60m,有效解决了该难题。本文对RJP工法封底加固的工程应用效果也进行了探讨。

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封底和加固

当深基坑工程仅局部落深坑不满足承压水抗突涌稳定时,对局部深坑设置满堂封底加固,加固体与工程桩紧密咬合形成整体,利用工程桩抗拔能力以满 足抗突涌的稳定问题,则局部落深坑开挖时可不降承 压水,并能够减少止水帷幕插入深度而节省工程造 价。该方法原理如下图和下式所示。

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式中: 

kh 为抗突涌安全系数; As 为局部深坑总面积; 

A ‘ 为局部深坑扣除工程桩后的面积; 

h 和 h 分别表 s12示封底加固和隔水层顶板土层的厚度; 

γ1 和 γ2 分别表示封底加固和隔水层顶板土层的重度; 

n 和 d 分别 表示局部深坑内工程桩的数量和桩径; 

fsp 表示加固体与桩之间的侧阻力; 

γw 表示水的重度; hw 表示承压水作用在隔水层顶板上的水头。

当式(1) 成立时,可认为局部落深坑抗突涌稳定满足要求。

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RJP工法

由于传统高压旋喷桩在 30m 以下区域难以保证 成桩质量,无法形成可靠的抗突涌封底加固,因此引入采用 RJP 工法。RJP 工法是以超高压喷射流体的功能,将土层的组织结构破环,被其破环了的土粒与浆液混合搅拌,凝固后便在地层中形成大口径的固结体。RJP工法主要是进行两次切削破坏土层,第一次是上段的超高压水和空气的复合喷射流体,在第一次切削土层的基础上再次对土体进行切削,这样便增加了切削深度,加大了固结体直径,形成大直径的桩体。RJP工法具有如下优点:

( 1) 加固桩体直径大,上海地区成桩直径可达到2 ~ 3m,搭接面积与引孔数量明显偏小,工作效率高。

( 2) 加固质量好,强度高且桩体均匀性好。

( 3) 采用低扰动技术,通过气升排浆,对周围环境的扰动较小。

( 4) 可实现垂直、倾斜施工,适用范围更广。

( 5) 可实现大深度地基的改良,最大加固深度达60m。

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工程应用

3.1 工程概况

上海北外滩星港国际中心,位于上海市虹口区北外滩。占地面积约4万平米,总建筑面积约45万平米,由2幢263m的办公楼和1座3层的主题商业中心组成。该项目基坑最深达到地下36米。

项目基坑划分为6区,属于一级安全等级基坑,环境保护等级为一级;地下室共6 层,基坑内共设置六道钢筋砼支撑,裙房区域埋深约27.3m,主楼区域埋深29.6m、29.2m。基坑围护结构采用1.2m厚55m深地下连续墙。根据业主开发计划,结合对地铁设施、周边居民楼、市政管线等保护,将本工程基坑分为6个区先后、交叉施工。

上海市轨道交通12号线提篮桥站及区间隧道位于基地北侧,与基坑最近距离约19m,设计和施工应严格控制该侧的基坑变形,并应避免抽降承压水对地铁设施的扰动影响。基坑平面布置见图3。


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3.2 封底加固方案

场地内第5-3t、7、8-2层均为承压水含水层,如图4所示。由于基坑开挖深度较深,经计算需要抽降上述承压水。

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(1) 采用常规隔断方法解决第5-3t 、7层承压水问题。由于基坑外圈地下连续墙深度55m( 根据基坑 抗滑和抗倾覆等稳定性计算需要) ,墙底进入8-1层隔水层,墙体已经完全隔断了第5-3t 、7层含水层的坑 内外水力联系,因此开挖阶段针对第5-3t 、7层土降水 不会对坑外造成扰动影响。

(2)采用本文提出的方法解决第8-2层承压水问题。本工程基坑大底板开挖阶段满足8-2层抗突涌稳定,但塔楼内的电梯井落深坑不满足承压水抗突涌稳定,考虑到8-2层下部与9层承压水层贯通,竖向无法隔断。因此对塔楼内电梯井落深坑采用了满堂封底加固,加固体与塔楼工程桩紧密咬合形成整体,共同抵抗8 层承压水上浮力。考虑到本项目封底加固深度接近40m,传统的高压旋喷桩工艺无法满足工程需求,因此采用了 RJP 工法。


3.3 试桩及检测结果

正式施工前,先行施工3根试桩,试桩完成7天后在离桩中心 1 /4 处取芯( 取芯过程控制 1 /200 垂直度) ,确定成桩质量。试桩施工时采用 42. 5 级普通硅酸盐水泥,水泥浆压力30 ~ 35MPa,水灰比 1∶ 1,浆液 流量120 ~150L/min,高压水压力20 ~30MPa,流量50~60L/min,空气压力0.7 ~1.05MPa,空气流量3.0 ~ 7. 0Nm3 /min,喷射提升速度 2. 5cm/40s,桩身垂直度 1 /200。试桩 R1 的检测结果如表 1,2 所示,其他试桩 结果限于篇幅不再罗列。

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从表 1 和表 2 的试桩检测结果可知,采用 RJP 高压旋喷桩成桩质量较好,针对不同地层的加固强度普遍超过1. 2MPa,且渗透性均能达到隔水要求,作为封底加固阻隔承压水的可靠性高。此外,基坑开挖阶段对 RJP试桩也进行了开挖验证,检验其成桩直径是否达到预期,图 5 为开挖时RJP试桩桩体的照片,经检验各试桩的桩径均超过 2m。

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3.4 开挖施工效果

主楼深坑开挖深度达34. 4m,通过现场照片(图6)可知,塔楼深坑的RJP旋喷桩加固质量较好。在基坑整个开挖过程中,均未出现承压水突涌现象,本文提出的通过封底加固替代抽降承压水的方法经验证获得了成功,避免了抽降承压水对相邻地铁设施的扰动,节省了工程造价,具有良好的经济效益和社会效益。

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结  语

对于环境保护要求较高的深基坑工程,当基坑仅局部落深坑不满足承压水抗突涌稳定时,本文提供了一种通过RJP工法满堂封底加固替代抽降承压水的新思路及工艺方法,并在邻近地铁设施的深基坑工程中取得了良好的实践效果。采用该方法工艺成熟、施工质量可靠性好,并能大大减少外圈止水帷幕的插入深度,有效减少了施工费用的投入,且能避免降压抽水对周边环境设施的影响,可为今后同类工程提供借鉴及经验的作用。


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文章
来源

来源:《建筑结构》

编辑整理:项 敏

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上海重远建设工程有限公司成立于2005年,地基基础一级,总部位于上海市浦东新区,是以地下工程为主营业务的施工企业。专业从事全套管桩基施工、地下障碍物清除(拔桩)、顶管(矩形)工程、TRD工法、拉森钢板桩、静压植入工法、MJS工法、RJP工法、N-Jet工法、设备及材料租赁等业务。为客户提供从方案设计,方案优化到现场施工等一站式优质服务,工程业务辐射全国。

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原文始发于微信公众号(上海重远建设工程有限公司):深基坑工程采用RJP工法封底加固应用案例