關于建筑物地基注漿加固技術與應用問題探討

王志軍

1 注漿加固的技術特點

注漿技術是指利用液壓、氣壓或電化學原理,通過注漿管把具有流動性、填充性、膠凝性的一種或幾種漿液材料,按一定的配比注入地基土中,漿液以充填、滲透和擠密等方式擠走土粒間的水分和空氣,使漿液與原來松散的土粒膠結成整體,從而提高原來土體的強度。

注漿方法按常規可以分為高壓旋噴注漿法和靜壓注漿法兩大類,這兩種注漿方法都可以應用在地基加固工程中,有其各自的優缺點和適用條件。

2 高壓旋噴注漿法的關鍵技術與應用

2.1 主要技術參數

1)旋噴樁直徑的確定。直徑一般為:單管法0.3 m～0.8 m;三重管法1.0 m～2.0 m;二重管法介于二者之間;多重管法可達2.0 m～4.0 m。

2)樁位布置及樁間距。堵水防滲工程,最好按雙排或三排布孔,形成帷幕,間距為0.866R(R為旋噴樁設計直徑),排距為0.75R。加固地基,可采用矩形或梅花形布樁形式,間距以2R～3R為宜。

3)地基承載力的確定。按復合地基進行設計計算,單樁承載力的確定基本與鉆孔灌注樁相同,但須選用比灌注樁更高的安全度。

2.2 漿液材料的要求

1)材料應具有良好的可噴性。漿液基本上以水泥漿為主劑,摻入少量外加劑,一般水灰比為 1∶1～1.5∶1,試驗表明,水灰比愈大則可噴性愈好,但過大的水灰比會影響漿液的穩定性。

2)應具有足夠的穩定性。漿液穩定性的好壞直接影響到固結體的質量,為提高水泥漿液的穩定性,可采取如下措施:不斷攪拌漿液;水泥的細度要求在標準篩上的篩余量不超過15%;摻入少量外加劑能明顯提高漿液的穩定性。

3)氣泡少。若漿液帶有大量氣泡,固結硬化后就會有許多氣泡,從而降低噴射固體的密度,導致固結強度及抗滲性能降低,因此,選用外加劑要慎重。

2.3 施工工藝

1)施工機具。主要由鉆機和高壓發生設備兩大部分組成。

2)施工順序。鉆機就位→鉆孔→插管→噴射作業→沖洗→移動機具。

3 靜壓注漿法的關鍵技術與應用

3.1 主要技術參數

1)注漿壓力與注漿量。注漿壓力是注漿過程中的一個重要參數,壓力過低,漿液攜帶的能量小,達不到注漿效果;壓力過高,將使地表出現冒漿,注漿量不足,也達不到很好的效果。因此,根據本工程地層確定注漿壓力為不小于0.4 MPa,注漿量不小于195 kg/m。當附近地面冒漿或壓力大于2.0 MPa時,可以終止注漿。

2)漿液配合比。漿液的水灰比受地層地下水力條件的影響甚大。地層地下水與外界聯系密切,且水有流動現象,宜采用雙液注漿及時凝結。漿液由水泥+水玻璃調制而成,水泥應用325號,水玻璃濃度為40 Be′,水玻璃摻入量為水泥量的2%～4%。水灰比為0.67,有利于漿液的有效滲透。漿液流量按每米注入195 kg水泥計,冒漿時終止。

3)確定漿液擴散半徑。人工填土層:

其中,k=0.01 cm/s;β=3.1;h=40 m;r0=3.2 cm;n=0.42;t=600 s。求得:r=90 cm。

4)鉆孔深度及直徑。鉆孔深度設計為進入③層粉質黏土以下1.0 m,上部注漿深度以構筑物地下底板為準,底板埋深2.1 m。孔徑32,花管長2 m,管眼4 mm,沉管到位后由下而上進行注漿。

5)鉆孔布置。為達到良好的注漿效果,可先在構造物外圍設置一灌漿幕墻。一方面阻斷幕墻內外的水力聯系,另一方面阻斷幕墻內注漿時漿液滲透出墻外。幕墻孔位按700×700間距沿構筑物外軸線封閉布置。幕墻內按長方形布置孔位。

3.2 施工設備及材料

針對地層條件和設計要求,選擇的主要施工設備機具為改裝后XY-1型鉆機,水泥漿、砂漿攪拌機、壓漿機、清水泵等配套設備;材料主要有水泥、砂、注漿花管等。

3.3 施工工藝

1)施工順序。根據多臺機同時作業、現場施工條件、工程地質條件和灌漿方法等,施工順序可采取從里往外的方式進行。

2)施工程序。鉆機及注漿設備就位→鉆孔→放注漿管并將孔口封堵→攪漿→注漿→清洗→成孔。

3)施工技術要點。成孔鉆頭(φ 110 mm)對準孔位后,采取沖擊成孔的方法鉆進。在雜填土中鉆進時,若孔壁不穩,可下入導管護壁;當鉆進到淤泥或淤泥質土和粉、細砂時,下入導管護壁,然后采取撈砂筒取砂成孔的方法直至下臥黏性土層。

灌漿管安放及孔口封堵:灌漿管下端設置0.7 m～1.0 m長且下端封口的花管,花管孔徑8,孔隙率15%左右;在花管外壁包扎一層軟橡皮,以防流砂涌進花管導致灌漿無法進行。當成孔達到預定深度后,將灌漿管下到位,再用水泥袋放入孔中水穩層底部包裹灌漿管,并接觸孔壁即“架橋”,然后投入黏土分層夯實至孔口。

攪漿:先往攪拌漿筒內注入預定的水量并開動攪漿機后,再逐漸加入425號普通硅酸鹽水泥直到預定的用量,攪拌3 min～5 min后將漿液通過過濾網流到儲漿筒內待灌。

灌漿:灌漿采用自上而下孔口封閉分段純壓式灌漿方法,即自上而下鉆完一段灌注一段,直到預定孔深為止。灌漿段的長度以雜填土和淤泥或淤泥質土、粉、細砂厚度來確定;灌漿壓力采取二次或三次升壓法來控制,即灌漿開始采用低壓(＜0.1 MPa)或自流式灌漿,對雜填土而言,當吸漿量較大時采取間歇灌漿或用砂漿灌注,終灌時的壓力要達到設計值;灌漿結束標準嚴格按設計執行。

封孔:灌漿結束后及時封孔,即第二灌漿段灌漿結束30 min后,排除孔口封堵物,再往孔內投入砂石直到水穩層頂面,24 h后,若漿液下沉,再補充水灰比0.5的漿液至水穩層頂面。

4 結語

在處理建筑物地基加固的過程中,多采用靜壓注漿和高壓旋噴注漿,漿材多采用水泥在沉降的不同部位,通過控制注漿參數即注漿壓力,漿液流速,注漿量和鉆孔深度等方法,可達到既加固基礎,又糾偏不均勻沉降的目的。

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